Гингерол
![]() | |
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК (5 S )-5-Гидрокси-1-(4-гидрокси-3-метоксифенил)декан-3-он | |
Другие имена [6]-Гингерол; 6-Гингерол | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЕМБЛ | |
ХимическийПаук | |
Информационная карта ECHA | 100.131.126 |
КЕГГ | |
ПабХим CID | |
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
С 17 Н 26 О 4 | |
Молярная масса | 294.38 g/mol |
Температура плавления | От 30 до 32 ° C (от 86 до 90 ° F; от 303 до 305 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Гингерол | |
---|---|
Нагревать | Очень горячий (химический) |
шкала Сковилла | 60 000 СО |
Гингерол ( [6]-гингерол ) — это фенольное фитохимическое соединение, содержащееся в свежем имбире , которое активирует тепловые рецепторы на языке. [1] [2] Обычно он содержится в корневище имбиря в виде острого желтого масла, но может также образовывать легкоплавкое кристаллическое твердое вещество. Это химическое соединение встречается у всех представителей семейства Zingiberaceae , его высокие концентрации содержатся в райских зернах, а также в видах африканского имбиря.
Приготовление имбиря превращает гингерол посредством обратной альдольной реакции в зингерон , который менее острый и имеет пряно-сладкий аромат. Когда имбирь высушивают или слегка нагревают, гингерол подвергается реакции дегидратации , образуя шогаолы , которые примерно в два раза острее, чем гингерол. [3] Это объясняет, почему сушеный имбирь более острый, чем свежий. [4]
Имбирь также содержит [8]-гингерол, [10]-гингерол, [5] и [12]-гингерол, [6] собирательно называемые гингеролами .
Физиологический потенциал
[ редактировать ]В доклиническом метаанализе соединений гингерола противораковое, противовоспалительное, противогрибковое, [7] антиоксидантное, нейропротекторное [8] Сообщалось о гастропротекторных свойствах, включая исследования in vitro и in vivo . [9] Несколько исследований in vivo показали, что гингеролы способствуют здоровой регуляции уровня глюкозы у диабетиков. [10] [11] [12] Многие исследования были посвящены влиянию гингеролов на широкий спектр видов рака, включая лейкемию , [13] простата , [14] грудь , [15] кожа , [16] яичник , [17] легкое , [18] поджелудочная железа [19] и колоректальный . [20] Не было проведено много клинических испытаний для наблюдения за физиологическим воздействием гингеролов на людей. [21] [22]
Хотя многие химические механизмы, связанные с воздействием гингеролов на клетки, были тщательно изучены, лишь немногие из них применялись в клинических условиях. Это связано с высокой вариабельностью природных фитохимических веществ и недостаточной эффективностью исследований. [21] [23] Большинство фитопрепаратов, в том числе гингеролы, находятся под ограничениями Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, а экспериментальные методы не выдержали тщательного изучения, что снизило ценность фитохимических исследований. [23] [21] Фитотерапия не проверена на предмет обеспечения качества, эффективности и эффективности в клинических условиях из-за отсутствия финансирования в восточных медицинских исследованиях. [21] Большинство исследований [6]-гингерола проводилось либо на мышах ( in vivo ), либо на культивируемых тканях человека ( in vitro ) и может быть использовано в будущем для обсуждения возможных применений для многоцелевого контроля заболеваний.
