Gingerol - Gingerol

Gingerol
Gingerol
Jména
Název IUPAC
(S) -5-Hydroxy-1- (4-hydroxy-3-methoxyfenyl) -3-dekanon
Ostatní jména
[6] -Gingerol; 6-Gingerol
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.131.126 Upravte to na Wikidata
KEGG
UNII
Vlastnosti
C17H26Ó4
Molární hmotnost294,38 g / mol
Bod tání 30 až 32 ° C (86 až 90 ° F; 303 až 305 K)
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu
Gingerol
Teplo Velmi horké
Scovilleova stupnice60 000 SHU

Gingerol, správně jako [6] -gingerol, je a fenol fytochemické sloučenina nalezená v čerstvém zázvoru, která aktivuje receptory koření na jazyku.[1] Molekulárně je gingerol příbuzný kapsaicin a piperin, sloučeniny, které jsou alkaloidy, ačkoli bioaktivní cesty nejsou vzájemně propojeny. Obvykle se vyskytuje jako štiplavý žlutý olej v oddenku zázvoru, ale může také tvořit krystalickou pevnou látku s nízkou teplotou tání. Tato chemická sloučenina se vyskytuje u všech členů skupiny Zingiberaceae rodinná rostlina a má vysokou koncentraci v zrnka ráje stejně jako druh afrického zázvoru.

Vaření zázvoru transformuje gingerol pomocí a reverzní aldol reakce do zingeron, který je méně štiplavý a má kořeněně sladkou vůni. Když je zázvor vysušený nebo mírně zahřátý, prochází gingerol a dehydratační reakce tváření shogaols, které jsou asi dvakrát tak štiplavé jako gingerol.[2] To vysvětluje, proč je sušený zázvor štiplavější než čerstvý zázvor.[3]

Zázvor také obsahuje [8] -gingerol, [10] -gingerol,[4] a [12] -gingerol,[5] kolektivně považováno gingeroly.

Fyziologický potenciál

V předklinické metaanalýze gingerolových sloučenin protirakovinné, protizánětlivé, fungální,[6] antioxidant, neuroprotektivní[7] a byly hlášeny gastroprotektivní vlastnosti, které zahrnují studie in-vitro a in-vivo.[8] Trochu in-vivo studie naznačují, že gingeroly usnadňují zdravou regulaci glukózy u diabetiků.[9][10][11] Mnoho studií se zabývalo účinky gingerolů na širokou škálu rakovin včetně leukémie,[12] prostata,[13] prsa,[14] kůže,[15] ovariální,[16] plíce,[17] pankreatické[18] a kolorektální.[19] Nebylo provedeno mnoho klinických testů k pozorování fyziologických dopadů gingerolů na člověka.[20][21]

Zatímco mnoho chemických mechanismů spojených s účinky gingerolů na buňky bylo důkladně studováno, jen málo z nich bylo v klinickém prostředí. To je způsobeno vysokou variabilitou v přirozeném fytochemikálie a nedostatečná účinnost ve výzkumu.[20][22] Většina rostlinných léčiv, která zahrnují gingeroly, podléhá omezením Úřad pro kontrolu potravin a léčiv ve Spojených státech experimentální metody neobdržely kontrolu, která snížila hodnotu ve fytochemickém výzkumu.[22][20] Bylinná medicína není testována na zajištění kvality, účinnosti a účinnosti v klinických podmínkách kvůli nedostatku financování východního lékařského výzkumu.[20] Většina výzkumů [6] -Gingerol byla prováděna buď na myších subjektech (in-vivo) nebo na kultivované lidské tkáni (in-vitro) a mohou být v budoucnu použity k diskusi o možných aplikacích pro vícecílovou kontrolu onemocnění.

