1. Introducción a la rutina y la isoquercitrina La rutina, también conocida como vitamina P, tiene una fórmula molecular de C27H30O16. La estructura química de la rutina se muestra en la figura 1. Es un glucósido flavonoide natural con efectos antiinflamatorios, antioxidantes, antialérgicos y antivirales. El punto de fusión de la rutina es de aproximadamente 178 ℃, y es un cristal amarillo a temperatura ambiente. Se oscurece con la exposición a la luz y tiene un sabor amargo. Es poco soluble en agua, fácilmente soluble en metanol y etanol, e insoluble en reactivos orgánicos de baja polaridad, como el éter de petróleo. La rutina se encuentra ampliamente en las raíces, tallos, hojas y otras partes de las plantas, y su contenido es mayor en plantas como Sophora japonicus, Rutinous herb, Eclipta prostrata y trigo sarraceno. En la actualidad, la rutina se extrae principalmente de Sophora japonica en la producción industrial, y su contenido puede alcanzar más del 23,0 %. En cuanto a la distribución geográfica, el contenido de rutina en Sophora japonica es mayor en las provincias de Henan, Shandong y Hebei. Además, algunos estudios han demostrado que el trigo sarraceno, los dátiles rojos, las hojas de morera y otras plantas también contienen una cierta cantidad de rutina.
Figura 1. Estructura química de la rutina La isoquercitrina, también conocida como apocynum A, es un derivado de la rutina obtenido a partir del derhamnosilo. Su fórmula molecular es C21H20O12. La estructura química de la isoquercitrina se muestra en la figura 2. La isoquercitrina tiene un punto de fusión de aproximadamente 226 °C y es un cristal amarillo a temperatura ambiente. Su solubilidad en agua es baja, solo 25,9 mg/l a temperatura ambiente. Se oscurece tras disolverse en agua alcalina. La isoquercitrina está ampliamente distribuida en plantas, entre ellas Saururus chinensis, Houttuynia cordata, Rhododendron gold leaf, rododendro, Ginkgo biloba, Morus mulberry y Elaeagnus seabuckthorn, etc. Sin embargo, el contenido natural de isoquercitrina en las plantas es bajo, solo unas pocas milésimas de media, por lo que se prepara principalmente mediante métodos sintéticos. Estudios farmacológicos modernos han demostrado que la actividad farmacológica de la isoquercitrina es significativamente mayor que la de la rutina, y su valor medicinal es mayor.
Figura 2. Estructura química de la isoquercitrina
2. Preparación de la isoquercitrina
La isoquercitrina tiene un bajo contenido natural en las plantas y, a menudo, se prepara mediante hidrólisis ácida, hidrólisis a alta presión y otros métodos industriales. Se han realizado estudios en los que se ha utilizado cromatografía en columna para separar el monómero de isoquercitrina de extractos vegetales. Por ejemplo, Shi Xin et al. utilizaron cromatografía líquida de alta resolución semipreparativa para separar isoquercitrina con una pureza > 98 %. 0 % a partir de materiales medicinales de Yidianhong; Yin Li utilizó cromatografía en columna de resina macroporosa combinada con cromatografía líquida de alta resolución semipreparativa para obtener isoquercitrina a partir de 580 mg de Huangdingju. Se aislaron 9,3 mg de isoquercitrina del extracto alcohólico, con una pureza del 95,8 %. Sin embargo, debido al bajo contenido natural de isoquercitrina en las plantas, este método no solo tiene un bajo rendimiento, sino que también requiere una gran carga de trabajo y un elevado consumo de reactivos, lo que limita en gran medida su aplicación en la práctica industrial. Yu Ting et al. combinaron la hidrólisis a alta presión con la tecnología de separación cromatográfica con resina SG64 para establecer un método de preparación rápida de isoquercitrina. Sin embargo, las condiciones de hidrólisis no son fáciles de controlar y el rendimiento de la isoquercitrina es bajo. El producto contiene una gran cantidad de rutina no hidrolizada y quercetina obtenida por hidrólisis adicional, lo que aumenta la dificultad de la separación posterior.
