この研究は、多くの国の伝統的コミュニティの間で腫瘍や酸化ストレスに関連する他の疾患を管理するために薬として使用されている植物、キニーネ樹（Rauvolfia caffra）に人間の健康における機能が知られている植物化学物質が存在するかどうかを確認しようとした。 このような植物化学物質の存在は、伝統的なコミュニティが持つ薬効に関する知識を検証し、キニーネを現代のバイオテクノロジーを用いた開発の候補に位置づけることができるだろう。 また、R. caffraは抗酸化物質が豊富であり、いくつかの既知の植物化学物質が含まれており、そのうち2つは拮抗作用を示した。 キニーネの木は、ケニア西部のKuriaで伝統的な実践者によって以前に記述された場所に生育していることが確認された。 木から500メートルほど離れた小川が流れる谷の近くに、孤立した3本の木が生育しているのを発見した。 葉は上面が光沢のある緑色をしており、表皮層に蝋があることが示唆された。
キヌガサソウは豊富な抗酸化物質
すべてのテストにおいて、ネガティブコントロールとして使用したメタノールは0.00%のフリーラジカル抑制率を示し、ポジティブコントロールとして使用した市販のケルセチンは期待されるレベル内で抑制した（82.63% ± 2.00）ことから、この方法は抗酸化活性に関する信頼できるテストとして信用されるようになったのです。 R. caffraの茎の樹皮の抽出物は79.65%±1.86のフリーラジカル抑制率を示し、葉は70.55%±1.26であった（表1）。 R. caffraの幹樹皮抽出物と標準物質のケルセチンのフリーラジカル消去活性には統計的に有意な差はなく（p > 0.05）、R. caffraが競合的に強い抗酸化物質であることが示唆された。 実際、R. caffraの抗酸化活性はケルセチンよりも強いと思われる。本研究で測定したサンプルは粗抽出物であり、市販品は通常精製された化合物である。 caffraの抽出物によるフリーラジカル抑制の度合いをDPPH上で測定したもの
葉と比較して茎皮抽出物で高い抗酸化活性を観察したことは、この植物の抗菌活性を測定した以前の調査結果と一致しました。 なぜ茎の樹皮抽出物がより良い抗酸化剤であるかは明確ではありませんが、おそらく植物の貯蔵システムまたは葉の拮抗ポリフェノールの存在に関連する可能性があります。 R. caffra粗抽出物の植物化学組成
R. caffraの葉および茎の樹皮の粗抽出物中の植物化学物質をスクリーニングした結果、次のクラスの化合物が見つかりました：アルカロイド、テルペノイド、サポニン、心臓配糖体およびステロイド（表2）。 これらの結果は、微妙な量の差はあるものの、異なる試験/アプローチを用いた場合でも、各化合物のクラスで一貫していた。 アルカロイド、テルペノイド、サポニン、心配糖体、ステロイドが検出されたことから、R. caffraの試料には抗酸化活性が知られている分子が確かに含まれていることが確認された。 これらの知見は、薬用植物の同定における土着知識の価値を再確認するものである。 伝統医学におけるキニーネの使用は、健康への効果が知られている植物化学物質の存在によって検証される。 R. caffraの心臓配糖体の存在は、R. caffraが心臓病の管理に伝統的に使用されている理由を説明するかもしれません。
植物生理学に基づき、R. caffraと同様の木にはフェノールとタンニンが含まれるべきです。 意外なことに、これらは複数のテストを用いても検出されなかった。 これは、抽出物をメタノールで分析する前に、溶媒系（ヘキサンとDCM）でポリフェノールのほとんどが失われた可能性があります。 R. caffraは、葉の上面に光沢があった。 葉の光沢の原因であるワックスには、通常フラボノイド、フェノール、ステロールなどの植物化学物質が含まれています。
アルカロイドとサポニンの拮抗生理活性
