Имбирьдің құрамындағы джинджерол: қасиеттері мен зерттеулер
Gingerol
Имбирь мен оның құрамындағы джинджерол – дәмді, сауықтыру қасиеттері бар фенолдық қосылыс. Терік, шұбатыр түйірлерінде кездеседі, қыздырғанда өзгереді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гингерол ([6] gingerol) – тілдегі жылу сезімталдарын (рецепторларын) белсендіретін, жаңа имбирьде кездесетін фенолды фитохимиялық зат. Ол әдетте имбирь тамырсасында өткір сары май түрінде болады, бірақ төмен температурада еритін кристаллды қатты зат ретінде де кездесуі мүмкін. Бұл химиялық қосылыс Зингибера тұқымдасының барлық өкілдерінде табылса, жұмақ дәнінде және Африка имбирінің бір түрінде жоғары концентрацияланған. Имбирьді пісірген кезде гингерол кері алдоль реакциясы арқылы зингеронға айналады, ол гингеролға қарағанда аз өткір және тәтті хош иіске ие. Имбирь кептірілгенде немесе жеңіл қыздырылғанда гингерол сусыздану реакциясына түсіп, шогаолдар пайда болады, олар гингеролдан шамамен екі есе өткір. Сондықтан кептірілген имбирь жаңа имбирьге қарағанда күштірек дәмді болады. Имбирьде [8] гингерол, [10] гингерол және [12] гингерол да бар, олардың барлығы бірге гингеролдар деп аталады.
Gingerol ([6] gingerol) is a phenolic phytochemical compound found in fresh ginger that activates heat receptors on the tongue. It is normally found as a pungent yellow oil in the ginger rhizome, but can also form a low melting crystalline solid. This chemical compound is found in all members of the Zingiberaceae family and is high in concentrations in the grains of paradise as well as an African Ginger species. Cooking ginger transforms gingerol via a reverse aldol reaction into zingerone, which is less pungent and has a spicy sweet aroma. When ginger is dried or mildly heated, gingerol undergoes a dehydration reaction forming shogaols, which are about twice as pungent as gingerol. This explains why dried ginger is more pungent than fresh ginger. Ginger also contains [8] gingerol, [10] gingerol, and [12] gingerol, collectively deemed gingerols.
Физиологиялық әлеует
Инвитро және ин виво зерттеулерді қамтитын гингерол қосылыстарының клиникалық мета-талдауында қатерлі ісікке қарсы, қабынуға қарсы, саңырауқұлаққа қарсы, антиоксиданттық, нейроқорғау және асқазан-ішек жолын қорғау қасиеттері туралы хабарламалар жарияланды. Бірнеше ин виво зерттеулерінде гингеролдың диабетпен ауыратын адамдардағы глюкоза деңгейін қалыпқа келтіруге көмектесетіні болжанды. Көптеген зерттеулер гингеролдың лейкемия, простата, сүт безі, тері, жұмыртқа безі, өкпе, бүйрек және тоқ ішек қатерлі ісіктеріне тигізетін әсерін зерттеді. Адам ағзасында гингеролдың физиологиялық әсерін бағалау үшін көптеген клиникалық сынақтар жүргізілген жоқ. Гингеролдың жасушаларға тигізетін әсеріне байланысты химиялық механизмдердің көпшілігі жан-жақты зерттелгенімен, клиникалық жағдайда зерттелгендері аз. Бұл табиғи фитохимиялық заттардың әртүрлілігіне және зерттеулерде тиімділіктің жетіспеуіне байланысты. Гингеролды қоса алғанда, көптеген дәрілік шөптер АҚШ-тағы Тамақ және дәрі-дәрмек басқармасының шектеулеріне жатады, ал эксперименттік әдістер фитохимиялық зерттеулердегі маңыздылығын төмендеткен сынақтан өтпеді. Қатерлі жасушаларда апоптозды ынталандыру үшін цитохром С митохондриядан шығарылып, АТФ өндірісін тоқтатады, нәтижесінде митохондрияның жұмыс істемеуіне әкеледі. Цитохром С апоптосоманы құрастырып, Каспаза 9-ды белсендіріп, ДНК-ны гистонға ыдыратып, апоптоз каскадын іске қосады. [6] Гингерол сонымен қатар митохондрия бетіндегі антиапоптотикалық Bcl-2 ақуыздарын тежейді, бұл проапоптотикалық Bcl-2 ақуыздарының жасуша өлімін бастау қабілетін арттырады. Қатерлі жасушаларда өсу факторын белсендіретін ақуыздардың жоғары деңгейі байқалады, олар ферменттік байланысқан