Tässä tutkimuksessa pyrittiin selvittämään, löytyykö kiniinipuusta (Rauvolfia caffra), jota käytetään monien maiden perinteisten yhteisöjen keskuudessa lääkkeenä kasvainten ja muiden oksidatiiviseen stressiin liittyvien sairauksien hoidossa, fytokemikaaleja, joilla on tunnettuja tehtäviä ihmisen terveyden kannalta. Tällaisten fytokemikaalien esiintyminen vahvistaisi perinteisten yhteisöjen hallussaan pitämän alkuperäisen tiedon sen lääkinnällisestä arvosta ja asettaisi kiniinipuun ehdokkaaksi hyödynnettäväksi nykyaikaisen biotekniikan avulla. Huomasimme, että R. caffra sisältää runsaasti antioksidantteja ja useita tunnettuja fytokemikaaleja, joista kahdella oli antagonistinen vaikutus.
Kasvien ekologia ja kuvaus: Kiniinipuiden vahvistettiin kasvavan niillä paikkakunnilla, jotka perinteiset harjoittajat olivat aiemmin kuvailleet Kuriassa, Länsi-Keniassa. Löysimme kolme yksittäistä puuta, jotka kasvavat lähellä laaksoa, jossa puro virtaa noin 500 metrin päässä puusta. Lehtien yläpinta oli kiiltävän vihreä, mikä viittaa vahan esiintymiseen epidermiskerroksessa. Kukissa oli sekä urospuolisia että naaraspuolisia lisääntymisominaisuuksia, ja ponnet esiintyivät stigmojen yläpuolella.
Viinipuu runsaana antioksidanttina
Kaikki testit osoittivat, että negatiivisena kontrollina käytetyn metanolin vapaan radikaalin inhibitio oli 0,00 %, kun taas positiivisena kontrollina käytetyn kaupallisena saatavana olevan kvertsetiinin inhibitio oli odotettujen tasojen mukainen (82,63 % ± 2,00), mikä antaa uskottavuutta menetelmälle luotettavana antioksidanttisen aktiivisuuden testinä. R. caffra -kasvin varren kuoren näytteistä saatujen uutteiden vapaiden radikaalien inhibitio oli 79,65 % ± 1,86 %, kun taas lehtien 70,55 % ± 1,26 % (taulukko 1). R. caffra -varren kuoriuutteiden ja kversetiinistandardin vapaiden radikaalien torjunta-aktiivisuuden välillä ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa (p > 0,05), mikä viittaa siihen, että R. caffra on kilpailullisesti vahva antioksidantti. Todellakin on todennäköistä, että R. caffran antioksidanttinen aktiivisuus on vahvempi kuin kversetiinin, kun otetaan huomioon, että tässä tutkimuksessa tutkitut näytteet olivat raakoja uutteita, kun taas kaupallinen tuote on yleensä puhdistettu yhdiste.
Havainto korkeammasta antioksidanttiaktiivisuudesta varren kuoriuutteissa verrattuna lehtiin oli johdonmukainen aiempien havaintojen kanssa, joissa tutkittiin kasvin antimikrobista aktiivisuutta. Se, miksi varren kuoriuutteet ovat parempi antioksidantti, ei ole selvää, mutta se voi mahdollisesti liittyä kasvin varastointijärjestelmään tai antagonististen polyfenolien esiintymiseen lehdissä.
Phytokemiallinen koostumus R. caffra-raakauute
Fytokemikaalien seulonta R. caffra -kasvin lehdistä ja varren kuoresta saaduista raakauutteista paljasti seuraavat yhdisteryhmät: alkaloidit, terpenoidit, saponiinit, sydänglykosidit ja steroidit (taulukko 2). Tulokset olivat johdonmukaisia kunkin yhdisteluokan osalta, vaikka eri testejä/lähestymistapoja käytettiinkin, vaikkakin niiden runsaudessa oli hienoisia eroja. Alkaloidien, terpenoidien, saponiinien, sydänglykosidien ja steroidien havaitseminen vahvisti, että R. caffra -näytteet todellakin sisälsivät molekyylejä, joiden antioksidanttinen aktiivisuus tunnetaan. Nämä havainnot vahvistavat alkuperäiskansojen tietämyksen arvon farmaseuttiseen käyttöön tarkoitettujen kasvien tunnistamisessa. Kiniinipuun käyttö perinteisessä lääketieteessä on vahvistettu, koska siinä on fytokemikaaleja, joilla on tunnettuja terveysvaikutuksia. Sydänglykosidien esiintyminen R. caffrassa saattaa selittää, miksi yrttiä käytetään perinteisesti sydänsairauksien hoitoon.
