La rutine, également connue sous le nom de vitamine P, a une formule moléculaire de C27H30O16. La structure chimique de la rutine est présentée à la figure 1. Il s'agit d'un glycoside flavonoïde naturel aux effets anti-inflammatoires, antioxydants, antiallergiques et antiviraux. Le point de fusion de la rutine est d'environ 178 ℃, et c'est un cristal jaune à température ambiante. Elle prend une couleur plus foncée lorsqu'elle est exposée à la lumière et a un goût amer. Elle est peu soluble dans l'eau, facilement soluble dans le méthanol et l'éthanol, et insoluble dans les réactifs organiques de faible polarité tels que l'éther de pétrole. La rutine est largement présente dans les racines, les tiges, les feuilles et d'autres parties des plantes, et sa teneur est plus élevée dans des plantes telles que Sophora japonicus, Rutinous herb, Eclipta prostrata et le sarrasin. À l'heure actuelle, la rutine est principalement extraite de Sophora japonica dans le cadre de la production industrielle, et sa teneur peut atteindre plus de 23,0%. En termes de répartition géographique, la teneur en rutine de Sophora japonica est plus élevée dans les provinces de Henan, Shandong et Hebei. En outre, certaines études ont montré que le sarrasin, les dattes rouges, les feuilles de mûrier et d'autres plantes contiennent également une certaine quantité de rutine.
Figure 1 Structure chimique de la rutine
L'isoquercitrine, également connue sous le nom d'apocynum A, est un dérivé de la rutine dérivé du derhamnosyl. Sa formule moléculaire est C21H20O12. La structure chimique de l'isoquercitrine est présentée à la figure 2. L'isoquercitrine a un point de fusion d'environ 226 °C et se présente sous la forme d'un cristal jaune à température ambiante. Sa solubilité dans l'eau est faible, seulement 25,9 mg/L à température ambiante. Elle devient plus foncée après avoir été dissoute dans de l'eau alcaline. L'isoquercitrine est largement répandue dans les plantes, notamment Saururus chinensis, Houttuynia cordata, Rhododendron gold leaf, rhododendron, Ginkgo biloba, Morus mulberry et Elaeagnus seabuckthorn, etc. Cependant, la teneur naturelle des plantes en isoquercitrine est faible, seulement quelques dix millièmes en moyenne, de sorte qu'elle est le plus souvent préparée par des méthodes synthétiques. Des études pharmacologiques modernes ont montré que l'activité pharmacologique de l'isoquercitrine est significativement plus élevée que celle de la rutine, et que sa valeur médicinale est plus élevée.
Figure 2 Structure chimique de l'isoquercitrine
2. Préparation de l'isoquercitrine
L'isoquercitrine a une faible teneur naturelle dans les plantes et elle est souvent préparée par hydrolyse acide, hydrolyse à haute pression et autres méthodes dans l'industrie. Des études ont utilisé la chromatographie sur colonne pour séparer le monomère d'isoquercitrine des extraits de plantes. Par exemple, Shi Xin et al. ont utilisé la chromatographie liquide semi-préparative à haute performance pour séparer l'isoquercitrine avec une pureté > 98,0% des matières médicinales de Yidianhong ; Yin Li a utilisé la chromatographie sur colonne de résine macroporeuse combinée à la chromatographie liquide semi-préparative à haute performance pour obtenir de l'isoquercitrine à partir de 580 mg de Huangdingju 9,3 mg d'isoquercitrine ont été isolés de l'extrait d'alcool, et sa pureté était de 95,8%. Cependant, en raison de la faible teneur naturelle des plantes en isoquercitrine, cette méthode a non seulement un faible rendement, mais aussi une charge de travail importante et une grande consommation de réactifs, ce qui limite largement son application dans la pratique industrielle. Yu Ting et al. ont combiné l'hydrolyse à haute pression avec la technologie de séparation chromatographique sur résine SG64 pour établir une méthode de préparation rapide de l'isoquercitrine. Cependant, les conditions d'hydrolyse ne sont pas faciles à contrôler et le rendement de l'isoquercitrine est faible. Le produit contient une grande quantité de rutine et de quercétine non hydrolysées obtenues par hydrolyse ultérieure, ce qui augmente la difficulté de la séparation ultérieure.