сигналдық жолдар арқылы экспрессияланады. PI3 киназаның фосфорилирленуін тоқтату арқылы Akt ақуызының PH доменімен байланысуына кедергі келтіріледі, бұл төменгі сигналды тиімді түрде өшіреді. Bad ақуыздары антиапоптотикалық ақуыздарға байланысты болып қалады, осылайша жасуша өсуін ынталандырудан алшақтатады, нәтижесінде апоптозды ынталандыру үшін теріс сигналдық жол пайда болады. Адамның сүт безі қатерлі ісігінің жасушалары әртүрлі концентрациядағы [6] гингеролға ұшыратылды, бұл тірі жасушаларға тигізетін әсерін анықтау үшін жасалды. Концентрацияға байланысты нәтижелер 5 мкМ әсер етпегенін, ал 10 мкМ концентрацияда 16%-ға төмендеуін көрсетті. [6] Гингерол дозаға байланысты нәтижелерде глутатион өндірісін жақсартты, бұл гингеролдың әсері дозасы жоғарылаған сайын күшейеді [6] екенін көрсетеді. Гингерол қосылыстарының концентрациясы жоғары деңгейге жеткенде прооксиданттық қасиеттері байқалады, бірақ қалыпты жағдайда бұл фитохимиялық заттардың қабынуға қарсы және антиоксиданттық қасиеттері бар екені де ескеріледі.
In a pre clinical meta analysis of gingerol compounds anticancer, anti inflammatory, anti fungal, antioxidant, neuroprotective and gastroprotective properties were reported, which include studies in vitro and in vivo. A few in vivo studies have proposed that gingerols facilitate healthy glucose regulation for diabetics. Many studies have been around the effects of gingerols on a wide range of cancers including leukemia, prostate, breast, skin, ovarian, lung, pancreatic and colorectal. There has not been much clinical testing to observe gingerols physiological impacts in humans. While many of the chemical mechanisms associated with the effects of gingerols on cells have been thoroughly studied, few have been in a clinical setting. This is due to the high variability in natural phytochemicals and the lack of efficacy in research. Most herbal medicine, which include gingerols, are under the restrictions of the Food and Drug Administration in the United States and experimental methods have not held up to scrutiny which has decreased the value in phytochemical research. To promote apoptosis in cancer cells Cytochrome C is ejected from the mitochondria which ceases ATP production leaving a dysfunctional mitochondria. The Cytochrome C assembles an apoptosome which activates the Caspase 9 and initiates an executioner Caspase cascade, effectively breaking down DNA into histones and promoting apoptosis. [6] Gingerol also inhibits the anti apoptotic Bcl 2 proteins on the surface of mitochondria, which in turn increases the capabilities for the pro apoptotic Bcl 2 proteins to initiate cell death. Cancer cells exhibit high amounts of growth hormone activator proteins that are expressed through enzyme coupled signaling pathways. By halting the phosphorylation of PI 3 Kinase the Akt protein cannot bind with its PH domain, effectively deactivating the downstream signal. Successively keeping Bad proteins bound to anti apoptotic proteins which keeps them from promoting cell growth, consequently, a double negative cellular signaling pathway to promote apoptosis. Cultured human breast cancer cells were subjected to various concentrations of [6] gingerol to determine the impacts on live cells. These concentration dependent results concluded that there was no impact at 5 μM but a reduction of 16% occurred at 10 μM. [6] gingerol improved glutathione production in dose dependent results which suggested that the higher a dosage the more of an effect [6] gingerol had. There are some pro oxidant behaviors to gingerol compounds when the concentration reaches high levels although also considered, in normal conditions these phytochemicals observed have anti inflammatory and anti oxidant qualities.