Kasvifysiologian perusteella R. caffran ja samankaltaisten puiden pitäisi sisältää fenoleja ja tanniineja. Yllättäen näitä ei havaittu edes useilla testeillä. On mahdollista, että suurin osa polyfenoleista hävisi liuotinjärjestelmässä (heksaani ja DCM), ennen kuin uutteet analysoitiin myöhemmin metanolilla. R. caffran lehdet olivat yläpinnaltaan kiiltäviä. Vaha, joka on vastuussa lehtien kiiltävästä ulkonäöstä, sisältää yleensä fytokemikaaleja, kuten flavonoideja, fenoleja ja steroleja.
Alkaloidien ja saponiinien antagonistinen bioaktiivisuus
Vaikka R. caffra -lajin varren kuori- ja lehtinäytteistä saadut raa’at uutteet osoittivat, että niiden antioksidanttinen aktiivisuus (vapaiden radikaalien inhibitio-ominaisuudet) oli 79 % ja 70 % (taulukko 1) (taulukko 1), fraktioiden analyysi osoitti, että aktiivisuus vaihteli sen mukaan, millainen oli kasvikemiallinen koostumus. Vahvin antioksidanttinen aktiivisuus havaittiin alkaloideja, steroideja, terpenoideja, sydänglykosideja, mutta ei saponiineja sisältävillä jakeilla (82,39 %; taulukko 3). Jakeiden, jotka sisälsivät saponiineja, eli alkaloideja, steroideja, terpenoideja, sydänglykosideja ja saponiineja, aktiivisuus oli 58,99 prosenttia pienempi. Alkaloidien aktiivisuus oli vain 63 %, mutta alkaloidien ja saponiinien yhdistelmää sisältävillä fraktioilla oli heikoin antioksidanttinen aktiivisuus, 15 % (taulukko 3). Alkaloideilla ja saponiineilla näytti olevan antagonistinen vuorovaikutus ainakin antioksidanttisen aktiivisuuden osalta. Tämä saattaa heikentää niiden aktiivisuutta antioksidantteina ja mahdollisesti molempia yhdisteitä sisältävien uutteiden tehoa. Tässä tutkimuksessa havaitut saponiinit ovat todennäköisesti steroideja, jotka ovat yleisiä yrtteinä käytetyissä luonnonvaraisissa kasveissa, kun taas viljelykasveissa esiintyvät saponiinit ovat pääasiassa triterpenoidisia saponiineja.
