¿Qué es el ginsenósido Rh2 y su derivado?

El Ginseng. (Panax ginseng C. A. Meyer, Araliaceae) is untraditional precious medicinal herb enChina. It has the effects dereplenishing vital energy, tonifying the spleen ybenefiting the lungs, generating body fluid, calming the mind and improving intelligence. The maenactive ingredient enginseng is ginsenoside, which can be divided into protopanaxadiol (PPD), protopanaxatriol (PPT) and oleanane (OA) types according to the aglycone. The ratios of PPD/PPT in the ginseng head, ginseng skin, ginseng leaves, ginseng root, and ginseng beard are 2.5, 1.9, 0.9, 1.2, and 3.8, respectively [1].

The content of ginsenosides of the PPD type is higher than that of the PPT type. For example, ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, and Rd are the main ingredients in white ginseng, while ginsenosideRh2is a unique ingredient in red ginseng and is almost absent in white ginseng. In 1983, Japanese scholar Isao Kitagawa isolated ginsenoside Rh2 from red ginseng, with a yield of only 0.001%. Nowadays, ginsenoside Rh2 is produced in kilogram quantities. “Jinxing Capsules”, produced by Zhejiang Yaxing Co., Ltd., is already on the marketas a health product. Ginsenoside Rh2 has a wide range of pharmacological activities, such as anti-tumor, immune enhancement, anti-allergy, anti-inflammatory, hypoxia tolerance and obesity inhibition. This article reviews the relevant research on ginsenoside Rh2 at home and abroad.

Ⅰ. Estructura del ginsenósido Rh2 y sus derivados

La estructura del ginsenósido Rh2 y sus derivados se muestra en la figura 1 y tabla 1.

Ⅱ. Métodos de preparación para el ginsenósido Rh2 y sus derivados

La preparación industrial de ginsenósido Rh2 siempre ha sido el foco de la investigación por los académicos en el país y en el extranjero, centrándose principalmente en el uso de métodos químicos y de biotransformación para lograr la preparación de ginsenósido Rh2. Las posibles rutas para la preparación de ginsenósido Rh2 se muestran en la figura 2.

1. Métodos de preparación del ginsenósido Rh2

(1) método de hidrólisis ácida.

The acid hydrolysis method is simple to operate and not affected by external environmental factors. However, the reaction products are complex and a large amount of waste acid is produced. The natural ginsenoside diol type saponin group C20 position configuration is mainly S configuration. When using acid hydrolysis to hydrolyze diol type saponin to prepare ginsenoside Rh2, the sugar group at the C20 position is first removed, and then a configuration change at the C20 position occurs, generating a mixture of two isomers, with the R configuration being the main one. Ginsenoside Rh2 is converted from ginsenoside Rg3 by acid degradation. The optimal degradation conditions are: 60% acetic acid, 55 °C para1 h. The total content of ginsenoside Rg3 and Rh2 in the degradation product is 106.7 mg·g-1, and the yield is 71% [8]. The main products were ginsenoside Rg3 and 20(R) -Rh2 [2].

Yu Zhibo et Al.[3] hidrolizaron saponinas tipo diol de raíz y hoja de ginseng americano y determinaron que las condiciones óptimas para preparar 20(R)-Rh2 fueron 80°C, 50% H2SO4 (5% en volumen de etanol), y la degradación para 4 h. Zhang Lanlan et al. [9] solicitó una patente para un extracto de saponde de ginseng Rh2 en 2009, y el método de preparación es el siguiente: Paso 1, los materiales medicinales que contienen componentes de saponina ginseng se extraen con agua, el extracto se pasa a través de una columna de resina de adsormacroporosa, eluted con etanol, el eluate se recoge, concentrado a sequedad, para obtener la saponina total; Paso 2, disolver la saponina total obtenida en el paso 1 en una solución ácida y reaccionar; Una vez finalizada la reacción, ajustar el pH a neutro y recoger el precipit; Paso 3, realizar la cromatode fase reversa en columna de gel de sílice en el precipitado, elute con la mezcla acetonitri- agua, recoger la fracción rica en ginsenósido Rh2, y concentrado para obtener el producto.

(2) método de hidrólisis alcalina.