Vyšetřování, které zkoumalo antifungální schopnosti gingerolu, poznamenalo, že africký druh zázvoru byl testován ve vyšších jak v gingerolových, tak shogaolových sloučeninách než běžněji kultivovaný indonéský příbuzný.[6] Při testování protiplísňových vlastností bojoval africký zázvor proti 13 lidem patogeny a byl třikrát účinnější než komerční indonéský protějšek.[6] Předpokládá se, že gingerolové sloučeniny fungují v tandemu s dalšími přítomnými fytochemikáliemi shogaols, paradolové a zingeron.[6]

Několik zavedených buněčných drah ovlivněných [6] -geerolem, které vedou k apoptóze rakovinné buňky. ZKRATKY: CDK: Cyklin-dependentní kináza; PI3K: fosfoinositid 3-kináza; Akt: Protein kináza B; mTOR: Savčí cíl rapamycinu; AMPK: 5'adenosinmonofosfátem aktivovaná protein kináza; Bax: Bcl-2 asociovaný X protein; Bcl-2: B-buněčný lymfom 2.

V metaanalýze zkoumající mnoho různých fytochemických účinků na rakovinu prostaty byly ve dvou specifických studiích s použitím myší pozorovány [6] -geerolové sloučeniny indukující apoptózu v rakovinných buňkách interferencí s mitochondriální membrána.[13] Byly také pozorovány mechanismy spojené s narušením proteinů fáze G1, které zastavily reprodukci rakovinných buněk, což je také přidruženou výhodou dalších příslušných protinádorových studií.[13][19][16][18] Zdá se, že hlavním mechanismem, kterým fytochemikálie gingerolu působí na rakovinné buňky, je narušení proteinu. The antikarcinogenní aktivita [6] -gingerolu a [6] -paradolu byla analyzována ve studii sledující buněčné mechanismy spojené s rakovinou kůže myší, které se zaměřovaly na aktivátorové proteiny spojené se zahájením nádoru. Sloučeniny gingerolu inhibovaly transformaci normálních buněk na rakovinné buňky blokováním proteinů AP-1 a když se u rakoviny vyvinul paradox, bylo podporováno apoptóza kvůli jeho cytotoxický aktivita.[15][12] [6] -Gingerol vykazuje schopnosti zastavit buněčný cyklus, apoptotické působení a degradaci buněčného signálního receptoru spojeného s enzymy v rakovinných buňkách. Bylo pozorováno, že gingerol zastavuje proliferaci inhibicí translace cyklinových proteinů nezbytných pro replikaci během fáze buněčného dělení G1 a G2.[23] Podporovat apoptózu v rakovinných buňkách Cytochrom C. je vyhozen z mitochondrií, které zastavují produkci ATP a zanechávají nefunkční mitochondrie. Cytochrom C sestavuje apoptosom který aktivuje Caspase-9 a iniciuje kaskádovou kaskádu kata, která účinně rozkládá DNA na histony a podpora apoptózy. [6] -Gingerol také inhibuje antiapoptotické proteiny Bcl-2 na povrchu mitochondrií, což zase zvyšuje schopnost proapoptotických proteinů Bcl-2 iniciovat buněčnou smrt. Rakovinné buňky vykazují vysoké množství aktivačních proteinů růstového hormonu, které jsou exprimovány prostřednictvím signálních drah spojených s enzymy. Zastavením fosforylace PI-3-kinázy se Akt protein nemůže vázat na svou doménu PH, což účinně deaktivuje downstream signál. Postupné udržování špatných proteinů navázaných na antiapoptotické proteiny, což jim brání v podpoře buněčného růstu, v důsledku toho dvojitá negativní buněčná signální cesta k podpoře apoptózy.

Kultivované lidské buňky rakoviny prsu byly vystaveny různým koncentracím [6] -gingerolu, aby se určily dopady na živé buňky. Tyto výsledky závislé na koncentraci dospěly k závěru, že při 5 μM nedošlo k žádnému nárazu, ale ke snížení o 16% došlo při 10 μM.[14] [6] -gingerol se zaměřil na tři specifické proteiny v buňkách rakoviny prsu, které podporují metastáza a zatímco adheze zůstala relativně nezměněna, [6] -geerol inhiboval invazi a zvětšení rakovinných buněk.[14] Tato studie naznačuje, že mechanismus, kterým byl ovlivněn růst rakovinných buněk, byl způsoben snížením specifické mRNA, která přepisuje extracelulární degradující enzymy zvané matricové metaloproteinázy (MMP).[14] Vyšetření pomocí lidských buněk in-vitro zobrazené schopnosti gingerolů v boji proti oxidačnímu stresu. Výsledky dospěly k závěru, že gingerol měl protizánětlivé účinky, ačkoli shogaol vykazoval nejslibnější účinky v boji proti volným radikálům.[21] Došlo k obrácené reakci dávka-koncentrace a jak koncentrace dávky zvýšila množství volné radikály v buňkách poklesl.[21]