R.caffraの茎皮と葉からの粗抽出は、それぞれ79%と70%の抗酸化活性（フリーラジカル抑制）を示したが（表1）、画分の分析は植物化学組成により活性に差があることが示された。 最も強い抗酸化活性は、アルカロイド、ステロイド、テルペノイド、心臓配糖体を含み、サポニンを含まない画分に認められた（82.39％；Table 3）。 サポニンを含む画分、すなわちアルカロイド、ステロイド、テルペノイド、心配糖体、サポニンは58.99%と活性が低下していた。 アルカロイドは63%の活性しかなかったが、アルカロイドとサポニンを組み合わせたフラクションは15%と最も低い抗酸化活性を示した（表3）。 アルカロイドとサポニンは、少なくとも抗酸化活性に関しては拮抗的な相互作用を持っているようであった。 このことは、抗酸化剤としての活性を低下させる可能性があり、おそらく両方の化合物を含む抽出物の効力も低下させると考えられる。 この研究で観察されたサポニンは、ハーブとして使用される野生植物によく見られるタイプのステロイドであると思われ、栽培された作物に生じるものは主にトリテルペノイドサポニンである。
R. caffraの現代バイオテクノロジーと薬効の最適化
伝統的開業医はキニーネの木の組織を生抽出物として患者に投与しています。 本研究では、2つの植物化学物質（アルカロイドとサポニン）の間に拮抗関係があることを示したが、この観察は化合物を別々に分画し、試験することによってのみ明らかになるものである。 このような拮抗作用は、おそらく本研究で観察されたものよりも多くの化合物が関与しており、伝統医学で使用される粗抽出物の有効性に影響を及ぼすと思われる。 このデータから、薬学的な目的では、アルカロイドとサポニンは薬物製剤において互いに排他的であるべきであることが示唆された。 さらに、生抽出物の投与では、一部の化合物が毒性レベルで存在する可能性が考慮されていない。 例えば、サポニンは赤血球膜に対して溶血作用を示すことが知られているが、これはアグリコン部分が膜ステロール、特にコレステロールと親和性を持ち、不溶性の複合体を形成するためであると考えられている。 さらに、食物サポニンは微量栄養素の吸収を阻害し、消化の悪いサポニン-タンパク質複合体の形成により、おそらくタンパク質の消化率を低下させることが報告されている。 しかし、ポジティブな面では、サポニンはin vitroで腸粘膜細胞の透過性を高め、活発な粘膜輸送を阻害し、通常は吸収されない物質の取り込みを促進することによって、腸管膜を通して栄養の取り込みに影響を与えることが証明されている。 漢方薬とは異なり、抽出、精製、最適な組み合わせの設計に現代のバイオテクノロジーを使用することで、最適な生物活性を持つ効率的な薬物製剤を確保することができます。 遺伝子操作は世界的に議論のあるテーマであるが、より強い反対意見は食用作物に関するものであり、遺伝子操作の活動は意図しない人間集団に影響を与えることになる。 野生樹種への遺伝子操作は、対象外の近縁樹種への遺伝子流入の可能性がある場合のみ反対される。 R. caffraは人口の少ない残存樹種であり、純粋に自己増殖するため、遺伝子流出の脅威は限定的である。 R. caffraは自家受精する植物であり、通常、遺伝的多様性が低いと予想される。 しかし、同じ自殖樹種で高い多様性を示すと報告されているR. serpentinaにならい、R. caffraも高い遺伝的分化を示すと思われる。 植物種間の遺伝的変異は、植物化学組成の変異に対応し、生物活性化合物の存在量に影響を与える可能性がある。 植物化学組成を予測することは困難であり、植物化学組成は大きく変動する可能性があり、その変動により毒性レベルを摂取する可能性があるため、R. caffraは現在行われている粗抽出物として不向きであると考えられる。 このハーブは、植物化学組成を定量化し、制御することができる現代のバイオテクノロジーを用いて利用するのが最適であろう。 遺伝子工学の新しい発展により、抗酸化作用、抗炎症作用、抗菌作用など、人間の健康に関わる重要な生物活性を持つことが知られている植物化学物質が、希少で高価な二次代謝産物を継続的に供給するために影響を与えることができるようになったのです。 代謝工学は、細胞の代謝産物組成を変化させ、新しい化合物を生産したり、既存の化合物を増加させたり、望ましくない化合物を除去したりすることを目的としています。 これは、新規の遺伝子や経路を導入したり、内因性の経路の発現を増強したり除去したりすることで達成される。