La hidrólisis alcalina es fácil de operar, y el producto es relativamente simple, pero las condiciones de hidrólisis son duras, los requisitos del equipo de reacción son altos, y una gran cantidad de álcali residual se produce fácilmente. Cuando se usa el método de hidrólisis alcalina para preparar el ginsenósido Rh2, primero se elimina el grupo de azúcar en la posición C20, y no hay cambio conformacional en la posición C20. El método de hidrólialcalpuede usarse para preparar 20(S)-Rh2. Los productos principales son 20(S)-Rh2 y PPD [2]. 20(S)-protoginseng tipo diol sapon8,0 g se disolvió en 30 mL de agua y se le añadió 20 mL de solución acuosa saturde NaOH. La mezcla fue reflujo en un baño de agua hirviendo durante 6 h, enfri, transferido a un embude separación, y extraído con n-butanol cuatro veces. La capa de n-butanol se concentr, calculándose que la tasa de conversión de 20(S) - Rh2 fue de 9,64% [10]. Li Xuwen [11] determinó que las condiciones de degradación para la preparación de 20 (S) - Rh2 fueron: una relación de masa de NaOH a sapontotal de hoja de ginseng de 1.6:1 (w/w), relación de masa de sapontotal de hoja de glicera ginseng de 15.0:1 (v/w), y 220 ℃ durante 40 min, la tasa de conversión de 55.64%.

(3) método de transformación microbiana.

El método de transformación microbiana es dominante en la preparación industrial de ginsenósido Rh2 debido a sus muchas ventajas, tales como bajo costo y alta tasa de conversión. Para preparar el ginsenósido Rh2 usando el método de transformación microbiana, las saponinas tipo diol del ginsenósido generalmente se convierten primero en ginsenósido F2 o ginsenósido Rg3, y luego en ginsenósido Rh2. Myrothecium verru- caria, aislado del suelo de ginseng en la montaña Changbai, puede convertir el ginsenósido Rg3 a ginsenósido Rh2 y el tipo de diol saponin PPD[12]. Fusarium proliferatum ECU2042, aislado del suelo, puede convertir ginsenósido Rg3 a ginsenósido Rh2 bajo las condiciones de 50 °C y 50 mL de NaAC/HAC (pH 5.0) por 24 h, con una tasa de conversión de hasta 60% [13]. Zang Yunxia et al. [14] primero hidrolizaron el extracto de ginseng con 1 mol·L-1 HCl y luego usaron el extracto de ginseng hidrolizado por ácido de fermentación extendida de Aspergillus, lo que resultó en la conversión de algunos ginsenósidos a ginsenósirh2.

Tong Xin et al. [15] tomaron Lactobacillus delbrueckii subsp activado. Bulgaricus lo inoculó en medio MRS, añadió ginsenósidos, y fermentó a 37°C a 39°C durante 240 ha 248 h. El caldo de fermentación fue recogido y reaccionó con saponin glicosidasa a 88℃ ~ 92℃ para 240 ~360 h. La solución de reacción fue recogida, filtr, y el filtrado fue eluido con un gradiente de etanol a través de una resina de adsormacroporosa. La fracción de flujo se colectó para obtener ginsenósido Rh2. Esta preparación patenttiene una alta tasa de conversión y se puede utilizar para elPreparación a gran escala de ginsenósido Rh2. Guozhong et al. [16] solicitaron una patente en 2011 para el uso del hongo Cylindrocarpon didymium y su uso en la preparación de ginsenoside Rh2-a hongo patógeno de ginseng Cylindrocarpon didymium, que tiene la capacidad de convertir ginsenoside Rb1 y Rd en ginsenoside Rh2. El hongo es inoculado en un medio PDA que contiene ginsenósido Rb1 o Rd e incubado a 25 °C durante 5-7 días. Alternativamente, se puede usar el método de conversión de fermentación microbiana, en el cual la cepa es inoculada en un medio de fermentación líquido e incubada a 28°C durante 5-7 días. La solución enzimse recoge y se mezcla con ginsenósido Rb1 o Rd, y la mezcla se reacciona a 40°C durante 24 h. La solución técnica de la presente invención para la producción de ginsenósido Rh2 se caracteriza por su alta especificidad, simplicidad y conveniencia, bajo costo y pocos subproductos. La pureza del producto de fermentación Rh2 es superior al 85%.