Cisplatina je chemoterapeutický lék, který při použití ve vysokých dávkách způsobuje selhání ledvin, což je považováno za limitující faktor pro tento život zachraňující lék. Použitím [6] -gingerolu zabránilo výskytu selhání ledvin u potkanů.[24] [6] -gingerol vylepšen glutathion produkce ve výsledcích závislých na dávce, což naznačuje, že čím vyšší dávka, tím větší účinek [6] -geerol měl.[24]

Předpokládá se, že sloučeniny gingerolu pomáhají diabetik pacientů kvůli zvýšení glutathionu, regulačního faktoru buněčných toxinů.[10] Proti-hyperglykemický účinky byly studovány u diabetických a těžce obézních myší. Gingerolové sloučeniny zvýšily absorpci glukózy v buňkách bez potřeby syntetického aktivátoru inzulínu a zároveň zvýšily hladinu glukózy nalačno a snížily glukózovou toleranci.[9] V jiné studii dospěly přesné metabolické mechanismy spojené s fyziologickými výhodami fytochemikálií gingerolu k závěru, že došlo ke zvýšení enzym aktivita (CAT) a produkce glutathionu při snižování lipoprotein cholesterolu a zlepšení glukózové tolerance u myší.[10] Kardio-arytmie je častým vedlejším účinkem diabetických pacientů a protizánětlivé účinky gingerolu potlačovaly rizika snížením hladiny glukózy v krvi in-vivo.[11]

Antioxidační vlastnosti [6] -gingerolu byly považovány za obranu proti Alzheimerova choroba. Studie sledovala molekulární mechanismy odpovědné za ochranu proti Fragmentace DNA a zhoršení potenciálu mitochondriální membrány buněk, což naznačuje neuroprotektivní podporu gingerolu.[7] Tato studie naznačuje, že zázvor reguluje produkci glutathionu v buňkách, včetně nervových, prostřednictvím antioxidačních vlastností, které snižují riziko Alzheimerovy choroby u lidí neuroblastom buňky a myš hipokampální buňky.[7]

Ačkoli mnoho studií naznačuje nízké riziko použití zázvorových fytochemikálií k boji proti oxidačnímu poškození buněk, existuje několik studií, které naznačují potenciální genotoxický účinky. V jedné studii vedla příliš vysoká dávka pro buňky lidského hepatomu k fragmentaci DNA, chromozomální poškození a organela nestabilita membrány, která by mohla vést k apoptotickému chování.[25] Existuje určité prooxidační chování ke sloučeninám gingerolu, když koncentrace dosáhne vysokých úrovní, i když se také uvažuje, za normálních podmínek mají tyto pozorované fytochemikálie protizánětlivé a antioxidační vlastnosti.[25] V jiné studii [6] -Gingerol zejména inhiboval rychlost metabolismu potkanů, když dostal intraperitoneální injekce který vyvolal a podchlazení reakce však při nadměrném požití nedošlo ke změnám tělesné teploty.[26]

Biosyntéza

Navrhovaná biosyntéza gingerolu

Oba Zrzavý (Zingiber officinale) a kurkuma (Curcuma longa) bylo podezření na využití fenylpropanoid na základě výzkumu biosyntézy 6-gingerolů Denniffem a Whitingem v roce 1976 [27] a Schröderovým výzkumem v roce 1997.[28] 6-Gingerol je hlavním gingerolem v oddencích zázvoru a má některé zajímavé farmakologické aktivity, jako je analgetický účinek. Zatímco biosyntéza 6-gingerolu není zcela objasněna, jsou zde uvedeny věrohodné cesty.

