HLUTI 1: Efnafræðileg fjölbreytni og spá um möguleg ræktunarsvæði Cistanche jurta

Tengiliður: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Netfang:audrey.hu@wecistanche.com

Vegna fjandsamlegs vaxtarumhverfis og aukinnar tengdrar framleiðslu,Cistanche plönturhefur fækkað. Markmið þessarar rannsóknar var að meta gæði og spá fyrir um hugsanlega hentug svæði fyrir tvær opinberar tegundir og tvær óopinberar tegundir (C. salsa og C. sinensis) með hágæða vökvaskiljun og MaxEnt líkaninu. Niðurstöðurnar bentu til þess að 2′-asetýlakteósíð væri aðeins til staðar íCistanche deserticola. The compound can be used as a potential chemical marker to discriminate Cistanche deserticolafrá hinum þremurCistanche plöntur. Anthocyanin A og karótenóíð F voru aðeins algengir þættir tveggja opinberu tegundanna og geta því verið notaðir sem efnamerki til að greina á milli opinberra og óopinberra tegunda. Spániðurstöður hugsanlegrar hentugrar dreifingar benda til þess að C. sinensis hafi mun breiðari svæði fyrir hugsanlega útbreiðslu en hinar tegundirnar. Að lokum, echinacoside innihaldið íCistanche deserticolavar verulega frábrugðið tveimur hentugum mögulegum dreifingum og innihald sýna frá Innri Mongólíu var umtalsvert hærra en í Gansu héraði. Þetta er fyrsta notkunin á samsetningu innihalds efnaþátta og niðurstöður MaxEnt líkana fyrir gæðamat á náttúrulyfjum. Niðurstöður okkar geta verið tilvísun fyrir sjálfbæra nýtingu Cistanche tegunda í útrýmingarhættu.

Frá 72. Alþjóðaheilbrigðisþingi hefur hefðbundin læknisfræði verið innifalin í alþjóðlegri flokkun sjúkdóma (11. útgáfa), sem er aðallega frá hefðbundinni kínverskri læknisfræði og er einnig almennt viðurkennd í Suðaustur-Asíu löndum eins og Japan, Kóreu og Indlandi. Ráðstefnan benti á að hefðbundin læknisfræði gegnir mikilvægu hlutverki í heilbrigðisreglugerð. Lyfjajurtir eru efnislegur grunnur hefðbundinnar læknisfræði auk nálastungumeðferðar og meðferðar. Nákvæm notkun og samsetning mismunandi jurta ákvarða endanlega virkni hefðbundinna lækninga1–3. Að auki sveiflast innihald og gerð virkra innihaldsefna í jurtum eftir grasafræðilegum uppruna þeirra og vaxtarumhverfi. Þess vegna er réttur grasafræðilegur uppruni og viðeigandi vaxtarumhverfi mikilvæg fyrir klíníska virkni og öryggi.

Cistancheplöntur eru notaðar sem dýrmætar tonic og ætar jurtir fyrir umönnun karla í Kína, Japan og sumum löndum í Suðaustur-Asíu4,5. Fjórar tegundir af ættkvíslinni eru þekktar fyrir hugsanlegt lækningagildi þeirra í Kína, þ.e.Cistanche deserticola, Cistanchetubulosa, Cistanche salsa, ogCistanche Sinensis. Þurrkaðir safaríkir stilkar af fyrstu tveimur tegundunum eru skráðir í kínversku lyfjaskránni (2015 útgáfu), sem heitirCistanches Herba. Þessar tegundir eru gagnlegar fyrir nýru og þarma. Hinar tvær tegundirnar eru neyttar á sumum stöðum eða eru notaðar sem hórunarefniCistanches Herba. C. salsa var skráð í staðbundnum jurtastöðlum í Gansu (1992 útgáfa) og Xinjiang (1987 útgáfa) héruðum. C. Sinensis er einstök tegund í Kína. Nútíma efna- og lyfjafræðilegar rannsóknir hafa sýnt að efnafræðilegir þættir úr þessum jurtum hafa margvísleg áhrif, svo sem bætta heilastarfsemi, ástardrykkjuáhrif og ónæmisbætandi áhrif.