La biotechnologie, telle que la transformation microbienne et la transformation catalysée par une enzyme, est essentiellement une réaction métabolique qui utilise des enzymes libres ou des enzymes complexes pour modifier la structure de composés étrangers. Elle présente les avantages suivants : conditions douces, forte sélectivité, peu de sous-produits, propreté, respect de l'environnement et faible coût ; naturel ; les composés glycosidiques contiennent généralement plus de groupes glycosyles et sont très polaires, de sorte qu'ils ne constituent pas la meilleure structure pour exercer leur activité pharmacologique. Leur conversion en glycosides faibles, en aglycones ou en d'autres produits permettra de mieux exercer leur efficacité. Wang Yuanyuan et al. ont utilisé Streptomyces griseus pour biotransformer la rutine et ont séparé 6 produits de conversion, dont l'isoquercitrine, par chromatographie sur colonne de gel de silice. D'autres études ont montré que les réactions impliquées dans ce processus sont plus complexes, y compris la méthylation et l'hydrolyse des glycosides, etc., ce qui indique que Streptomyces griseus a une faible spécificité pour la transformation de la rutine.
La méthode d'hydrolyse enzymatique présente les avantages de conditions de réaction douces, d'une forte spécificité et d'un contrôle facile de la réaction, et peut surmonter les insuffisances de la méthode susmentionnée pour préparer l'isoquercitrine. Par exemple, Wu Di et al. ont utilisé l'α-L-rhamnosidase produite par des micro-organismes pour transformer la rutine ; les résultats ont montré que le rendement de l'isoquercitrine était de 49,4%, et que sa pureté pouvait atteindre 98,3% après purification par chromatographie sur colonne de gel de silice. Sun Guoxia et al. ont utilisé l'hespéridinase pour hydrolyser la rutine et préparer l'isoquercitrine, et ont utilisé des liquides ioniques pour augmenter le rendement de l'isoquercitrine. Le taux de conversion du produit final a atteint 99,27 ± 0,55%.
3. Introduction aux activités pharmacologiques de la rutine et de l'isoquercitrine
La rutine est un composant important de la médecine traditionnelle chinoise (carthame) et d'autres médicaments qui favorisent la circulation sanguine et éliminent la stase sanguine. Elle a certains effets sur les maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires telles que la thrombose cérébrale et l'angine de poitrine. Jin Ming et al. ont découvert qu'une certaine concentration de rutine peut antagoniser la liaison spécifique du facteur d'activation des plaquettes et des récepteurs plaquettaires du lapin, inhibant ainsi l'adhésion plaquettaire médiée par le facteur d'activation et l'augmentation du Ca2+ dans les plaquettes.
Guardia et al. ont étudié trois flavonoïdes, l'hespéridine, la quercétine et la rutine, et les effets anti-inflammatoires de ces trois flavonoïdes sur des rats. Tout d'abord, un modèle d'inflammation aiguë et chronique a été construit chez le rat. Après administration intrapéritonéale d'une dose de 80 mg/kg/j, les trois flavonoïdes peuvent inhiber les phases aiguës et chroniques du modèle d'inflammation expérimental ; parmi eux, la rutine a l'effet le plus fort sur l'inflammation chronique. Yoo et al. ont étudié les effets anti-inflammatoires de la rutine sur la réponse pro-inflammatoire des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC) induite par la protéine 1 du groupe de haute mobilité (HMGB1) et les voies de signalisation associées. Les résultats montrent que la rutine peut inhiber la libération de HMGB1 et réduire la migration des leucocytes de souris. D'autres études ont montré que la rutine peut également inhiber la production du facteur de nécrose tumorale alpha et de l'interleukine 6 induite par HMGB1, ce qui prouve que la rutine peut traiter diverses maladies vasculaires graves en inhibant la voie de signalisation HMGB1.
Yang et al. ont mesuré l'activité antioxydante de la rutine et l'ont comparée à celle de l'antioxydant standard, le butylhydroxytoluène (BHT), et à celle de l'acide ascorbique (Vc). Les résultats montrent que la rutine a une forte capacité à piéger les radicaux libres DPPH. À une concentration de 0,05 mg/mL, les taux d'inhibition du Vc, du BHT et de la rutine peuvent atteindre respectivement 92,8%, 58,8% et 90,4% ; en outre, la rutine a un effet important sur les lipides. La peroxydation qualitative a également un effet inhibiteur significatif.