Биосинтез
Имбирь (Zingiber officinale) және куркума (Curcuma longa) фенилпропаноидтар жолын қолданады және 1976 жылы Деннифф пен Уайтингтің 6-гингерол биосинтезі жөніндегі зерттеулері, сондай-ақ 1997 жылғы Шредердің зерттеулеріне сүйене отырып, III типті поликетид синтеза өнімдерін шығаруы мүмкін деген болжам бар. 6-гингерол – имбирь тамырсасындағы басты гингерол, және ол анальгетикалық әсері сияқты қызықты фармакологиялық қасиеттерге ие. 6-гингеролдың биосинтезі толыққанды зерттелмеген, бірақ ықтимал жолдары осы жерде ұсынылған. Ұсынылған биосинтез жолында, 1-схема бойынша, бастапқы материал ретінде L Phe (1) қолданылады. Ол фенилаланин аммиак лиазасы (PAL) арқылы цинамик қышқылына (2) айналады. Содан кейін цинамат-4 гидроксилаза (C4H) көмегімен p-кумарин қышқылына (3) өтеді. p-Кумароил CoA алу үшін 4-кумарат:CoA лигаза (4CL) қолданылады (5). Шикимат қышқылы мен p-Кумароил CoA байланысына жауапты фермент – P Coumaroyl shikimate transferase (CST). Комплекстелген (5) содан кейін p-кумароил 5 O шикимат 3'-гидроксилазасы (CS3'H) арқылы C3 нүктесінде спиртке селективті тотықтырылады. CST-нің тағы бір әрекетімен шикимат осы аралықтан бөлініп, Caffeoyl CoA (7) пайда болады. Ароматтық сақинада қажетті алмастыру үлгісін алу үшін кофеил CoA O-метилтрансферазасы (CCOMT) C3 гидроксил тобын ферлуол CoA-да (8) көрініп тұрғандай метоксиге айналдырады. Рамирес Ахумада және авторлар тобының мәлімдеуінше, осы қадамға дейін ферменттердің активтілігі жоғары. 6-гингеролдің (10) түпкі синтезіне кейбір поликетид синтезалары (PKS) мен редуктазалардың қатысуы болжамдалады. Метокси тобының қосылуы поликетид синтезасының конденсация сатысынан бұрын немесе кейін орындалатыны белгісіз болғандықтан, 2-схемада метокси тобын PKS активтілігінен кейін енгізудің баламалы жолы көрсетілген. Бұл баламалы жолда қолданылатын ферменттердің цитохром p450 гидроксилазалары және S-аденозил L-метионинге тәуелді O-метилтрансферазалары (OMT) болуы мүмкін. Редуктазамен редукциялау кезеңі үш мүмкіндік бойынша жүзеге асуы мүмкін: тікелей PKS активтілігінен кейін, PKS және гидроксилаза активтілігінен кейін, немесе соңында PKS, гидроксилаза және OMT активтілігінен кейін.
Both ginger (Zingiber officinale) and turmeric (Curcuma longa) had been suspected to utilize phenylpropanoid pathway and produce putative type III polyketide synthase products based on the research of 6 gingerol biosynthesis by Denniff and Whiting in 1976 and by Schröder's research in 1997. 6 Gingerol is the major gingerol in ginger rhizomes and it possesses some interesting pharmacological activities like analgesic effect. While the biosynthesis of 6 gingerol is not fully elucidated, plausible pathways are presented here. In the proposed biosynthetic pathway, Scheme 1, L Phe (1) is used as the starting material. It is converted into Cinnamic acid (2) via phenylalanine ammonia lyase (PAL). Then it is turned into p Coumaric acid (3) with use of cinnamate 4 hydroxylase (C4H). 4 coumarate:CoA ligase (4CL) is then used to get p Coumaroyl CoA (5). P Coumaroyl shikimate transferase (CST) is the enzyme that is responsible for the bonding of shikimic acid and p Coumaroyl CoA. The complexed (5) is then selectively oxidized at C3 by p coumaroyl 5 O shikimate 3' hydroxylase (CS3'H) to alcohol. With another action of CST, shikimate is broken off from this intermediate, thereby yielding Caffeoyl CoA (7). In order to get desired substitution pattern on the aromatic ring, caffeoyl CoA O methyltransferase (CCOMT) converts the hydroxyl group at C3 into methoxy as seen in Feruloyl CoA (8). Up until this step, according to Ramirez Ahumada et al., the enzyme activities are very active. It is speculated that some polyketide synthases (PKS) and reductases are involved in final synthesis of 6 Gingerol (10). Because it is unclear whether the methoxy group addition is performed before or after the condensation step of the polyketide synthase, alternative pathway is shown in Scheme 2, where methoxy group is introduced after PKS activity. In this alternative pathway, the enzymes involved are likely to be cytochrome p450 hydroxylases, and S adenosyl L methionine dependent O methyltransferases (OMT). There are three possibilities for the reduction step by Reductase: directly after PKS activity, after PKS and Hydroxylase activity, or in the end after PKS, Hydroxylase, and OMT activity.