Método de conversión enzimática (4).

El ginsenósido Rh2 se prepara de una manera específica mediante el uso de enzimas para actuar selectivamente sobre enlaces glicosídicos específicos de los ginsenósidos. Ginsenósido − -arabinopyranosidasa extrade raíces frescas de ginseng puede convertir ginsenósido Rg3 a ginsenósido Rh2. Las condiciones de reacción son las siguientes: concentración de sustr10 mg·mL-1, pH 5.0, reacción a 55°C durante 24 h, tasa de conversión hasta 60% [17]. Una nueva − -glicosidasa puride de Fusarium proliferatum ECU204 puede convertir ginsenósido Rg3 A ginsenósido Rh2 [18]. Song Zhaohui et al. [19] solicitó una patente en 2009 para un extracto de saponde de ginseng Rh2 y un método de preparación de extracto de materiales medicinales que contienen saponde de ginseng con agua, permitir que el extracto se asi, recoger el sobrenadante, concentrarlo a la sequedad, para obtener sapontotales; Disolver las saponinas totales en una solución tampón con un pH de aproximadamente 5, añadir − -glucosidasa para reaccionar, recoger el precipit; Disolver el precipiten en etanol, realizar la cromatode columna de gel de sílice, recoger la fracción rica en ginsenósido Rh2, y concentrarse para obtener. Este laboratorio también ha hecho progresos importantes en la preparación del ginsenósido Rh2 usando conversión enzimindustrial con ginsenósido diol como sustr.

(5) método de síntesis química.

Ginsenósido Rh2 también puede ser sintetizsintetizquímicamente. Hui Yongzheng et al. [20] primero protegieron selectivamente el protopanaxadiol para obtener el protopanaxadiol mono-sustituido y luego sometieron el protopanaxadiol mono-sustituido a una reacción de glicosidación con un donante de glucosa bajo la catálisis de un ácido de Lewis y luego retiraron el grupo protector para obtener 20(S)-Rh2 después de la separación y purificación. Este método tiene condiciones de reacción suaves, bajo costo, alta estereoselecdel producto de reacción, alto rendimiento y alta pureza. La invención es adecuada para la producción industrial a gran escala.

Ⅲ. Método de preparación de derivados del ginsenósido Rh2

After structural modification, ginsenoside Rh2 has enhanced water solubility and can be used as a prodrug to enter the body, delay the metabolic process of the drug in the body, and enhance its anti-cancer activity. Liu Jihua et al. [5] carried out a synthetic reaction of 20(S)-Rh2 with Boc-glycine to obtain five monomeric compounds; 20(S)-Rh2 reacted with Boc-alanine, Boc-arginine (Tos), Boc-lysine (Z), Boc-serine, and acetylproline, each resulting in a monomer compound; and the synthesis with acetylphenylalanine resulted in two monomer compounds. Wang Lu et al. [6] used the chlorosulfonic acid-pyridine method in combination with research on the modification of ginsenoside Rb1 by sulfation. The H on the different -OH positions on the Rh2 molecule was replaced with -SO3Na to obtain a pair of isomers. One isomer has the H on the C12 -OH position replaced, and the other has the H on the -OH position on the glc -C6 position replaced. which are abbreviated as S-Rh2 -1 and S-Rh2 -2, respectively. Wei et al. [7] dissolved ginsenoside Rh2 in chloroform, slowly added octyl chloroformate and Et3N, and reacted at room temperature for 15 min to obtain the ester D-Rh2.

Ⅳ. Actividades farmacológicas del ginsenósido Rh2 y sus derivados

Ginsenoside Rh2 includes two configurations, 20(S) and 20(R), while derivatives of ginsenoside Rh2 include sulfates, amino acid derivatives, esters, etc. The structures of ginsenoside Rh2 and its derivatives are different, and their pharmacological activities also differ greatly.

1. Actividad farmacológica de 20(S) ginsenósido Rh2

Un gran número de estudios de la bibliografía han mostrado que el ginsenósido diol tipo 20(S)-Rg3 y la aglicona 20(S)-PPD tienen un fuerte efecto inhibitorio sobre la proliferación de células tumorales. En comparación con los dos primeros, 20(S)-Rh2 tiene una actividad más fuerte en la inhibición de las células de glioma A172 y T98G, las células de cáncer de mama MCF7 y MDA-MB-468, y las células de cáncer de pulmón H838, etc, su actividad es más fuerte; Mientras que al inhibir las células cancerosas de próstata LNCaP y PC3, las células cancerosas de páncreas HPAC y Panc-1, las células cancerosas de pulmón A549 y H358, etc., su actividad es más débil que 20(S)-PPD [21].

