Pamatuji si, že poprvé jsem na fytochemické názvosloví narazil, když jsem si jako dítě četl Atlas liečivých rastlín (Macků, Krejča; ze SAV). Tehdy jsem nesrozumitelná slova bral jen jako další stvrzení odbornosti jinak příjemného a logického textu. Očekával jsem, že slova jako alkaloidy a saponiny budou součástí nějakého přesného systému názvů rostlinných látek, kterému nerozumím. Není tomu tak. I pro svou vlastní potřebu je tady jmenuji.
Fytochemické názvosloví rychle a bez servítek
Termíny fytochemického názvosloví vycházejí většinou z pracovních metod fytochemie:
- alkaloidy – látky zásaditého charakteru obsahující dusík
- glykosidy – látky, na něž jsou napojeny cukerné zbytky
- saponiny – látky, které tvoří při třepání pěnu
- hořčiny – látky hořké chuti (stejně jako kyseliny jsou látky chuti kyselé, žeano)
- třísloviny – látky, které sráží bílkovíny
- silice – prchavá nepolární frakce oddělitelná z rostlinného materiálu destilací
- flavonoidy – látky vyznačující se jistým typem aromatické kostry
- atd. (lignany, fytosteroidy ...)
Tento žargon je užitečný v první fázi výzkumu, neboť umožňuje mluvit o rostlinných výtěžcích, i když o nich ještě téměř nic nevíme. A za tuto první fázi se veřejný výzkum u většiny léčivek (z nichž asi 1000 jsem zde sepsal) nedostal.
Další specialitou fytochemického názvosloví je tvoření názvů rostlinných látek kombinací vědeckých jmen a standardních přípon (Nicotiana – nikotin, Coffea – kofein, Erythroxylon coca – kokain atd.) Dochází zde k mnoha poetickým situacím. Tak například kofein, který má 7 rostlinných zdrojů, byl pokřtěn u každého zdroje jinak (tein, matein, guaranin), ač se po chemické stránce jedná o stejnou látku. Různé přípony se používají k označení příslušnosti látky k výše popsaným fytochemickým kategoriím. Např. u ženšenu (Panax) máme kromě panaxosidů (saponiny, mají příponu -osid proto, že to jsou zároveň glykosidy) ještě panaxynol, panaxydol, panaxan, panaxyn, kyselinu panaxovou a jiné.
Poznámky ke ginsenosidům a eleuterosidům
Ženšen a eleuterokok dobře ilustrují problémy fytochemického názvosloví – v tomhle ohledu se k nim kriticky vyjádřuje i výřečný přehled Davidovové (Davydov2000es). Ženšenové saponiny se v literatuře označují jako panaxosidy i ginsenosidy. Já preferuji termín panaxosid. Konkrétní panaxosidy však už byly v mnoha případech pojmenovány podle vzoru "ginsenosid Rxn", kde R znamená "relativně k čelu chromatografie", x je malé písmeno abecedy a n = 1, 2, 3,... Pokud jde o eleuterokok, tak u něj používaný pojem "eleuterosid" představuje ne úplně vhodný název jeho obsahových látek. "Eleuterosidy" málo zasluhují jak předponu eleutero-, jelikož na rozdíl od panaxosidů byly již dříve popsány z jiných rostlin, tak příponu -osid, protože se nejedná jen o glykosidy, ale o skupinu chemicky různorodých látek. Konkrétní eleuterosidy jsou třeba syringin (šeřík, Syringa), daukosterol (mrkev, Daucus), hederasaponin (břečťan, Hedera), sezamin (sezam, Sesamum) a další, viz Davydov2000es.