La biotecnología, como la transformación microbiana y la transformación catalizada por enzimas, es esencialmente una reacción metabólica que utiliza enzimas libres o enzimas complejas para modificar la estructura de compuestos extraños. Tiene las ventajas de condiciones suaves, fuerte selectividad, pocos subproductos, limpieza y respeto al medio ambiente, y bajo coste; natural; los compuestos glicósidos suelen contener más grupos glicosilos y son muy polares, por lo que no son la mejor estructura para ejercer su actividad farmacológica. Convertirlos en glucósidos bajos, agliconas u otros productos ayudará a ejercer mejor su eficacia. Wang Yuanyuan et al. utilizaron Streptomyces griseus para biotransformar la rutina y separaron 6 productos de conversión, incluida la isoquercitrina, mediante cromatografía en columna de gel de sílice. Estudios posteriores descubrieron que las reacciones implicadas en este proceso son más complicadas, incluyendo la metilación y la hidrólisis de glucósidos, etc., lo que indica que Streptomyces griseus tiene una especificidad deficiente para la transformación de la rutina.
El método de hidrólisis enzimática tiene las ventajas de condiciones de reacción suaves, fuerte especificidad y fácil control de la reacción, y puede superar las deficiencias del método mencionado anteriormente para preparar isoquercitrina. Por ejemplo, Wu Di et al. utilizaron α-L-ramnosidasa producida por microorganismos para transformar la rutina; los resultados mostraron que el rendimiento de la isoquercitrina fue del 49,4 % y que su pureza podía alcanzar el 98,3 % tras la purificación mediante cromatografía en columna de gel de sílice. Sun Guoxia et al. utilizaron hesperidinasa para hidrolizar la rutina y preparar isoquercitrina, y utilizaron líquidos iónicos para aumentar el rendimiento de la isoquercitrina. La tasa de conversión del producto final alcanzó el 99,27 ± 0,55 %.
3. Introducción a las actividades farmacológicas de la rutina y la isoquercitrina
La rutina es un componente importante de la medicina tradicional china, el cártamo y otros medicamentos para promover la circulación sanguínea y eliminar la estasis sanguínea. Tiene ciertos efectos sobre enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares, como la trombosis cerebral y la angina de pecho. Jin Ming et al. descubrieron que una determinada concentración de rutina puede antagonizar la unión específica del factor activador de plaquetas y los receptores de plaquetas de conejo, inhibiendo así la adhesión plaquetaria mediada por el factor activador y el aumento de la concentración de Ca2+ libre en las plaquetas.
Guardia et al. estudiaron tres flavonoides, la hesperidina, la quercetina y la rutina, y los efectos antiinflamatorios de estos tres flavonoides en ratas. En primer lugar, se construyó un modelo de inflamación aguda y crónica en ratas. Tras la administración intraperitoneal de una dosis de 80 mg/kg/día, los tres flavonoides pueden inhibir las fases aguda y crónica del modelo de inflamación experimental; entre ellos, la rutina es la que tiene un efecto más potente sobre la inflamación crónica. Yoo et al. estudiaron los efectos antiinflamatorios de la rutina sobre la respuesta proinflamatoria de las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) inducida por la proteína 1 del grupo de alta movilidad (HMGB1) y las vías de señalización relacionadas. Los resultados muestran que la rutina puede inhibir la liberación de HMGB1 y reducir la migración de los leucocitos de ratón. Estudios posteriores han descubierto que la rutina también puede inhibir la producción del factor de necrosis tumoral alfa y la interleucina 6 inducidos por la HMGB1, lo que demuestra que la rutina puede tratar diversas enfermedades graves de vasculitis al inhibir la vía de señalización de la HMGB1.
Yang et al. midieron la actividad antioxidante de la rutina y la compararon con el antioxidante estándar butilhidroxitolueno (BHT) y el ácido ascórbico (Vc). Los resultados muestran que la rutina tiene una gran capacidad para eliminar los radicales libres DPPH. Cuando la concentración es de 0,05 mg/ml, las tasas de inhibición de Vc, BHT y rutina pueden alcanzar el 92,8 %, el 58,8 % y el 90,4 %, respectivamente; además, la rutina tiene un fuerte efecto sobre los lípidos. La peroxidación cualitativa también tiene un efecto inhibidor significativo.