Alternativně navrhovaná cesta

V navrhované biosyntetické dráze se jako výchozí materiál používá schéma 1, L-Phe (1). Je převeden na Kyselina skořicová (2) prostřednictvím fenylalanin amoniakální lyázy (PAL). Pak se z toho stane kyselina p-kumarová (3) s použitím cinamát 4-hydroxylázy (C4H). 4-kumarát: K získání se poté použije CoA ligáza (4CL) p-kumaroyl-CoA (5). P-kumaroylová shikimát transferáza (CST) je enzym, který je odpovědný za vazbu kyselina shikimová a p-Coumaroyl-CoA. Komplex (5) se poté selektivně oxiduje na C3 p-kumaroyl 5-0-shikimát 3'-hydroxylázou (CS3'H) na alkohol. Při dalším působení CST se shikimate oddělí od tohoto meziproduktu, čímž se získá Kofeoyl -CoA (7). Aby se získal požadovaný substituční vzorec na aromatickém kruhu, přeměňuje caffeoyl-CoA O-methyltransferáza (CCOMT) hydroxylovou skupinu na C3 na methoxy, jak je vidět na Feruloyl -CoA (8). Až do tohoto kroku jsou podle Ramirez-Ahumada et al. Enzymové aktivity velmi aktivní.[29] Spekuluje se, že některé polyketidové syntázy (PKS) a reduktázy se účastní konečné syntézy 6-gingerolu (10).

Protože není jasné, zda se přidání methoxyskupiny provádí před nebo po kondenzačním kroku polyketid syntázy, je alternativní cesta ukázána ve schématu 2, kde je methoxy skupina zavedena po aktivitě PKS. V této alternativní cestě jsou zúčastněnými enzymy pravděpodobně hydroxylázy cytochromu p450 a S-adenosyl-L-methionin -závislé O-methyltransferázy (OMT).[29] Existují tři možnosti redukčního kroku redukcí: přímo po aktivitě PKS, po aktivitě PKS a hydroxyláze nebo nakonec po aktivitě PKS, hydroxylázy a OMT.