Útgefnar rannsóknir gefa til kynna innihald og tegundarmun efnaþátta milli mismunandiCistanche plöntur, þar sem betaín, Krebs hringrás milliefni,fenýletanóíð glýkósíð,og litið var á iridoids sem fjögur efnamerki sem bera ábyrgð á mismununargreiningu á milliCistanchedeserticolaogCistanche tubulosa7,8. Ítarleg rannsókn gaf til kynna að myndbrigðin af campneoside II, cistanoside C og cistanoside A væru þrjár mögulegar

efnamerki til að greina á milli tveggja tegunda sem nefndar eru hér að ofan9. Frekari rannsóknir sýndu að hægt væri að velja átta fenýletanóíð glýkósíð sem efnamerki til að mismunaCistanche tegundir, sem aðallega fela í sérCistanchedeserticola, Cistanchetubulosa,og C. sinensis10. Að auki er innihald efnafræðilegra innihaldsefna mismunandi eftir landfræðilegum uppruna. Zhou og meðhöfundar hans gáfu til kynna að heildarinnihald sjö vísiþátta (castanoside A, echinacoside, isoacteoside, 2'-actylacteoside, castanoside C og tubluoside B) íCistanche tubulosafrá suður af Xinjiang voru um það bil sexföld á við Kuitun og Hami í Kína11. Meðal þessara efnaþátta, akteósíð ogechinacosideeru talin vísitöluþættir fyrir gæðaeftirlit náttúrulyfja. Greint hefur verið frá því að þessir tveir þættir bæti heilastarfsemi og akteósíð stuðlar aðallega að ástardrykkjum.

Tegundardreifingarlíkön (SDMs) eru tölfræðileg líkön sem eru sett upp með núverandi umhverfisbreytum til að álykta um vistfræðilegar kröfur tegunda. Slík líkön geta kortlagt mögulega útbreiðslu marktegundar á grundvelli útbreiðslugagna sem mælst hefur12. Hingað til hefur SDM verið beitt með góðum árangri til að spá fyrir um útbreiðslutilhneigingu plantna í útrýmingarhættu og vistvænum plöntum við loftslagsbreytingar13,14. Meðal þessara líkana er MaxEnt líkanið almennt notað sem einföld leið til að spá fyrir um hæfisdreifingu búsvæða með gögnum sem eingöngu eru til staðar og skilar sér vel með ófullnægjandi gögnum, litlum úrtaksstærðum og bilum14. Ásamt sumum hugbúnaði (eins og ArcGIS) geta rannsóknir dregið út umhverfis- og loftslagsbreytur af söfnunarstöðum sýna. Ennfremur má skipta mögulega hentugum stað í þrjú eða fjögur stig15–17. Hins vegar hefur engin rannsókn greint frá samsettum aðferðum sem fela í sér hugsanlega hentuga staði eftir skiptingu og innihald efnaþátta til gæðaeftirlits náttúrulyfja.

Í þessari rannsókn var fjórum Cistanche plöntum í útrýmingarhættu safnað til gæðamats með hágæða vökvaskiljun (HPLC) og sjö efnafræðilegir þættir voru notaðir sem vísitölur. Ennfremur var MaxEnt líkan með 26 umhverfisbreytum notað til að spá fyrir um hugsanleg svæði til að rannsaka ákjósanlegar tegundir til frekari notkunar. Að lokum var samsetning innihalds vísitöluþáttarins og hentugra svæða greind kerfisbundið til betri þróunar og nýtingar þeirra sem eru í útrýmingarhættu.Cistancheverksmiðjur í Kína og öðrum löndum.

