Hóa thực vật và Hóa học thực vật

Hóa thực vật là một nhánh của dược liệu học nghiên cứu các thành phần hóa học của thực vật — cách chúng được sinh tổng hợp, cách chúng được phân lập và xác định, và những thành phần nào trong số đó có hoạt tính sinh học liên quan đến y học. Nó kết nối sự đa dạng tự nhiên của các chất chuyển hóa thực vật với công việc khám phá thuốc và kiểm soát chất lượng của khoa học dược phẩm.

Definition

Hóa thực vật là nghiên cứu hóa học có hệ thống về các hợp chất do thực vật tạo ra, bao gồm nguồn gốc sinh tổng hợp, sự phân lập, đặc điểm cấu trúc và mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính khiến một số nhóm trở nên quan trọng về mặt dược lý.

Scope

Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về hóa học của các hợp chất có nguồn gốc thực vật: sự phân biệt giữa chuyển hóa sơ cấp và thứ cấp, các nhóm cấu trúc chính của các chất chuyển hóa thứ cấp (alkaloid, phenolic, terpenoid và glycoside), và các nguyên tắc chiết xuất, phân tách và xác định cấu trúc. Nó coi đây là kiến thức tham khảo làm nền tảng cho dược liệu học sản phẩm tự nhiên chứ không phải là hướng dẫn kê đơn lâm sàng.

Sub-topics

• Alkaloids
• Glycosides and Polysaccharides
• Phenolic Compounds
• Secondary Metabolites
• Terpenoids and Terpenes

Core questions

• Các nhóm cấu trúc nào của chất chuyển hóa thứ cấp thực vật tồn tại, và chúng có mối quan hệ sinh tổng hợp như thế nào?
• Các thành phần thực vật được chiết xuất, phân tách và xác định cấu trúc như thế nào?
• Các chất chuyển hóa thực vật đóng góp như thế nào vào việc khám phá thuốc và tiêu chuẩn hóa các loại thuốc thảo dược?

Key concepts

• Chuyển hóa sơ cấp so với chuyển hóa thứ cấp
• Các con đường sinh tổng hợp (shikimate, mevalonate/MEP, polyketide, có nguồn gốc từ axit amin)
• Chiết xuất và phân đoạn
• Phân tách sắc ký
• Xác định cấu trúc bằng quang phổ
• Mối quan hệ cấu trúc-hoạt tính
• Hóa phân loại
• Tiêu chuẩn hóa và các hợp chất đánh dấu

Mechanisms

Hóa học thực vật dựa trên một số ít con đường sinh tổng hợp tạo ra sự đa dạng cấu trúc khổng lồ. Con đường shikimate cung cấp tiền chất thơm cho phenolic và nhiều alkaloid; con đường mevalonate và methylerythritol-phosphate cung cấp các đơn vị isoprenoid cho terpenoid; axit amin là cơ sở cho hầu hết các khung alkaloid; và đường được liên hợp với aglycone để tạo thành glycoside. Quy trình làm việc thực tế chuyển từ chiết xuất và phân vùng dung môi, thông qua phân đoạn sắc ký, đến xác định cấu trúc bằng quang phổ, thường được hướng dẫn bởi các xét nghiệm sinh học để hoạt tính được theo dõi đến một phân tử xác định.

Clinical relevance

Một phần đáng kể các loại dược phẩm có nguồn gốc từ thực vật hoặc được lấy cảm hứng từ thực vật, vì vậy kiến thức hóa thực vật là nền tảng cho cả việc khám phá thuốc và kiểm soát chất lượng các sản phẩm thảo dược. Là một lĩnh vực tham khảo, nó giải thích nguồn gốc của các loại thuốc có nguồn gốc thực vật và cách các thành phần hoạt tính của chúng được đặc trưng; nó là thông tin nền mô tả chứ không phải là cơ sở để chẩn đoán, định liều hoặc quyết định điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Cơ sở bằng chứng ở đây là phòng thí nghiệm và hóa học chứ không phải lâm sàng: nó bao gồm các báo cáo phân lập, nghiên cứu sinh tổng hợp và tài liệu phương pháp phân tích, cùng với các chuyên luận dược điển chuẩn hóa vật liệu thực vật. Các đánh giá về sản phẩm tự nhiên như nguồn thuốc ghi lại đóng góp lâu dài của hóa học thực vật vào dược điển.

History

Hóa thực vật phát triển từ việc phân lập các hoạt chất thực vật tinh khiết vào đầu thế kỷ XIX như morphin và quinin, cho thấy rằng các phân tử xác định, chứ không phải thuốc thô, mang lại hoạt tính. Trong suốt thế kỷ XX, sắc ký và quang phổ đã biến lĩnh vực này từ việc kết tinh công phu thành việc xác định cấu trúc có hệ thống, và nghiên cứu sinh tổng hợp đã làm rõ cách các nhóm chất chuyển hóa chính hình thành.

Seminal works

• newman-2007
• dewick-2009
• harborne-1998

Frequently asked questions

Hóa thực vật khác với dược liệu học như thế nào?

Dược liệu học là nghiên cứu rộng hơn về các loại thuốc từ nguồn tự nhiên; hóa thực vật là cốt lõi hóa học của nó, tập trung đặc biệt vào việc phân lập và đặc trưng các thành phần phân tử của thực vật.

Tại sao có rất nhiều hợp chất thực vật khác nhau?

Một tập hợp hạn chế các con đường sinh tổng hợp được phát triển bởi các enzyme và biến đổi hóa học đa dạng, vì vậy một vài dòng tiền chất tạo ra hàng nghìn alkaloid, phenolic, terpenoid và glycoside riêng biệt.