Reference

  1. ^ Mao QQ, Xu XY, Cao SY, Gan RY, Corke H, Beta T, Li HB (květen 2019). „Zingiber officinale Roscoe)“. Potraviny. 8 (6): 185. doi:10,3390 / potraviny8060185. PMC  6616534. PMID  31151279.
  2. ^ NSF International Stanovení gingerolů a Shogaolů v oddenku Zingiber officinale a práškovém extraktu pomocí vysoce účinné kapalinové chromatografie[úplná citace nutná ]
  3. ^ McGee, Harold (2004). "Průzkum tropického koření". McGee o jídle a vaření. Hodder a Stoughton. p. 426. ISBN  0-340-83149-9.
  4. ^ Zick SM, Djuric Z, Ruffin MT, Litzinger AJ, Normolle DP, Alrawi S a kol. (Srpen 2008). „Farmakokinetika 6-gingerolu, 8-gingerolu, 10-gingerolu a 6-shogaolu a konjugovaných metabolitů u zdravých lidských subjektů“. Epidemiologie rakoviny, biomarkery a prevence. 17 (8): 1930–6. doi:10.1158 / 1055-9965.EPI-07-2934. PMC  2676573. PMID  18708382.
  5. ^ Park M, Bae J, Lee DS (listopad 2008). "Antibakteriální aktivita [10] -gingerolu a [12] -gingerolu izolovaných z oddenku zázvoru proti parodontálním bakteriím". Fytoterapeutický výzkum. 22 (11): 1446–9. doi:10,1002 / ptr.2473. PMID  18814211.
  6. ^ A b C d Ficker C, Smith ML, Akpagana K, Gbeassor M, Zhang J, Durst T a kol. (Září 2003). "Izolace a identifikace antifungálních sloučenin ze zázvoru vedená biologickým testem". Fytoterapeutický výzkum. 17 (8): 897–902. doi:10,1002 / ptr.1335. PMID  13680820.
  7. ^ A b C Lee C, Park GH, Kim CY, Jang JH (červen 2011). „[6] -Gingerol tlumí oxidační buněčnou smrt vyvolanou β-amyloidy prostřednictvím posilujícího buněčného antioxidačního obranného systému“. Potravinová a chemická toxikologie. 49 (6): 1261–9. doi:10.1016 / j.fct.2011.03.005. PMID  21396424.
  8. ^ Baliga MS, Haniadka R, Pereira MM, D'Souza JJ, Pallaty PL, Bhat HP, Popuri S (červenec 2011). „Aktualizace o chemopreventivních účincích zázvoru a jeho fytochemikálií“. Kritické recenze v potravinářské vědě a výživě. 51 (6): 499–523. doi:10.1080/10408391003698669. PMID  21929329. S2CID  45531427.
  9. ^ A b Son MJ, Miura Y, Yagasaki K (srpen 2015). "Mechanismy pro antidiabetický účinek gingerolu v kultivovaných buňkách a obézních diabetických modelových myších". Cytotechnologie. 67 (4): 641–52. doi:10.1007 / s10616-014-9730-3. PMC  4474985. PMID  24794903.
  10. ^ A b C Tamrakar AK, Singh AB, Srivastava AK (únor 2009). „Myši db / + jako alternativní model ve výzkumu objevu antidiabetik“. Archivy lékařského výzkumu. 40 (2): 73–8. doi:10.1016 / j.arcmed.2008.12.001. PMID  19237015.
  11. ^ A b El-Bassossy HM, Elberry AA, Ghareib SA, Azhar A, Banjar ZM, Watson ML (září 2016). "Kardioprotekce 6-gingerolem u diabetických potkanů". Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 477 (4): 908–914. doi:10.1016 / j.bbrc.2016.06.157. PMID  27378426.
  12. ^ A b Wei QY, Ma JP, Cai YJ, Yang L, Liu ZL (listopad 2005). "Cytotoxické a apoptotické aktivity diarylheptanoidů a sloučenin souvisejících s gingerolem z oddenku čínského zázvoru". Journal of Ethnopharmacology. 102 (2): 177–84. doi:10.1016 / j.jep.2005.05.043. PMID  16024193.
  13. ^ A b C Salehi B, Fokou PV, Yamthe LR, Tali BT, Adetunji CO, Rahavian A a kol. (Červen 2019). "Fytochemikálie v rakovině prostaty: od bioaktivních molekul k budoucím terapeutickým látkám". Živiny. 11 (7): 1483. doi:10,3390 / nu11071483. PMC  6683070. PMID  31261861.
  14. ^ A b C d Lee HS, Seo EY, Kang NE, Kim WK (květen 2008). „[6] -Gingerol inhibuje metastázy lidských buněk rakoviny prsu MDA-MB-231“. The Journal of Nutritional Biochemistry. 19 (5): 313–9. doi:10.1016 / j.jnutbio.2007.05.008. PMID  17683926.
  15. ^ A b Bode AM, Ma WY, Surh YJ, Dong Z (únor 2001). "Inhibice buněčné transformace vyvolané epidermálním růstovým faktorem a aktivace aktivačního proteinu 1 pomocí [6] -geerolu". Výzkum rakoviny. 61 (3): 850–3. PMID  11221868.