Hlavní ženšenové panaxosidy
K roku 2008 bylo z rodu Panax izolováno 182 různých panaxosidů (jejich přehled viz v Christensen2009gcb) a pomalu přibývají další. Z nich nejméně 50 se vyskytuje v ženšeni pravém. Nás zajímají hlavě panaxosidy kořene, který je pozoruhodný jejich vysokým váhovým obsahem: Panaxosidy tvoří podle stáří a kvality 2-20% suché váhy kořene (Zhu2004cst, Christensen2009gcb, Yuan2002gva). Specifické panaxosidové profily mají i listy, květy a červené bobule ženšenu. Hlavní panaxosidy jsou:
| Panaxosid | účinek |
|---|---|
| ginsenosid Rb1 | chrání paměť a mozek, protistresový, protizánětlivý, antidiabetický, chrání cévy před aterosklerózou, potlačuje angiogenezi |
| ginsenosid Rb2 | protistresový, protizánětlivý, chrání mozek, chrání před radiací |
| ginsenosid Rc | protistresový, protizánětlivý, silně chrání před radiací |
| ginsenosid Rd | protistresový, protizánětlivý, chrání mozek, chrání cévy před aterosklerózou, chrání před radiací |
| ginsenosid Rg3 | silně uvolňuje cévy a snižuje krevní tlak, protistresový, protizánětlivý, inhibice NMDA receptorů v hipokampu, neurosteroidní působení na membránové receptory mozku, brzdí růst tukových buněk, chrání před artritidou |
| ginsenosid Rh2 | obnovuje imunitu po radioterapii a chemoterapii, protizánětlivý, antialergický, inhibice NMDA receptorů v hipokampu |
| Panaxosid | účinek |
|---|---|
| ginsenosid Re | antioxidační, antihypertenzní, chrání paměť a mozek, silně obnovuje imunitu po ozáření, chrání srdce a cévy |
| ginsenosid Rf | blokuje N-typ vápníkových kanálů v mozku, upravuje tukový metabolismus působením na PPAR receptory |
| ginsenosid Rg1 | protizánětlivý, antihypertenzní, chrání mozek, silně chrání před radiací, zvyšuje angiogenezi |
| ginsenosid Rg2 | chrání neurony, chrání mozek při ischemii, chrání cévy před aterosklerózou, protistresový, nootropický |
| ginsenosid Rh1 | protizánětlivý, antialergický, působí na estrogenní receptory |
Jak panaxosidy fungují
Panaxosidy jsou amfifilní – rozpustné ve vodě i v tucích. Nositelem nepolárního charakteru je v nich triterpenoidní (steroidní) kostra – aglykon. Nositelem polárního charakteru jsou kyslíkové a cukerné zbytky navázané na aglykon. Panaxosidy díky tomu procházejí do krevního oběhu a působí – stejně jako steroidní hormony jimž se svým amfifilním charakterem podobají – jak v jádře buněk, tak i neurosteroidním vlivem na membránové receptory hlavně v mozku.
Stejně jako u steroidních hormonů malé rozdíly v ligandech triterpenoidního jádra mají velký dopad na účinek molekuly, i u panaxosidů malé rozdíly v cukerných zbytcích můžou za jejich funkční různorodost. Na rozdíl od steroidních hormonů však panaxosidy podléhají postupné deglykosylaci, která začíná už v trávícím traktu. Deglykosylací se složitější panaxosidy mění v jednodušší. Nejjednoduššími panaxosidy jsou samotné aglykony: protopanaxadiol (PPD), protopanaxatriol (PPT) a další. I ženšenové aglykony mají rozsáhlé účinky na mozek, sredčně-cévní soustavu, potenci a další fyziologické parametry.
Struktura panaxosidů
Triterpenoidní saponiny ženšenu – panaxosidy – se dělí podle typu aglykonu do dvou skupin: damaranové a oleananové.
Co znamená "triterpenoidní"
Strašidelné slovo "triterpenoidní" znamená doslova "ze šesti jednotek isoprenu sestávající". Triterpenoidní molekula se prostě v buňce vyrábí sloučením šesti jednotek isoprenu:
na jednu molekulu skvalenu:
Skvalen posléze buňka ženšenu sroluje buďto na damarendiol:
nebo na β-amyrin:
Z damarendiolu se dále vyrábějí damaranové panaxosidy, z β-amyrinu oleananové.