Исследование, изучающее противогрибковые свойства гингерола, показало, что африканские виды имбиря содержат больше соединений как гингерола, так и шогаола, чем более распространенный индонезийский родственник. [7] При испытаниях на противогрибковые свойства африканский имбирь боролся с 13 патогенами человека и оказался в три раза более эффективным, чем коммерческий индонезийский аналог. [7] Считается, что соединения гингерола действуют в тандеме с другими присутствующими фитохимическими веществами, включая шогаолы , парадолы и зингерон . [7]

В метаанализе, посвященном множеству различных фитохимических эффектов на рак простаты, два конкретных исследования с использованием мышей показали, что соединения [6]-гингерола индуцируют апоптоз в раковых клетках, воздействуя на митохондриальную мембрану . [14] Также наблюдались механизмы, связанные с разрушением белков фазы G1, чтобы остановить размножение раковых клеток, что также является сопутствующим преимуществом других соответствующих противораковых исследований. [14] [20] [17] [19] Основным механизмом действия фитохимических веществ гингерола на раковые клетки, по-видимому, является разрушение белка. Антиканцерогенная . активность [6]-гингерола и [6]-парадола была проанализирована в исследовании, наблюдающем за клеточными механизмами, связанными с раком кожи у мышей, которые нацелены на белки-активаторы, связанные с возникновением опухоли Соединения гингерола ингибировали трансформацию нормальных клеток в раковые, блокируя белки AP-1, а когда рак действительно развивался, парадол стимулировал апоптоз из-за своей цитотоксической активности. [16] [13] [6]-Гингерол проявляет способность останавливать клеточный цикл, апоптотическое действие и деградацию рецепторов клеточной сигнализации, связанных с ферментами, в раковых клетках. Было обнаружено, что гингерол останавливает пролиферацию за счет ингибирования трансляции белков циклина, необходимых для репликации во время фаз G1 и G2 деления клеток. [24] Чтобы способствовать апоптозу в раковых клетках, цитохром С выбрасывается из митохондрий, что прекращает выработку АТФ, оставляя митохондрии дисфункциональными. Цитохром C собирает апоптосому , которая активирует каспазу-9 и запускает каскад каспаз-палачей, эффективно расщепляя ДНК на гистоны и способствуя апоптозу. [6]-Гингерол также ингибирует антиапоптотические белки Bcl-2 на поверхности митохондрий, что, в свою очередь, увеличивает способность проапоптотических белков Bcl-2 инициировать гибель клеток. Раковые клетки содержат большое количество белков-активаторов гормона роста, которые экспрессируются посредством ферментативно-связанных сигнальных путей. Останавливая фосфорилирование PI-3-киназы, белок Akt не может связываться со своим доменом PH, эффективно деактивируя нижестоящий сигнал. Последовательное удержание плохих белков связанными с антиапоптотическими белками, что удерживает их от стимулирования роста клеток, и, следовательно, двойной отрицательный клеточный сигнальный путь, способствующий апоптозу.
Культивированные клетки рака молочной железы человека подвергали воздействию [6]-гингерола в различных концентрациях для определения воздействия на живые клетки. Эти результаты, зависящие от концентрации, пришли к выводу, что при 5 мкМ воздействия не было, но при 10 мкМ произошло снижение на 16%. [15] [6]-гингерол воздействовал на три специфических белка в клетках рака молочной железы, которые способствуют метастазированию , и хотя адгезия оставалась относительно неизменной, [6]-гингерол ингибировал проникновение и увеличение размера раковых клеток. [15] Это исследование предполагает, что механизм воздействия на рост раковых клеток был обусловлен снижением специфической мРНК, которая транскрибирует внеклеточные деградирующие ферменты, называемые матриксными металлопротеиназами (ММП). [15] Исследование с использованием клеток человека in vitro показало способность гингеролов бороться с окислительным стрессом. Результаты пришли к выводу, что гингерол оказывает противовоспалительное действие, хотя шогаол показал наиболее многообещающие эффекты в борьбе со свободными радикалами. [22] Наблюдалась обратная реакция «доза-концентрация», и по мере увеличения концентрации дозы количество свободных радикалов в клетках уменьшалось. [22]