Niðurstöður

Innihald efnaþáttanna sjö var reiknað út á grundvelli kvörðunarferla þeirra. Jöfnur kvörðunarferlanna sjö voru Y {{0}}.5400X plús 0.1616 (2'-asetýllaktósíð, R {{ 7}}.9992), Y=18.5640X plús 0.3724 (akteósíð, R=0.9821), Y=15.635 0X plús 0.0090 (ísóakteósíð, R=0.9999), Y=12.7460X plús 0.0103 (túbúlósíð A , R=0.9999), Y=10.638X plús 0.1615 (cistanoside A, R=0.9997),Y=21.533X−0.0006 (cistanoside F, R=1), og Y=13.0740X plús 1.1381 (echinacoside, R=0.9821); styrkurinn (X) er lárétti ásinn og toppsvæðið (Y) er lóðrétti ásinn. R er fylgnistuðullinn og gefur til kynna frábæra línulega fylgni á milli þessara kvörðunarferla. Nákvæmnitilraun (sex raðsprautur af sama sýnishorninu) sýndi að nákvæmnin var góð og hlutfallslegt staðalfrávik (RSD) á toppsvæðinu var á milli 0,3 prósent og 0,8 prósent. Á sama hátt leiddu endurtekningarhæfni (sex raðsprautur af sama sýnisúrdráttarefninu) og stöðugleikaprófunum (sex inndælingar af sama sýnisútdráttarefninu eftir 0, 2, 4, 8, 12 og 24 klst.) RSD upp á 0,56–1,46 prósent og 1,06– 3,60 prósent, í sömu röð.

Frekari innihaldsgreiningar á vísitöluþáttunum sjö voru sýndar í flokkuðum láréttum reitum sem innihéldu sjónrænar samanburðarniðurstöður og marktækan mun með lágstöfum. Niðurstöður endurheimtarprófa efnisþáttanna sjö voru mismunandi frá 99,25 prósentum til 104,10 prósenta með RSD á bilinu 0,69 prósent til 3,45 prósent . Þess vegna var aðferðin nákvæm.

Innihald vísitöluþáttanna sjö í tegundunum fjórum og landfræðilegur uppruni sömu tegundar er birt í láréttum hópum. Innihald sumra efnaþátta var undir greiningarmörkum. Þannig innihélt aðeins hluti af fgurunum fjórar Cistanche tegundir. Efnaþátturinn 2′-asetýlakteósíð greindist aðeins íCistanche deserticola, en það var ógreint í hinum tegundunum með þessari aðferð. Hins vegar kom fram munur á innihaldi meðal hinna ýmsu landfræðilegu uppruna sem einbeitti sér að 2'-asetýlakteósíði. Innihald efnisþáttarins frá Alashanzuoqi í Innri Mongólíu var umtalsvert hærra en í hinum þremur héruðum, en innihald í tegundunum frá Tingtuhu í Minqinin, Gansu héraði, var umtalsvert lægra en á hinum stöðum (mynd 1A). Tubuloside A greindist íCistanche deserticolaogCistanche tubulosa.Enginn merkilegur munur kom fram á milli þessara tveggja tegunda og jafnvel meðal plantna af sömu tegund af mismunandi landfræðilegum uppruna (mynd 1B). Tegundirnar fjórar innihéldu sama efnaþáttinn (akteósíð). Innihald akteósíðs í C. salsa sem safnað var frá Jianga'erhan frá Tacheng í Xinjiang var umtalsvert hærra en í öðrum tegundum og sömu tegundar frá mismunandi vaxtarsvæðum. Aftur á móti var ekki marktækur munur á innihaldi akteósíðs milli mismunandi upprunaCistanche deserticola(þessi niðurstaða var sú sama og fyrir tubuloside A; mynd 1C). Cistanoside A greindist íCistanche deserticolaog C. salsa. Innihald C. salsa sýnanna frá Jianga'erhan frá Tacheng í Xinjiang var talsvert hærra en íCistanche deserticolasýnishorn frá öðrum stöðum. Þar að auki hafði breytingin á staðsetningu ekki áhrif á innihald íhlutans. Þetta ástand var það sama og fyrir tubuloside A og acteoside (mynd 1D). Fyrir cistanosíð A sveiflaðist innihald vísitöluþáttarins ekki við breytileika í tegundum og landfræðilegum uppruna (mynd 1E). Echinacoside innihald C. salsa sýnanna frá Hejiaoke frá Tuoli í Xinjiang var umtalsvert hærra en innihald sýnanna frá Jianga'erhan frá Tacheng í Xinjiang. Innihald íhluta sýna fráCistanche deserticolaogCistanche tubulosa, óháð því hvar þeim var safnað, voru umtalsvert lægri en á öðrum stöðum (Jianga'erhan frá Tacheng í Xinjiang). Að auki var ekki hægt að greina efnaþáttinn í C. sinensis (mynd 1F). Ísóakteósíð greindist í öllum Cistanche tegundum nema C. salsa; ísóakteósíðinnihaldið íCistanche tubulosavar umtalsvert hærra en í hinum tveimur tegundunum óháð uppruna héruðum í Kína (mynd 1G). Hér var allur marktækur munur minni en P < 0.5.="" heildarinnihald="" þessara="" efnaþátta="" er="" staflað="" á="" mynd="" 2="" til="" að="" gera="" betri="" samanburð="" á="" stýren="" glýkósíðunum="" sjö.="" hér="" gerðum="" við="" tilgátu="" um="" að="" landfræðilegur="" uppruni="" hefði="" lítil="" áhrif="" á="" hugsanlega="" hentug="" svæði="" í="" heiminum="" og="" í="">