Syntéza panaxosidů se je blízká lidské syntéze steroidů
Způsob, kterým ženšen vyrábí aglykony panaxosidů se velmi podobá způsobu, kterým naše tělo vyrábí steroidní hormony. K rozdílu dochází při rolování skvalenu, z něhož naše tělo vytváří lanosterol:
a dále asi v deseti krocích (viz databázi KEGG) cholesterol:
Cholesterol je – látka převelice potřebná – slouží pak jako základní surovina k výrobě všech steroidních hormonů.
Aglykony panaxosidů
Panaxosidy se dělí do dvou hlavních skupin podle typu aglykonu: Damaranové a oleananové. Damaranové panaxosidy se dále dle místa uchycení cukerných zbytků dělí na protopanaxadiolové (PPD), protopanaxatriolové (PPT) a okotilolové. Oleananové panaxosidy jsou odvozeny od jiného aglykonu – kyseliny oleanolové. Další typy panaxosidů jsou panaxatriolové a damarendiolové. Čtyři malonylované deriváty panaxosidů Rb1, Rb2, Rc a Rd společně s panaxosidem Ro a dalšími esterifikovanými panaxosidy se nazývají "kyselé panaxosidy", zatímco ostatní se nazývají "neutrální panaxosidy" (Christensen2009gcb, Attele1999gpm).
Pozn. Slovo "damaranový" pochází od damaroně bílé (Agathis dammara, blahočetovité, viz databázi nahosemenných rostlin), z níž se získává damarová pryskyřice k výrobě laků. Slovo "oleananový" pochází z názvu olivy (Olea). Původ slova "okotilolový" neznám.
Panaxadioly - obecná struktura a příklady zástupců:
| Panaxosid | R1 | R2 |
|---|---|---|
| Rb1 | -glc(2-1)glc | -glc(6-1)glc |
| Rb2 | -glc(2-1)glc | -glc(6-1)arap |
| Rc | -glc(2-1)glc | -glc(6-1)araf |
| Rd | -glc(2-1)glc | -glc |
| Rg3 | -glc(2-1)glc | -H |
| Rh2 | -glc | -H |
Panaxatrioly - obecná struktura a příklady zástupců:
| Panaxosid | R1 | R2 |
|---|---|---|
| Re | -glc(2-1)rha | -glc |
| Rf | -glc(2-1)glc | -H |
| Rg1 | -glc | -glc |
| Rg2 | -glc(2-1)rha | -H |
| Rh1 | -glc | -H |
Můžeme si všimnout že rozdíly mezi výše popsanými panaxosidy jsou z hlediska lidského pozorovatele minimální. Méně typické panaxosidy jsou:
Panaxosid Rh3:
Obecná struktura esterů kyseliny oleanolové:
např. panaxosid Ro: R1 = -glcUA(2-1); R2 = -glc
Obecné vlastnosti panaxosidů
Ze struktury panaxosidů plynou jejich typické chemické vlastnosti:
- Panaxosidy jsou chemicky stabilní. Kromě jedné nenasycené C=C vazby obsahuje steroidní kostra panaxosidů jenom alifatické vazby, jejichž stabilita je obecně známá. Překvapilo mě ale když jsem si nedávno přečetl že glykosidická vazba (přes kyslík) kterou jsou navázané cukry je také úžasně stabilní – za standardních podmínek je její polčas hydrolýzy neuvěřitelných 20 milionů let, asi 100 krát stabilnější než fosfodiesterová vazba řetězce DNA a 100 000 krát stabilnější nežli peptidická vazba bílkovin (Wolfenden1998shg).
- Panaxosidy jsou amfifilní. Steroidní kostra je hydrofobní, s afinitou k mastným látkám, zatímco cukerné zbytky panaxosidům propůjčují rozpustnost ve vodě. S tím je také spojena jejich další vlastnost:
- Panaxosidy jsou vysoce pohyblivé. Schopnost ginsenosidů pohybovat se jak ve vodním, tak v tukovém prostředí jim napomáhá k snadnému vstupu do lidského organizmu, včetně krevně mozgové bariéry.