Цисплатин — это химиотерапевтический препарат, который при использовании в высоких дозах вызывает почечную недостаточность, которая считается ограничивающим фактором для этого спасающего жизнь препарата. Использование [6]-гингерола предотвратило возникновение почечной недостаточности у крыс. [25] [6]-гингерол улучшал выработку глутатиона в зависимости от дозы, что предполагает, что чем выше дозировка, тем больший эффект оказывает [6]-гингерол. [25]
Считается, что соединения гингерола помогают пациентам с диабетом из-за увеличения содержания глутатиона, фактора регуляции клеточного токсина. [11] Антигипергликемические . эффекты были изучены на мышах с диабетом и тяжелым ожирением Соединения гингерола увеличивают поглощение глюкозы клетками без необходимости использования синтетического активатора инсулина, а также снижают уровень глюкозы натощак и повышают толерантность к глюкозе. [10] В другом исследовании, посвященном точным метаболическим механизмам, связанным с физиологическими преимуществами фитохимических веществ гингерола, был сделан вывод о повышении активности ферментов (CAT) и выработке глутатиона при одновременном снижении уровня холестерина липопротеинов и улучшении толерантности к глюкозе у мышей. [11] Кардиоаритмия является частым побочным эффектом у пациентов с диабетом, а противовоспалительное действие гингерола подавляет риски за счет снижения уровня глюкозы в крови in vivo . [12]
Антиоксидантные свойства [6]-гингерола рассматривают как средство защиты от болезни Альцгеймера . Исследование выявило молекулярные механизмы, ответственные за защиту от фрагментации ДНК и ухудшения потенциала митохондриальной мембраны клеток, что предполагает нейропротекторную поддержку гингерола. [8] Это исследование показывает, что имбирь усиливает выработку глутатиона в клетках, включая нервные клетки, благодаря антиоксидантным свойствам, что снижает риск болезни Альцгеймера в клетках нейробластомы человека и клетках гиппокампа мыши . [8]
Хотя многие исследования предполагают низкий риск использования фитохимических веществ имбиря для борьбы с окислительным повреждением клеток, есть несколько исследований, которые предполагают потенциальные генотоксические эффекты. В одном исследовании слишком высокая доза на клетки гепатомы человека привела к фрагментации ДНК, повреждению хромосом и нестабильности мембран органелл , что могло привести к апоптозу. [26] Когда концентрация достигает высоких уровней, соединения гингерола проявляют некоторое прооксидантное поведение, хотя также считается, что в нормальных условиях эти наблюдаемые фитохимические вещества обладают противовоспалительными и антиоксидантными свойствами. [26] В другом исследовании [6] гингерол заметно ингибировал скорость метаболизма у крыс при внутрибрюшинном введении , что вызывало гипотермическую реакцию, хотя при пероральном употреблении в избытке не наблюдалось изменений температуры тела. [27]
Биосинтез
[ редактировать ]
и имбирь ( Zingiber officinale ), и куркума ( Curcuma longa предполагалось, что ) используют фенилпропаноидный путь и производят предполагаемые продукты поликетидсинтазы типа III. На основании исследования биосинтеза 6-гингерола, проведенного Денниффом и Уайтингом в 1976 году, [28] и исследованием Шредера в 1997 году. [29] 6-гингерол является основным гингеролом в корневищах имбиря и обладает некоторыми интересными фармакологическими свойствами, такими как обезболивающий эффект. Хотя биосинтез 6-гингерола до конца не выяснен, здесь представлены возможные пути.

В предлагаемом пути биосинтеза (схема 1) в качестве исходного материала используется L-Phe (1). Он превращается в коричную кислоту (2) с помощью фенилаланин-аммиаклиазы (PAL). Затем ее превращают в п-кумаровую кислоту (3) с помощью циннамат-4-гидроксилазы (C4H). Затем 4-кумарат:КоА-лигаза (4CL) используется для получения п-кумароил-КоА (5). P-кумароилшикиматтрансфераза (CST) — это фермент, который отвечает за связывание шикимовой кислоты и п-кумароил-КоА. Комплекс (5) затем селективно окисляется по C3 п-кумароил-5-О-шикимат-3'-гидроксилазой (CS3'H) до спирта. При другом воздействии CST шикимат отрывается от этого промежуточного продукта, образуя кофеоил -КоА (7). Чтобы получить желаемый образец замещения в ароматическом кольце, кофеоил-КоА-О-метилтрансфераза (CCOMT) превращает гидроксильную группу при С3 в метокси, как это видно в Ферулоил -КоА (8). До этого этапа, по мнению Рамиреса-Аумады и др., активность ферментов очень активна. [30] Предполагается, что некоторые поликетидсинтазы (ПКС) и редуктазы участвуют в окончательном синтезе 6-гингерола (10).
