Фитохимия

Study of phytochemicals, which are chemicals derived from plants

Фитохимия – это изучение фитохимических веществ , которые представляют собой химические вещества, полученные из растений . Фитохимики стремятся описать структуру большого числа вторичных метаболитов, обнаруженных в растениях, функции этих соединений в биологии человека и растений, а также биосинтез этих соединений. Растения синтезируют фитохимические вещества по многим причинам, в том числе для защиты от атак насекомых и болезней растений . Соединения, обнаруженные в растениях, разнообразны, но большинство из них можно сгруппировать в четыре основных биосинтетических класса: алкалоиды , фенилпропаноиды , поликетиды и терпеноиды .

Фитохимию можно считать разделом ботаники или химии . Мероприятия могут проводиться в ботанических садах или на природе с помощью этноботаники . Фитохимические исследования, направленные на использование человеком (т.е. открытие лекарств), могут подпадать под дисциплину фармакогнозии , тогда как фитохимические исследования, сосредоточенные на экологических функциях и эволюции фитохимических веществ, вероятно, подпадают под дисциплину химической экологии . Фитохимия также имеет отношение к области физиологии растений .

Техники

Методами, обычно используемыми в области фитохимии, являются экстракция , выделение и определение структуры ( МС , 1D и 2D ЯМР) натуральных продуктов , а также различные методы хроматографии (MPLC, HPLC и LC-MS).

Фитохимические вещества

Многие растения производят химические соединения для защиты от травоядных . Ниже описаны основные классы фармакологически активных фитохимических веществ с примерами лекарственных растений, которые их содержат. ^[1] Населенные пункты часто окружены сорняками, содержащими фитохимические вещества, такими как крапива , одуванчик и песчанка . ^{[2] [3]}

Многие фитохимические вещества, в том числе куркумин , галлат эпигаллокатехина , генистеин и ресвератрол, являются интерференционными соединениями для всех анализов и бесполезны при открытии новых лекарств . ^{[4] [5]}

Алкалоиды

Алкалоиды — это химические вещества с горьким вкусом, широко распространенные в природе и часто токсичные. Существует несколько классов наркотиков с разным механизмом действия: как рекреационных, так и фармацевтических. Лекарства разных классов включают атропин , скополамин и гиосциамин (все из паслена ), ^[6] берберин традиционной медицины (из таких растений, как барбарис и магония ), кофеин ( Coffea ), кокаин ( Coca ), эфедрин ( эфедра ), морфин. ( опиумный мак ), никотин ( табак ), резерпин ( Rauvolfia serpentina ), хинидин и хинин ( Cinchona ), винкамин ( Vinca Minor ) и винкристин ( Catharanthus Roseus ). ^[7]

• 
  Опийный мак Papaver somniferum является источником алкалоидов морфина и кодеина .
• 
  Алкалоид никотин из табака напрямую связывается с никотиновыми рецепторами ацетилхолина в организме , что объясняет его фармакологические эффекты. ^[8]
• 
  Смертоносный паслен , Atropa belladonna , производит тропановые алкалоиды , включая атропин , скополамин и гиосциамин . ^[6]
• 
  N,N-диметилтриптамин ( ДМТ ) — мощное психоделическое соединение, которое присутствует в нескольких видах растений, встречающихся по всему миру, обычно встречается в видах мимозы и акации , но также было обнаружено в таких травах, как Philaris Aquatica .

Гликозиды

Антрахиноновые гликозиды содержатся в сенне , ^[9] ревене и алоэ . ^[10]

Сердечные гликозиды представляют собой фитохимические вещества из растений, включая наперстянку и ландыш . К ним относятся дигоксин и дигитоксин , которые действуют как диуретики . ^[11]

• 
  Сенна александрийская , содержащая антрахиноновые гликозиды , на протяжении тысячелетийиспользовалась как слабительное средство . ^[9]
• 
  Наперстянка , Digitalis purpurea , содержит дигоксин , сердечный гликозид . Растение использовалось для лечения заболеваний сердца задолго до того, как был открыт гликозид. ^{[11] [12]}
• 
  Дигоксин используется для лечения мерцательной аритмии , трепетания предсердий и иногда сердечной недостаточности . ^[11]

Полифенолы

В растениях широко распространены полифенолы нескольких классов, в том числе антоцианы , фитоэстрогены , дубильные вещества . ^[13] Полифенолы — это вторичные метаболиты, вырабатываемые почти всеми частями растений, включая плоды, цветы, листья и кору. ^[13]

• 
  Анжелика , содержащая фитоэстрогены
• 
  Полифенолы включают фитоэстрогены (верхний и средний).
• 
  Антоцианы — это класс полифенолов, которые определяют цвет многих растений.
• 
  Дубильные кислоты являются одним из примеров многих сложных полифенольных структур, вырабатываемых растениями.

Терпены

Терпены и терпеноиды многих видов встречаются в смолистых растениях, таких как хвойные . Они ароматны и служат для отпугивания травоядных. Их аромат делает их полезными в эфирных маслах , будь то духи, такие как роза и лаванда , или ароматерапия . ^{[14] [15]} Некоторые из них использовались в медицинских целях: тимол является антисептиком и когда-то использовался как глистогонное средство (средство против глистов). ^{[16] [17]}

• 
  Эфирное масло тимьяна обыкновенного ( Thymus vulgaris ) содержит монотерпен тимол , обладающий антисептическим и противогрибковым действием . ^[16]
• 
  Тимол — один из многих терпенов , обнаруженных в растениях. ^[16]
• 
  Терпены – полимеры изопрена.