Alonso-Castro et al. utilizaron el método MTT para detectar el efecto citotóxico de la rutina en células cancerosas humanas y líneas celulares no tumorigénicas. Se inyectaron diferentes dosis de rutina por vía intraperitoneal en ratones nu/nu con carcinoma de colon SW480 durante 32 días; se analizaron los niveles séricos del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), el tiempo de supervivencia y los efectos toxicológicos sobre el peso corporal y el peso de los órganos. Los resultados muestran que la rutina tiene el mayor efecto citotóxico sobre las células SW480 (IC50 = 125 μM) y no tiene efectos tóxicos sobre otros órganos de los ratones; en comparación con los ratones no tratados, el tiempo medio de supervivencia se prolonga en 50 días y el nivel sérico de VEGF disminuye en un 55 %. Saleh et al. compararon los efectos anticancerígenos de la rutina y el orlistat en dos modelos de cáncer de mama (EAC in vivo y MCF7 in vitro) y en líneas celulares de cáncer de páncreas (PANC-1). El volumen tumoral, el nivel de CEA (antígeno carcinoembrionario), el contenido de colesterol, el antígeno FAS, el efecto antioxidante y el examen histopatológico mostraron que tanto la rutina como el orlistat tenían actividad anticancerígena en el organismo. Además, ambos son citotóxicos para las líneas celulares MCF-7 y PANC-1 al promover la apoptosis.
Estudios farmacológicos modernos han demostrado que las actividades farmacológicas de la isoquercitrina en la antioxidación, la antitumoral y otros aspectos son significativamente superiores a las de la rutina. Jung et al. aislaron siete compuestos, como la isoquercitrina, del Platycladus orientalis y probaron su actividad antioxidante. Los resultados mostraron que la isoquercitrina tiene un efecto sobre la línea celular ganglionar retiniana RGC-5 inducida por el peróxido de hidrógeno (H2O2). El efecto inhibidor de la muerte celular es el más fuerte. Al mismo tiempo, la isoquercitrina se tolera por vía oral, por lo que puede utilizarse para tratar enfermedades como el glaucoma. Rogerio et al. estudiaron los efectos antiinflamatorios de la quercetina y la isoquercitrina en modelos murinos de asma; los resultados mostraron que estos dos flavonoides son inhibidores eficaces de la inflamación eosinofílica y tienen cierto potencial para el tratamiento de enfermedades alérgicas.
Huang et al. estudiaron el mecanismo del efecto de la isoquercitrina en el cáncer de hígado. En experimentos in vitro, se descubrió que la isoquercitrina puede inhibir la proliferación de las células cancerosas al tiempo que promueve su apoptosis y, al mismo tiempo, reduce el nivel de expresión de la PKC en las células cancerosas del hígado humano; en experimentos in vivo, la isoquercitrina también puede provocar tumores trasplantados en ratones desnudos. La tasa de crecimiento de las células se reduce significativamente. Se ha confirmado que la isoquercitrina puede inhibir significativamente la aparición y el desarrollo del cáncer de hígado, y su mecanismo molecular puede estar relacionado con las vías de señalización PKC y MAPK.
Ji Lili comparó la actividad hipoglucémica in vitro de la isoquercitrina y los flavonoides totales de las hojas de Moringa oleifera. Los resultados muestran que ambos pueden aumentar significativamente el consumo de glucosa por las células HepG2, y que el efecto hipoglucémico de la isoquercitrina es significativamente más fuerte que el de los flavonoides totales; estudios posteriores han descubierto que su mecanismo hipoglucémico se incrementa principalmente mediante la inhibición de la actividad de la DPP-4 y la secreción de insulina, que también regula al alza la expresión de InsR, PKA y PKCα, mejorando así el efecto de la insulina y promoviendo la proliferación de las células hepáticas y de los islotes pancreáticos.
Yun et al. analizaron la actividad antifúngica de la isoquercitrina y su mecanismo de acción; los resultados mostraron que la isoquercitrina tiene un fuerte efecto en la prueba de susceptibilidad de hongos patógenos y no se encontró hemólisis. Además, también se probó la liberación de malonil yoduro y potasio en Candida albicans, lo que confirmó que la isoquercitrina puede interferir con la membrana celular y aumentar su permeabilidad para promover el daño de la membrana, ejerciendo así una actividad antibacteriana. Kim et al. descubrieron que la isoquercitrina puede inhibir la replicación de los virus de la gripe A y B y, cuando se utiliza junto con amantadina y oseltamivir, puede inhibir eficazmente la aparición de virus resistentes, lo que indica que la isoquercitrina puede inhibir eficazmente la aparición de virus resistentes. Tiene cierto potencial de aplicación para el tratamiento de la gripe viral.
Además de los efectos mencionados, la isoquercitrina también tiene actividades fisiológicas como la lucha contra la osteoporosis, la reducción de la presión arterial, los lípidos en sangre, la neuroprotección y la lucha contra la depresión. Más adelante se introducirá la aplicación de la α-L-ramnosidasa en la biotransformación de la rutina.
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