Поскольку неясно, происходит ли присоединение метоксигруппы до или после стадии конденсации поликетидсинтазы, альтернативный путь показан на схеме 2, где метоксигруппа вводится после активности PKS. В этом альтернативном пути задействованными ферментами, вероятно, являются цитохром p450 гидроксилазы и S-аденозил-L-метионин -зависимые O-метилтрансферазы (OMT). [30] Существует три возможности стадии восстановления редуктазой: непосредственно после активности ПКС, после активности ПКС и гидроксилазы или в конце после активности ПКС, гидроксилазы и ОМТ.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мао QQ, Сюй XY, Цао С.Ю., Ган Р.Ю., Корке Х., Бета Т., Ли Х.Б. (май 2019 г.). «Зингибер лекарственный Роско)» . Еда . 8 (6): 185. doi : 10.3390/foods8060185 . ПМК 6616534 . ПМИД 31151279 .
- ^ Инь и др. (17 июня 2019 г.). «Структурные механизмы, лежащие в основе активации каналов TRPV1 острыми соединениями в имбире» . Британский журнал фармакологии . 176 (17): 3364–3377. дои : 10.1111/bph.14766 . ПМК 6692589 . ПМИД 31207668 .
- ^ Международное определение гингеролов и шогаолов NSF в корневище и порошкообразном экстракте Zingiber officinale методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. [ нужна полная цитата ]
- ^ МакГи, Гарольд (2004). «Обзор тропических специй». МакГи о еде и кулинарии . Ходдер и Стоутон. п. 426. ИСБН 0-340-83149-9 .
- ^ Зик С.М., Джурик З., Раффин М.Т., Литцингер А.Дж., Нормолл Д.П., Алрави С. и др. (август 2008 г.). «Фармакокинетика 6-гингерола, 8-гингерола, 10-гингерола и 6-шогаола и конъюгированных метаболитов у здоровых людей» . Эпидемиология рака, биомаркеры и профилактика . 17 (8): 1930–6. doi : 10.1158/1055-9965.EPI-07-2934 . ПМК 2676573 . ПМИД 18708382 .
- ^ Пак М., Бэ Дж., Ли Д.С. (ноябрь 2008 г.). «Антибактериальная активность [10]-гингерола и [12]-гингерола, выделенных из корневища имбиря, против бактерий пародонта». Фитотерапевтические исследования . 22 (11): 1446–9. дои : 10.1002/ptr.2473 . ПМИД 18814211 . S2CID 31384218 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Фикер С., Смит М.Л., Акпагана К., Гбеассор М., Чжан Дж., Дерст Т. и др. (сентябрь 2003 г.). «Выделение и идентификация противогрибковых соединений из имбиря с помощью биоанализа» . Фитотерапевтические исследования . 17 (8): 897–902. дои : 10.1002/ptr.1335 . ПМИД 13680820 . S2CID 4141252 .
- ^ Перейти обратно: а б с Ли С., Пак Г.Х., Ким Сай, Чан Дж.Х. (июнь 2011 г.). «[6]-Гингерол ослабляет индуцированную β-амилоидом окислительную гибель клеток посредством укрепления системы антиоксидантной защиты клеток» . Пищевая и химическая токсикология . 49 (6): 1261–9. дои : 10.1016/j.fct.2011.03.005 . ПМИД 21396424 .
- ^ Балига М.С., Ханиадка Р., Перейра М.М., Д'Суза Дж.Дж., Паллати П.Л., Бхат Х.П., Попури С. (июль 2011 г.). «Обновленная информация о химиопрофилактическом действии имбиря и его фитохимических веществ». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 51 (6): 499–523. дои : 10.1080/10408391003698669 . ПМИД 21929329 . S2CID 45531427 .
- ^ Перейти обратно: а б Сон MJ, Миура Ю, Ягасаки К (август 2015 г.). «Механизмы противодиабетического эффекта гингерола в культивируемых клетках и на модельных мышах с ожирением и диабетом» . Цитотехнология . 67 (4): 641–52. дои : 10.1007/s10616-014-9730-3 . ПМЦ 4474985 . ПМИД 24794903 .