Nykyaikainen biotekniikka ja R. caffra -kasvin lääkinnällisen arvon optimointi
Traditionaaliset ammatinharjoittajat antavat potilailleen kiniinipuun kudoksia raa’ana uutteena. Tässä tutkimuksessa osoitamme antagonistisen suhteen kahden fytokemikaalin (alkaloidit ja saponiinit) välillä, havainto, joka voi olla ilmeinen vain, kun yhdisteet fraktioidaan ja testataan erikseen. Tällainen antagonismi, johon liittyy ehkä enemmän yhdisteitä kuin tässä tutkimuksessa havaittiin, vaikuttaisi perinteisessä lääketieteessä käytettävien raakauutteiden tehokkuuteen. Tiedot viittaavat siihen, että farmaseuttisia tarkoituksia varten alkaloidien ja saponiinien olisi oltava lääkeainevalmisteissa yksinoikeudella toistensa rinnalla. Raakauutteiden antamisessa ei myöskään oteta huomioon sitä mahdollisuutta, että jotkin yhdisteet voivat olla myrkyllisiä. Esimerkiksi saponiineilla tiedetään olevan lytoiva vaikutus erytrosyyttikalvoihin, ja tämän hemolyyttisen vaikutuksen uskotaan johtuvan aglykoniosan affiniteetista kalvon steroleihin, erityisesti kolesteroliin, joiden kanssa ne muodostavat liukenemattomia komplekseja. Lisäksi ravinnon saponiinien on raportoitu estävän mikroravintoaineiden imeytymistä ja heikentävän proteiinien sulavuutta luultavasti muodostamalla vaikeasti sulavia saponiini-proteiinikomplekseja . Positiivisena puolena on kuitenkin osoitettu, että saponiinit vaikuttavat ravintoaineiden imeytymiseen suolikalvon läpi lisäämällä suolen limakalvosolujen läpäisevyyttä in vitro, estämällä aktiivista limakalvokuljetusta ja helpottamalla sellaisten aineiden imeytymistä, jotka eivät normaalisti imeydy : Toisin kuin kasviperäisessä lääketieteessä, nykyaikaisen biotekniikan käyttö uuttamisessa, puhdistamisessa ja optimaalisten yhdistelmien suunnittelussa takaa tehokkaat lääkevalmisteet, joilla on optimaalinen bioaktiivisuus. Vaikka geneettinen manipulointi on maailmanlaajuisesti kiistanalainen aihe, voimakkaampi vastustus kohdistuu elintarvikekasveihin, joissa muuntogeeniset toimet vaikuttaisivat tahattomasti ihmispopulaatioihin. Luonnonvaraisten puulajien manipulointia vastustetaan ainoastaan sillä perusteella, että geenivirta voi siirtyä muihin kuin kohteena oleviin läheisesti sukua oleviin puulajeihin. R. caffra on harvaan asuttu jäännöspuulaji, joka on puhtaasti itsekasvattava, joten geenivirran uhka on vähäinen.
Variation in phytochemical composition: R. caffra on itsestään hedelmöittyvä kasvi, ja tavallisesti sen geneettisen monimuotoisuuden odotetaan olevan vähäistä. Epäilemme kuitenkin, että R. caffra on geneettisesti hyvin erilaistunut, kuten R. serpentina, joka on samaan sukuun kuuluva, yhtä lailla itsekasvava puulaji ja jolla on raportoitu olevan suuri monimuotoisuus . Kasvilajien välinen geneettinen vaihtelu voi vastata vaihtelua fytokemiallisessa koostumuksessa, mikä vaikuttaa bioaktiivisten yhdisteiden runsaustasoihin. Vaikeus ennustaa fytokemiallista koostumusta, joka voi vaihdella merkittävästi ja joka vaihtelun vuoksi voi olla myrkyllinen, tekee R. caffrasta soveltumattoman raakauutteeksi, kuten nykyisin harjoitetaan. Tätä yrttiä olisi parasta hyödyntää käyttämällä nykyaikaista biotekniikkaa, jossa fytokemiallista koostumusta voidaan kvantifioida ja valvoa. Geenitekniikan uuden kehityksen myötä fytokemikaaleilla, joilla tiedetään olevan tärkeitä ihmisen terveyteen liittyviä biologisia toimintoja, kuten antioksidanttinen, tulehdusta ehkäisevä ja antimikrobinen vaikutus, voidaan nyt vaikuttaa harvinaisten ja kalliiden sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden jatkuvaan saantiin. Aineenvaihduntatekniikalla pyritään muuttamaan solujen aineenvaihduntakoostumusta siten, että voidaan tuottaa uusia yhdisteitä, lisätä olemassa olevien yhdisteiden määrää ja/tai poistaa ei-toivottuja yhdisteitä. Tämä voidaan saavuttaa ottamalla käyttöön uusia geenejä tai reittejä ja/tai tehostamalla tai poistamalla endogeenisten reittien ilmentymistä.