20 (S)-Rh2 tiene un efecto inhibitorio sobre el crecimiento de células Caco-2 y HT-29. Después de que 20 (S)-Rh2 actuara sobre las células HT-29 y Caco-2 durante 48 horas, las concentraciones semiinhibit(IC50) fueron 19,68 y 26,79 μg·mL-1, respectivamente. El mecanismo de acción es que 20 (S) -Rh2 puede reducir significativamente la proporción de células HT-29 en la fase G0/G1 y G2/M, y aumentar la proporción de células de fase S [22].

2,20 (R) actividad farmacológica del ginsenósido Rh2

20 (R) -Rh2 Juega un papel importante en la inhibición del papiloma y melanoma. Tao Lihua et al. [23,24] encontraron que el 20(R)-Rh2 tiene un efecto inhibitsignificativo sobre el papiloma de la piel de ratón, el melanoma B16 y la metástasis del melanoma B16-BL6. El mecanismo por el cual inhimetátumor maligno metástasis puede estar relacionado con su capacidad para reducir la invasiinvaside las células cancerosas. Algunos estudios han mostrado que después de que se forman las células cancerosas, se metastatipreferentemente al hueso, y usan citocinas en el hueso para estimular osteoclastos, promoviendo así el crecimiento de células cancerosas. Liu et al. [25] estudiaron el efecto inhibidor in Vitro vitrode 20(S)-Rh2 y 20(R)-Rh2 sobre el osteoclasto RAW264, encontraron que solo 20(R)-Rh2 tiene la actividad de inhibide la osteoclastogénesis, indicando indirectamente que 20(R)-Rh2 tiene el efecto de inhibide las células tumorales.

Ⅴ. Comparación de las actividades farmacológicas de 20 (S)/20 (R) ginsenósido Rh2

Los estudios han demostrado que la actividad antitumoral del ginsenósido Rh2 está estrechamente relacionada con su configuración. Se utilizó la misma dosis de 20(R)-Rh2 y 20(S)-Rh2 en células de adenocarcinoma de pulmón humano A549. Los resultados mostraron que tanto 20(R)-Rh2 y 20(S)-Rh2 promovieron la apoptosis de las células A549, y ambos inhibieron la proliferación celular A549 de una manera dependiente de la dosis, con tasas de inhibición de 28,5% y 33,6%, respectivamente, y valores de IC50 de 33,4 y 28,5 mg·L-1, respectivamente. Comparado con 20(R)-Rh2, 20(S)-Rh2 tiene una actividad más fuerte en la inhibición de células A549 [26]. En un estudio sobre la inhibición de la proliferación de células cancerosas de próstata (LNCaP, PC3, DU145), el valor de IC50 de 20(S)-Rh2 fue el más bajo, 20(R/S) -Rh2 tuvo el segundo valor de IC50 más bajo, y 20(R) -Rh2 tuvo el valor de IC50 más alto. Tung et al. [27] encontraron que el 20 (S) -Rh2 era más activo que el 20 (R) -Rh2 al estudiar la inhibición de las células HL-60 de la leucemia humana por el ginsenósido Rh2. In the Study of ginsenoside Rh2's inhibide diferentes líneas celulares A-2780, HCT-8, SMMC-7721, y PC-3M, los resultados mostraron que la IC50 de 20(s)-Rh2 era casi el doble de pequeña que la de 20(R)-Rh2 [28]. Estos resultados muestran que la configuración de 20 posiciones del ginsenósido Rh2 está estrechamente relacionada con su actividad anticancerosa, y que 20(S)-Rh2 es más potente que 20(R)-Rh2.