- ^ Перейти обратно: а б с Тамракар А.К., Сингх А.Б., Шривастава А.К. (февраль 2009 г.). «Мыши db / + как альтернативная модель в исследованиях по поиску противодиабетических препаратов». Архивы медицинских исследований . 40 (2): 73–8. doi : 10.1016/j.arcmed.2008.12.001 . ПМИД 19237015 .
- ^ Перейти обратно: а б Эль-Бассосси Х.М., Элберри А.А., Гарейб С.А., Азхар А., Банджар З.М., Уотсон М.Л. (сентябрь 2016 г.). «Кардиопротекция 6-гингеролом у диабетических крыс» . Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 477 (4): 908–914. дои : 10.1016/j.bbrc.2016.06.157 . ПМИД 27378426 . S2CID 205946473 .
- ^ Перейти обратно: а б Вэй Цюй, Ма Дж.П., Цай Ю.Дж., Ян Л., Лю З.Л. (ноябрь 2005 г.). «Цитотоксическая и апоптотическая активность диарилгептаноидов и родственных гингеролу соединений из корневища китайского имбиря» . Журнал этнофармакологии . 102 (2): 177–84. дои : 10.1016/j.jep.2005.05.043 . ПМИД 16024193 .
- ^ Перейти обратно: а б с Салехи Б., Фокоу П.В., Ямте Л.Р., Тали Б.Т., Адетунджи К.О., Рахавиан А. и др. (июнь 2019 г.). «Фитохимические вещества при раке простаты: от биоактивных молекул к будущим терапевтическим агентам» . Питательные вещества . 11 (7): 1483. дои : 10.3390/nu11071483 . ПМК 6683070 . ПМИД 31261861 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ли Х.С., Со Э.Ю., Кан Н.Е., Ким В.К. (май 2008 г.). «[6]-Гингерол ингибирует метастазирование клеток рака молочной железы человека MDA-MB-231» . Журнал пищевой биохимии . 19 (5): 313–9. дои : 10.1016/j.jnutbio.2007.05.008 . ПМИД 17683926 .
- ^ Перейти обратно: а б Боде А.М., Ма Вайоминг, Сур Ю.Дж., Донг З. (февраль 2001 г.). «Ингибирование трансформации клеток, индуцированной эпидермальным фактором роста, и активации белка-активатора 1 с помощью [6]-гингерола» . Исследования рака . 61 (3): 850–3. ПМИД 11221868 .
- ^ Перейти обратно: а б Род Дж., Фогорос С., Зик С., Валь Х., Гриффит К.А., Хуан Дж., Лю Дж.Р. (декабрь 2007 г.). «Имбирь подавляет рост клеток и модулирует ангиогенные факторы в клетках рака яичников» . BMC Дополнительная и альтернативная медицина . 7 (1): 44. дои : 10.1186/1472-6882-7-44 . ПМК 2241638 . ПМИД 18096028 .
- ^ Семвал Р.Б., Семвал Д.К., Комбринк С., Вилджоен А.М. (сентябрь 2015 г.). «Гингеролы и шогаолы: важные нутрицевтические принципы имбиря». Фитохимия . 117 : 554–568. doi : 10.1016/j.phytochem.2015.07.012 . ПМИД 26228533 .
- ^ Перейти обратно: а б Пак Ю.Дж., Вэнь Дж., Бан С., Пак С.В., Сонг С.И. (октябрь 2006 г.). «[6]-Гингерол индуцирует остановку клеточного цикла и гибель клеток мутантных клеток рака поджелудочной железы, экспрессирующих p53» . Медицинский журнал Йонсей . 47 (5): 688–97. дои : 10.3349/ymj.2006.47.5.688 . ПМЦ 2687755 . ПМИД 17066513 .