Með samanlögðum útreikningum frá MaxEnt og ArcGIS voru möguleg hentug svæði fyrir hinar fjórar Cistanche jurtategundir reiknaðar út. Niðurstöðurnar eru sýndar í töflu 1. Svipað og í flokkunum í ofangreindum köflum var þeim svæðum sem mögulega hentaði skipt í fjóra flokka. Varðandi háan búsvæðishæfisflokk, þá höfðu þrjár tegundir um það bil 30 km2 stærri hentug svæði um allan heim (Cistanche deserticola: 29.2210 km2, C. sinensis: 31.3034 km2, C. salsa: 30.8633 km2) samanborið við C. tubu- losa (10.6866 km2). Eins og sést af samanburði á háum búsvæðahæfiflokki,Cistanche deserticolavar með stærsta flatarmálið (38.9267 km2) miðað við miðlungs hentugan flokk (Cistanche tubulosa: 12.4069 km2, C. sinensis: 32.1292 km2, C. salsa: 38.5764 km2), en flatarmálCistanche tubulosavar samt minnst.

Með tilliti til hugsanlegra svæða sem litið er á sem mögulega dreifingu hentugra ræktunarstaða er fjallað um mikla búsvæðishæfi og miðlungs hæfilega flokka sem hér segir. Flest viðeigandi svæði (um það bil 90 prósent) fyrirCistanche deserticolavoru aðallega dreift í norður og norðvesturhluta Kína. Að auki fundust nokkur svæði með mögulegum ræktunarskilyrðum í suðurhluta Bandaríkjanna, suðvesturhluta Írans, austurhluta Tyrklands, suðurhluta Mongólíu og austurhluta Kasakstan (mynd 3). Ólíkt ofangreindum tegundum virtist C. tubulosa vera vel dreifður um allan heim, þekja hann vestur af Kína, norðvestur af Suður-Ameríku, norður af Afríku og sum lönd milli Kína og Afríku. Hins vegar, þóCistanche tubulosahafði mikla útbreiðslumöguleika, var heildarflatarmál tegundarinnar minnst miðað við hinar þrjár tegundirnar, en heildarflatarmál búsvæðahæfis og meðalflokka voru 23,0935 km2. Varðandi þessa tvo flokka fundust aðeins nokkur möguleg svæði sem henta fyrir vöxt tegundarinnar í norðurhluta Egyptalands, í vesturhluta konungsríkisins Sádi-Arabíu, suðurhluta Jemen, norðurhluta Sameinuðu arabísku furstadæmanna, suðurhluta Írans og Pakistan. Stærstu svæðin voru enn í Kína, þar sem heildarspásvæðin voru staðsett í vesturhluta landsins (mynd 4). SvipaðCistanche deserticola, C. salsa var aðallega dreift í norðvestur- og norðurhluta Kína, þar sem eintakið hefur heimildir. Eftir spá með MaxEnt líkaninu var lítið spásvæði sem gæti verið heppilegt vaxtarumhverfi í Bandaríkjunum og austurhluta Kasakstan og Kirgisistan (mynd 5). Flestir fyrirhugaðir staðir C. sinensis voru dreifðir í norður- og vesturhluta Kína. Að auki fundust nokkur svæði í miðhluta Marokkó, suðaustur Alsír og norðvestur Tsjad og Íran (mynd 6).