Které panaxosidy se v ženšeni vyskytují nejhojněji?
Z hlediska množství, více než 90% z celkového panaxosidového obsahu ženšenového kořene tvoří těchto 10 panaxosidů (Christensen2009gcb):
- PPD ginsenosidy Rb1, Rb2, Rc a Rd
- PPT ginsenosidy Re a Rg1
- kyselé ginsenosidy malonyl-Rb1, malonyl-Rb2, malonyl-Rc a malonyl-Rd
Množství a obsah panaxosidů velmi kolísá podle stáří a podmínek, v nichž ženšen rostl. Nicméně existují specifika panaxosidového profilu, která umožňují rozlišit mezi ženšenem pravým, ženšenem americkým, notoginsengem a dalšími druhy rodu Panax.
Jaké jsou rozdíly v panaxosidovém profilu ženšenu pravého a amerického?
Ginsenosid Rf je charakteristický pro ženšen pravý a není přítomný v ženšeni americkém ani jiných druzích rodu Panax. Okotilolový panaxosid 24(R)-pseudoginsenosid F11 je zase charakteristický pro ženšen americký, zatímco v ženšeni pravém se téměř vůbec nevyskytuje. Tyto panaxosidy lze použít k rozlišení těchto dvou druhů ženšenu (Christensen2009gcb). Další rozdíl je v poměru ginsenosidů Rb1/Rg1. Poměr Rb1/Rg1 je u ženšenu amerického větší než 10, ale u ženšenu pravého se pohybuje mezi 1 až 3. Ženšen americký celkově obsahuje více PPD než PPT panaxosidů, zatímco u ženšenu pravého je tomu obráceně. Poměř ginsenosidů malonyl-Rc a malonyl-Rb2 ke ginsenosidu malonyl-Rb1 je u ženšenu amerického nižší než u ženšenu pravého.
Jaká jsou specifika panaxosidového profilu notoginsengu?
Specifikem ženšenu notoginsengu je poměru obsahu malonyl-ginesnosidů. Nejhojnějším malonyl-ginsenosidem je u notoginsengu ginsenosid malonyl-Rb1.
Panaxosidy se kromě rodu Panax nevyskytují téměř nikde jinde
Pravidlem u rostlin bývá situace, že se sekundární metabolity v nich obsažené vyskytují u mnoha různých druhů rostlin. U ženšenu je to jiné – panaxosidy jsou unikátní a charakteristické pro rod Panax. Vím jenom o jedné další vědě známé rostlině obsahující panaxosidy: Tykvovitá liána gynostema pětilistá obsahuje triterpenoidy, z nichž devět totožných se známými panaxosidy (Christensen2009gcb, str. 29, Tabulka 1.1). Gynostema pětilistá, též zvaná ťiao-ke-lan (pchin-jin jiaogulan), nesprávně "pětilistý ženšen", obsahuje tyto panaxosidy v listech a její pěstování představuje levný zdroj těchto saponinů pro ty naše seniory, kteří mají hluboko do kapsy. Obsah panaxosidů v listech gynostemy je asi 1,5% suché váhy, tedy asi jako v slabém mladém ženšeni.
Změny panaxosidového profilu při zpracování na červený ženšen
Ke zvýšení trvanlivosti a zlepšení některých farmakologických vlastností se ženšenový kořen (tzv. bílý ženšen, ginseng radix alba) zpracovává pařením na tzv. červený ženšen, ginseng radix rubra. Už při sušení ženšenu dochází k částečnému odštěpení kyselých zbytků panaxosidů a částečné deglykosylaci. Při následném paření ženšenu, které probíhá při teplotě ~100°C a trvá několik hodin, probíhá Maillardova reakce (karamelizace) a pokračuje deglykosylace panaxosidů. Červený ženšen má proto vyšší poměr jednodušších panaxosidů (např. ginsenosid Rg3 a sloučenina K) a obsahuje též větší množství volných aglykonů (hlavně PPD a PPT). K další hydrolýze a deglykosylaci panaxosidů dochází v trávicí soustavě.