- ^ Перейти обратно: а б Ли Ш., Чеканова М., Пэк С.Дж. (март 2008 г.). «Множественные механизмы участвуют в остановке роста клеток и апоптозе, вызванной 6-гингеролом, в клетках колоректального рака человека» . Молекулярный канцерогенез . 47 (3): 197–208. дои : 10.1002/mc.20374 . ПМК 2430145 . ПМИД 18058799 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Бетц Дж. М., Браун П. Н., Роман MC (январь 2011 г.). «Точность, точность и надежность химических измерений при исследовании натуральных продуктов» . Фитотерапия . Материалы симпозиума DSHEA 2010 г., Чикаго, Иллинойс, США. 82 (1): 44–52. дои : 10.1016/j.fitote.2010.09.011 . ПМК 3026088 . ПМИД 20884340 .
- ^ Перейти обратно: а б с Дугасани С., Пичика М.Р., Надараджа В.Д., Балиепалли М.К., Тандра С., Корлакунта Дж.Н. (февраль 2010 г.). «Сравнительное антиоксидантное и противовоспалительное действие [6]-гингерола, [8]-гингерола, [10]-гингерола и [6]-шогаола» . Журнал этнофармакологии . 127 (2): 515–20. дои : 10.1016/j.jep.2009.10.004 . ПМИД 19833188 .
- ^ Перейти обратно: а б Пелконен О, Сюй Ц, Фан ТП (январь 2014 г.). «Почему важны исследования лекарственных средств растительного происхождения и как мы можем улучшить их качество?» . Журнал традиционной и дополнительной медицины . 4 (1): 1–7. дои : 10.4103/2225-4110.124323 . ПМЦ 4032837 . ПМИД 24872927 .
- ^ Мао, Цянь-Цянь; Сюй, Сяо-Юй; Цао, Ши-Ю; Ган, Рен-Ю; Корк, Гарольд; Бета, Траст; Ли, Хуа-Бин (июнь 2019 г.). «Биоактивные соединения и биологическая активность имбиря (Zingiber officinale Roscoe)» . Еда . 8 (6): 185. doi : 10.3390/foods8060185 . ПМК 6616534 . ПМИД 31151279 .
- ^ Перейти обратно: а б Кухад А., Тиркей Н., Пилквал С., Чопра К. (2006). «6-Гингерол предотвращает острую почечную недостаточность, вызванную цисплатином, у крыс». Биофакторы . 26 (3): 189–200. дои : 10.1002/biof.5520260304 . ПМИД 16971750 . S2CID 21531335 .
- ^ Перейти обратно: а б Ян Г, Чжун Л, Цзян Л, Гэн С, Цао Дж, Сунь Х, Ма Ю (апрель 2010 г.). «Генотоксическое действие 6-гингерола на клетки гепатомы человека G2» . Химико-биологические взаимодействия . 185 (1): 12–7. дои : 10.1016/j.cbi.2010.02.017 . ПМИД 20167213 .
- ^ Уэки С., Миёси М., Шидо О., Хасегава Дж., Ватанабэ Т. (апрель 2008 г.). «Системное введение [6]-гингерола, острого компонента имбиря, вызывает гипотермию у крыс за счет ингибирующего воздействия на скорость метаболизма». Европейский журнал фармакологии . 584 (1): 87–92. дои : 10.1016/j.ejphar.2008.01.031 . ПМИД 18295202 .
- ^ Деннифф, Филипп; Уайтинг, Дональд А. (1976). «Биосинтез [6]-гингерола, острого начала Zingiber officinale». Журнал Химического общества, Chemical Communications (18): 711. doi : 10.1039/C39760000711 .
- ^ Шредер, Иоахим (1997). «Семейство растительноспецифичных поликетидсинтаз: факты и прогнозы». Тенденции в науке о растениях . 2 (10): 373–378. дои : 10.1016/S1360-1385(97)87121-X .
- ^ Перейти обратно: а б Рамирес-Аумада М., Тиммерманн Б.Н., Gang DR (сентябрь 2006 г.). «Биосинтез куркуминоидов и гингеролов в куркуме (Curcuma longa) и имбире (Zingiber officinale): идентификация куркуминоидсинтазы и гидроксициннамоил-КоА-тиоэстеразы». Фитохимия . 67 (18): 2017–29. doi : 10.1016/j.phytochem.2006.06.028 . ПМИД 16890967 .