Генетика

В отличие от бактерий и грибов, большинство метаболических путей растений не сгруппированы в кластеры биосинтетических генов , а разбросаны по отдельным генам. Некоторые исключения обнаружены: стероидные гликоалкалоиды у Solanum , поликетиды у Pooideae , бензоксазиноиды у Zea mays , тритерпены у Avena sativa , Cucurbitaceae , Arabidopsis и дитерпены момилактона у Oryza sativa . ^[18]

Рекомендации

1. «Покрытосеменные: Отдел Magnoliophyta: Общие характеристики». Британская энциклопедия (том 13, 15-е издание) . 1993. с. 609.
2. Мескин, Марк С. (2002). Фитохимические вещества в питании и здоровье. ЦРК Пресс. п. 123. ИСБН 978-1-58716-083-7.
3. Спрингбоб, Карен; Катчан, Тони М. (2009). «Знакомство с различными классами натуральных продуктов». В Ланцотти, Вирджиния (ред.). Натуральные продукты растительного происхождения: синтез, функции и применение . Спрингер. п. 3. ISBN 978-0-387-85497-7.
4. Баелл, Джонатан; Уолтерс, Майкл А. (24 сентября 2014 г.). «Химия: химические мошенники мешают открытию наркотиков». Природа . 513 (7519): 481–483. Бибкод : 2014Natur.513..481B. дои : 10.1038/513481a . ПМИД  25254460.
5. Далин Дж.Л., Уолтерс, Массачусетс (июль 2014 г.). «Основная роль химии в высокопроизводительной сортировке». Будущая медицинская химия . 6 (11): 1265–90. дои : 10.4155/fmc.14.60. ПМЦ 4465542 . ПМИД  25163000. 
6. "Атропа Белладонна" (PDF) . Европейское агентство по оценке лекарственных средств. 1998. Архивировано из оригинала (PDF) 17 апреля 2018 года . Проверено 26 февраля 2017 г.
7. Греминьи, П.; и другие. (2003). «Взаимодействие фосфора и калия с концентрацией алкалоидов семян, урожайностью и содержанием минералов люпина узколистного (Lupinus angustifolius L.)». Растение и почва . 253 (2). Гейдельберг: Спрингер: 413–427. дои : 10.1023/А: 1024828131581. JSTOR  24121197. S2CID  25434984.
8. «Никотиновые рецепторы ацетилхолина: Введение». База данных ИЮФАР . Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии. Архивировано из оригинала 29 июня 2017 года . Проверено 26 февраля 2017 г.
9. Хиетала, П.; Марвола, М.; Парвиайнен, Т.; Лайнонен, Х. (август 1987 г.). «Слабительная сила и острая токсичность некоторых производных антрахинона, экстрактов сенны и фракций экстрактов сенны». Фармакология и токсикология . 61 (2): 153–6. doi :10.1111/j.1600-0773.1987.tb01794.x. ПМИД  3671329.
10. Джон Т. Арнасон; Рэйчел Мата; Джон Т. Ромео (11 ноября 2013 г.). Фитохимия лекарственных растений . Springer Science & Business Media. ISBN 9781489917782.
11. «Активные растительные ингредиенты, используемые в медицинских целях». Министерство сельского хозяйства США . Проверено 18 февраля 2017 г.
12. «Digitalis purpurea. Сердечный гликозид». Техасский университет A&M. Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Проверено 26 февраля 2017 г. Человеком, которому приписывают введение наперстянки в медицинскую практику, был Уильям Уизеринг .
13. «Флавоноиды». Информационный центр по микроэлементам, Институт Лайнуса Полинга, Университет штата Орегон. 1 февраля 2016 года . Проверено 11 октября 2023 г.
14. Чен, TT (1965). «Обзор работы: биосинтез стероидов, терпенов и ацетогенинов ». Американский учёный . 53 (4). Парк Исследовательского треугольника, Северная Каролина: Сигма Си, Общество научных исследований: 499A–500A. JSTOR  27836252.
15. Сингсаас, Эрик Л. (2000). «Терпены и термотолерантность фотосинтеза». Новый фитолог . 146 (1). Нью-Йорк: Уайли: 1–2. дои : 10.1046/j.1469-8137.2000.00626.x . JSTOR  2588737.
16. «Тимол (CID = 6989)» . НАЦИОНАЛЬНЫЕ ИНСТИТУТЫ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ США . Проверено 26 февраля 2017 г. ТИМОЛ – это фенол, полученный из масла тимьяна или других летучих масел, используемый в качестве стабилизатора в фармацевтических препаратах, а также в качестве антисептического (антибактериального или противогрибкового) средства. Раньше его использовали как глистогонное средство.
17. Roy, Kuhu (2015-09-01). "Tinospora cordifolia stem supplementation in diabetic dyslipidemia: an open labelled randomized controlled trial". Functional Foods in Health and Disease. 5 (8): 265–274. doi:10.31989/ffhd.v5i8.208. ISSN 2160-3855.
18. Lacchini, Elia; Goossens, Alain (2020-10-06). "Combinatorial Control of Plant Specialized Metabolism: Mechanisms, Functions, and Consequences". Annual Review of Cell and Developmental Biology. 36 (1). Annual Reviews: 291–313. doi:10.1146/annurev-cellbio-011620-031429. ISSN 1081-0706. PMID 32559387. S2CID 219947907.