Ⅵ. Actividad farmacológica de los derivados Rh2 del ginsenósido

Después de haber sido derivatizado,ginsenoside Rh2 can significantly improve its water solubility and has immunostimulatory and antitumor activities. Zhu Wei et al. [29] found that Rh2 sulfates S-Rh2-1 and S-Rh2-2 can significantly inhibit ConA-induced proliferation of mouse splenic lymphocytes when the dosage is lower than that of Rh2, suggesting that Rh2 derivatives have enhanced immunological activity. Wei et al. [7] found that Rh2 esterified with D-Rh2 is significantly less toxic to the liver cell line QSG-7701 in vitro than Rh2, but both have a stronger inhibitory effect on the H22 liver cancer solid tumor in vivo, and the activity of the two is comparable, suggesting that Rh2 esterified with D-Rh2 is a more suitable anti-tumor candidate compound than Rh2.

Ⅶ. Estudio farmacocinético del ginsenósido Rh2

Gu et al. [30] encontraron que la biodisponibilidad de ginsenósido Rh2 en ratas y perros Beagle después de la administración oral fue de 5% y 16%, respectivamente, lo que indica que la biodisponibilidad de ginsenósido Rh2 varía en diferentes especies. Xie Haitang et al. [31] encontraron que la biodisponibilidad de ginsenósido Rh2 en perros machos y hembras fue de 17,6 y 24,8%, respectivamente, después de la administración de ginsenósido Rh2 a perros por sonda, lo que indica que también hay diferencias en la biodisponibilidad de ginsenósido Rh2 entre los sexos. Gu et al. [30] administraron ginseng saponin Rh2 a ratas por sonda para estudiar su distribución en los tejidos y los resultados mostraron que el ginseng saponin Rh2 se distribuprincipalmente en el hígado y los tejidos gastrointestinales. Gu et al. [32] estudiaron la cinética de absorción de 20(R)-Rh2 en diferentes segmentos intestinales de ratas y encontraron que la absorción de 20(R)-Rh2 en el yeyuno era la más alta, y la tasa de absorción en el duodenera la más rápida.

Similar a otros componentes glucósi, el ginsenósido Rh2 es fácilmente metabolizado por la flora intestinal después de la administración oral para producir las agliconas correspondientes. Después de ginseng saponin Rh2 se administra a ratas por sonda, tres metabolide ginseng saponrh2, el producto desglicosilado M1, y los productos de oxidm2 y m3, se detectaron en sus heces, y una pequeña cantidad de ginseng saponrh2 también estaba presente en las heces. Nota: bajo la acción de la flora intestinal, el ginsenósido Rh2 puede sufrir deglicosilación y reacciones de oxid[33].

Estudios han demostrado que 20(S)-Rh2, cuando se combina con digoxina y fexofenadina, puede alterar significativamente el comportamiento farmacocinético oral de digoxina y fexofenadina [34]. Las ratas fueron pre-alimentadas con 20(S)-Rh2, y 2 h después, digoxina y fexofenadina, que son sustratos de p-glicoproteína (P-gp), se administraron por separado por gavage. Los resultados mostraron que el AUC (área bajo la curva dro-tiempo) de digoxina aumentó 1,66 veces, la Cmax aumentó 1,51 veces, y el AUC de felodipina aumentó 2,62 veces, la Cmax aumentó 3,46 veces. Experimentos aislados mostraron que 20(S)-Rh2 puede aumentar el transporte de digoxina A − B y reducir el transporte de B − A, disminuyendo la relación de eflujo de digoxina de 6,7 A 1,3. Su efecto inhibidor es equivalente al del clásico inhibidor de la P-gp verapamilo. Además, 20 (S) -Rh2 puede aumentar de forma dependiente la absorción de rodamina 123 por las células Caco-2. Se sugiere que 20 (S) -Rh2 es un inhibieficaz de la P-gp no competitiva.

Ⅷ. Las perspectivas

Ginsenoside Rh2 and its derivatives have attracted the attention of scholars at home and abroad due to their good pharmacological activity. Biotransformation technology has many advantages such as low cost and high yield, and plays an important role in the preparation of ginsenoside Rh2. Based on related research, constructing engineered bacteria with various glycosidases to achieve the targeted preparation of ginsenoside Rh2 will be one of the research directions in the future. At the same time, the preparation of ginsenoside Rh2 and its derivatives using a combination of chemical and biotransformation methods, as well as in-depth estudiosof their structure-activity relationships, is of great significance for the discovery of drug leads for use in innovative drug research.

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