Mögulega hentug svæði sem MaxEnt reiknar út eru sýnd neðst í hægra horninu á myndum. 3–6 til að sýna spádreifingu tegundanna fjögurra í Kína. Hérna voru minnstu einingarnar af spádreifingarkortlagningu byggðar á héruðum í Kína. Líkt og greiningin fyrir heiminn var greiningin í þessum hluta byggð á mikilli búsvæðahæfni og hóflegum flokkum. Spásvæðin bentu til þessCistanche deserticolavar aðallega dreift í Xinjiang, Inner Mongolia, Ningxia, Gansu og Qinghai héruðum. Þó nokkur útbreiðslusvæði hafi fundist í öðrum héruðum tilheyrðu þau flokki 2. Þess vegna henta þessi svæði illa og því ekki mælt með ræktun tegundarinnar. FyrirCistanche tubulosa, var spáð fyrir um öll hugsanleg svæði tegundarinnar í Xinjiang héraði í Kína. Athyglisvert er að C. salsa var með fjölbreytt úrval mögulegra dreifinga í Kína, þar á meðal Xinjiang, Inner Mongolia, Ningxia, Gansu, Qinghai, Shanxi, Shaanxi og Hebei héruðum. Þar að auki virtist allt Ningxia-hérað vera mögulegt ræktunarsvæði fyrir tegundina. Líkt og C. salsa var C. Sinensis einnig með víðtæk svæði fyrir mögulega dreifingu að Xinjiang héraði undanskildum (en það var með spásvæði í Xizang héraði)

mat á hverju tegundarlíkani.

Frammistöðu líkans var skipt í fimm flokka: mistókst, léleg, sanngjörn, góð og framúrskarandi ({{0}}.9 < auc="" minna="" en="" eða="" jafnt="" og="" 1).="" frammistaða="" líkansins="" hvað="" varðar="" auc="" gildi="" og="" roc="" feril="" meðal="" líkanna="" fjögurra="" er="" sýnd="" á="" mynd="" 7.="" niðurstöðurnar="" gáfu="" til="" kynna="" að="" árangur="" líkanna="" fjögurra="" í="" þjálfunargögnum="" væri="" frábær,="" með="" auc="" gildi="" á="" milli="" 0.997="" og="" 0.998="" og="" roc="" ferill="" efst="" í="" vinstra="" horninu="" nálægt="" 1.="" þar="" að="" auki="" sýndi="" auc="" gildið="" í="" prófunargögnunum="" einnig="" góða="" frammistöðu="" líkans,="" með="" hátt="" gildi="" á="" milli="" 0.979="" og="" 0.996="" og="" a="" efst="" í="" vinstra="" horninu="" roc="" ferill="" nálægt="" 1.="" almennt="" séð="" hafa="" þessi="" líkön="" sterka="" getu="" til="" að="" spá="" fyrir="" um="" hugsanlega="">

Viðbragðsgreining breyta við hæfi.