  16. ^ A b Rhode J, Fogoros S, Zick S, Wahl H, Griffith KA, Huang J, Liu JR (prosinec 2007). „Zázvor inhibuje růst buněk a moduluje angiogenní faktory v buňkách rakoviny vaječníků“. Doplňková a alternativní medicína BMC. 7 (1): 44. doi:10.1186/1472-6882-7-44. PMC  2241638. PMID  18096028.
  17. ^ Semwal RB, Semwal DK, Combrinck S, Viljoen AM (září 2015). „Gingeroly a shogaoly: Důležité výživové zásady ze zázvoru“. Fytochemie. 117: 554–568. doi:10.1016 / j.phytochem.2015.07.012. PMID  26228533.
  18. ^ A b Park YJ, Wen J, Bang S, Park SW, Song SY (říjen 2006). „[6] -Gingerol indukuje zástavu buněčného cyklu a buněčnou smrt mutantních buněk rakoviny pankreatu exprimujících p53“. Lékařský deník Yonsei. 47 (5): 688–97. doi:10,3349 / ymj.2006.47.5.688. PMC  2687755. PMID  17066513.
  19. ^ A b Lee SH, Cekanova M, Baek SJ (březen 2008). „Na zastavení buněčného růstu indukovaného 6-gingerolem a apoptóze v lidských buňkách kolorektálního karcinomu se podílí více mechanismů.“. Molekulární karcinogeneze. 47 (3): 197–208. doi:10,1002 / mc.20374. PMC  2430145. PMID  18058799.
  20. ^ A b C d Betz JM, Brown PN, Roman MC (leden 2011). „Přesnost, přesnost a spolehlivost chemických měření ve výzkumu přírodních produktů“. Fitoterapia. Příspěvky ze sympozia DSHEA 2010, Chicago, Il, USA. 82 (1): 44–52. doi:10.1016 / j.fitote.2010.09.011. PMC  3026088. PMID  20884340.
  21. ^ A b C Dugasani S, Pichika MR, Nadarajah VD, Balijepalli MK, Tandra S, Korlakunta JN (únor 2010). „Srovnávací antioxidační a protizánětlivé účinky [6] -geerolu, [8] -geerolu, [10] -geerolu a [6] -shogaolu“. Journal of Ethnopharmacology. 127 (2): 515–20. doi:10.1016 / j.jep.2009.10.004. PMID  19833188.
  22. ^ A b Pelkonen O, Xu Q, Fan TP (leden 2014). „Proč je výzkum rostlinných léčivých přípravků důležitý a jak můžeme zlepšit jeho kvalitu?“. Journal of Traditional and Complementary Medicine. 4 (1): 1–7. doi:10.4103/2225-4110.124323. PMC  4032837. PMID  24872927.
  23. ^ Mao, Qian-Qian; Xu, Xiao-Yu; Cao, Shi-Yu; Gan, Ren-You; Corke, Harold; Beta, Trust; Li, Hua-Bin (červen 2019). „Bioaktivní sloučeniny a biologické aktivity zázvoru (Zingiber officinale Roscoe)“. Potraviny. 8 (6): 185. doi:10,3390 / potraviny8060185. PMC  6616534. PMID  31151279.
  24. ^ A b Kuhad A, Tirkey N, Pilkhwal S, Chopra K (2006). „6-Gingerol zabraňuje cisplatině vyvolanému akutnímu selhání ledvin u potkanů.“ Biofaktory. 26 (3): 189–200. doi:10,1002 / biof.5520260304. PMID  16971750. S2CID  21531335.
  25. ^ A b Yang G, Zhong L, Jiang L, Geng C, Cao J, Sun X, Ma Y (duben 2010). "Genotoxický účinek 6-gingerolu na lidské buňky G2 hepatomu". Chemicko-biologické interakce. 185 (1): 12–7. doi:10.1016 / j.cbi.2010.02.017. PMID  20167213.
  26. ^ Ueki S, Miyoshi M, Shido O, Hasegawa J, Watanabe T (duben 2008). „Systémové podávání [6] -gingerolu, štiplavé složky zázvoru, vyvolává u potkanů ​​hypotermie prostřednictvím inhibičního účinku na rychlost metabolismu.“ European Journal of Pharmacology. 584 (1): 87–92. doi:10.1016 / j.ejphar.2008.01.031. PMID  18295202.
  27. ^ Denniff, Phillip; Whiting, Donald A. (1976). „Biosyntéza [6] -gingerolu, štiplavý princip Zingiber officinale“. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (18): 711. doi:10.1039 / C39760000711.
  28. ^ Schröder, Joachim (1997). "Rodina rostlinně specifických polyketidových syntáz: fakta a předpovědi". Trendy ve vědě o rostlinách. 2 (10): 373–378. doi:10.1016 / S1360-1385 (97) 87121-X.
  29. ^ A b Ramirez-Ahumada M, Timmermann BN, Gang DR (září 2006). „Biosyntéza kurkuminoidů a gingerolů v kurkumě (Curcuma longa) a zázvoru (Zingiber officinale): identifikace kurkuminoidsyntázy a hydroxycinnamoyl-CoA thioesteráz“. Fytochemie. 67 (18): 2017–29. doi:10.1016 / j.phytochem.2006.06.028. PMID  16890967.