Svörunarferlar sýna magnbundið samband á milli hæfis búsvæðis og umhverfisbreyta (einnig þekkt sem logistic probability of nærveru)14. Í þessari rannsókn voru algengar breytur á milli jackknife prófsins og skiptingarvægis (prósentaframlag) notaðar til að greina svörun breytanna við hæfi. Hvað varðarCistanche deserticola, bio09 og wind10 voru algengar breytur. Hæfilegur meðalhiti þurrasta ársfjórðungsins (bio09) var á milli -12,71227957 gráður og -1,296478534 gráður. Besti vindhraði í október (vind10), sem er hagkvæmur fyrir útbreiðslu tegundarinnar, var á bilinu 0,5841 til 3,2581 m·s−1 (mynd S5). Tvær algengar breytur voru auðkenndar fyrir hugsanlega dreifingu íCistanche tubulosafyrirmynd. Sú fyrsta var sólargeislun í maí, með hæfilegu bili yfir 24661.0800 kJ·m−2·day−1. Hin var úrkoma í október (pre10), með kjörgildi lægra en 5,4640 mm (mynd S6). Niðurstöður hnífaprófsins sýndu að fjórar breytur voru þær sömu og í tveimur öðrum matsaðferðum fyrir framlag lífloftslagsþátta í C. salsa líkaninu. Fyrstu tvær breyturnar voru sólargeislun í júní og nóvember (srad06 og srad11), á bilinu 23298.9691–25137.457 og 6709.6219–10687.2852 kJ·m−2·day−1, í sömu röð. Þriðji var meðalhiti þurrasta ársfjórðungsins (bio09), með ákjósanlegu bilinu -12.6159–2.8479 gráður. Fjórða breytan var úrkoma í september (pre09), með hæfilegu bili á bilinu 8,3762–32,4312 mm (Mynd S7). MaxEnt líkanið af C. Sinensis hafði þrjár mikilvægar breytur sem áttu að mestu leyti þátt í hugsanlegri dreifingu tegundarinnar. Hentugt svið sólargeislunar í desember (srad12) var 6138.3161–9488.8316 kJ·m−2·day−1 og hámarkshitastig í nóvember (tmax11) var -1.9115–9.6048 gráður. Ennfremur var hentugt vindhraðasvið í ágúst (wind08) 2,1005– 3,3054 m·s−1 (Mynd S8). Aðrar mikilvægar breytur sem stuðla að hugsanlegri dreifingu tegundanna fjögurra eru teknar saman á myndum. S5–S8.

Fylgni milli efnaþátta og lífloftslagsbreyta. Vinsælustu tegundirnar frá helstu útbreiðsluhéruðunum (Cistanche deserticola) var borið saman til að klára fylgnigreininguna og til að kanna innihaldssveiflu sjö vísitöluþátta við umhverfisástandið. Eftir greiningu á hæfilegri mögulegri útbreiðslu tegundarinnar var þessum hugsanlegu útbreiðslusvæðum skipt í fjóra flokka. Hér voru sex söfnunarstaðir, þar á meðal 22 sýni, kortlögð á Kínakortinu sem dregið var úr niðurstöðum MaxEnt líkansins af tegundinni (mynd 8). Niðurstöðurnar gáfu til kynna að tveir söfnunarstaðir væru í flokki 1 (hár vistgerðarflokkur) og tveir safnstaðir tilheyrðu flokki 2 (í meðallagi hentugur flokkur). Lokastaðirnir tveir voru flokkaðir sem flokkur 3 (lágur hentugur flokkur). Marktækur munur á 2′-asetýlakteósíðinnihaldi kom fram á milli CD-TG (Tingtuhu, Minqin, Gansu héraði) og CD-AI (Alashanzuoqi, Inner Mongolia), sem tilheyrðu flokkum 2 og 1, í sömu röð. Að auki var innihald íhlutans í CD-AX (Aibi Lake svæðinu, Tacheng, Xinjiang) og CD-CG (Changcheng, Liangzhou, Gansu héraði), sem tilheyrði flokki 3, ekki marktækt frábrugðið efni hinna fjögurra. staðir, sem tilheyrðu flokki 1 og flokki 2. Fyrir hina sex efnafræðilega þætti var enginn marktækur munur auðkenndur á mismunandi landfræðilegum uppruna hvað varðar innihald þessara innihaldsefna.

Umræða

Jurtalækningar eru flókin blanda margra efnaþátta sem stuðla að kerfisbundinni markvissu sjúkdóms. Að auki má safna einni tegund af jurtaefnum úr mismunandi grasategundum sem hafa svipaða eiginleika eða áhrifaríka hluti. Til dæmis er Coptidis Rhizoma jurtalyf með hátíðninotkun; það er fengið úr þremur samsettum plöntum (Coptis chinensis, C. deltoidea og C. teeta) og notað til að lækna niðurgang af völdum raka með hjálp ýmissa berberína18. Að auki er Polygonatum Rhizoma almennt notað sem hagnýtur matur í daglegu lífi í Kína til ónæmisstjórnunar; hráefnin eru rhizomes af Polygonatum kingianum, P. sibiricum og P. cyrtonema19. Þessi rannsókn náði til fjórar tegundir, þar af tvær sem eru opinberlega skráðar í Kína lyfjaskránni (Cistanche deserticolaogCistanche tubulosaí 2015 útgáfunni).