Alonso-Castro et al. ont utilisé la méthode MTT pour détecter l'effet cytotoxique de la rutine sur les cellules cancéreuses humaines et les lignées cellulaires non tumorigènes. Différentes doses de rutine ont été injectées par voie intrapéritonéale à des souris nu/nu atteintes d'un carcinome du côlon SW480 pendant 32 jours ; les taux sériques de facteur de croissance endothéliale vasculaire (VEGF), le temps de survie et les effets toxicologiques sur le poids corporel et le poids des organes ont été analysés. Les résultats montrent que la rutine a l'effet cytotoxique le plus élevé sur les cellules SW480 (IC50 = 125 μM), et n'a pas d'effet toxique sur les autres organes des souris ; par rapport aux souris non traitées, la durée de survie moyenne est prolongée de 50 jours, et le taux sérique de VEGF A diminué de 55%. Saleh et al. ont comparé les effets anticancéreux de la rutine et de l'orlistat sur deux modèles de cancer du sein (in vivo EAC et in vitro MCF7) et sur des lignées cellulaires de cancer du pancréas (PANC-1). Le volume tumoral, le taux de CEA (antigène carcino-embryonnaire), la teneur en cholestérol, l'antigène FAS, l'effet antioxydant et l'examen histopathologique ont montré que la rutine et l'orlistat avaient tous deux une activité anticancéreuse dans l'organisme. En outre, ils sont tous deux cytotoxiques pour les lignées cellulaires MCF-7 et PANC-1 en favorisant l'apoptose.
Des études pharmacologiques modernes ont montré que les activités pharmacologiques de l'isoquercitrine en matière d'anti-oxydation, d'anti-tumorale et d'autres aspects sont significativement plus élevées que celles de la rutine. Jung et al. ont isolé sept composés tels que l'isoquercitrine à partir de Platycladus orientalis et ont testé leur activité antioxydante. Les résultats ont montré que l'isoquercitrine a un effet sur la lignée de cellules ganglionnaires rétiniennes RGC-5 induite par le peroxyde d'hydrogène (H2O2). L'effet inhibiteur de la mort cellulaire est le plus fort. En même temps, l'isoquercitrine est tolérée par voie orale et peut donc être utilisée pour traiter des maladies telles que le glaucome. Rogerio et al. ont étudié les effets anti-inflammatoires de la quercétine et de l'isoquercitrine sur des modèles murins d'asthme ; les résultats ont montré que ces deux flavonoïdes sont des inhibiteurs efficaces de l'inflammation éosinophile et qu'ils ont un certain potentiel pour le traitement des maladies allergiques.
Huang et al. ont étudié le mécanisme de l'effet de l'isoquercitrine sur le cancer du foie. Lors d'expériences in vitro, il a été constaté que l'isoquercitrine peut inhiber la prolifération des cellules cancéreuses tout en favorisant leur apoptose et, en même temps, réduire le niveau d'expression de la PKC dans les cellules cancéreuses du foie humain ; lors d'expériences in vivo, l'isoquercitrine peut également provoquer des tumeurs transplantées chez des souris nude. Le taux de croissance des cellules est considérablement réduit. Il est confirmé que l'isoquercitrine peut inhiber de manière significative l'apparition et le développement du cancer du foie, et que son mécanisme moléculaire peut être lié aux voies de signalisation PKC et MAPK.
Ji Lili a comparé l'activité hypoglycémique in vitro de l'isoquercitrine et des flavonoïdes totaux des feuilles de Moringa oleifera. Les résultats montrent que les deux peuvent augmenter de manière significative la consommation de glucose par les cellules HepG2, et que l'effet hypoglycémique de l'isoquercitrine est significativement plus fort que celui des flavonoïdes totaux ; d'autres études ont montré que son mécanisme hypoglycémique est principalement renforcé par l'inhibition de l'activité de la DPP-4 et de la sécrétion d'insuline, ainsi que par la régulation à la hausse de l'expression de l'InsR, de la PKA et de la PKCα, renforçant ainsi l'effet de l'insuline et favorisant la prolifération des cellules du foie et des îlots pancréatiques.
Yun et al. ont examiné l'activité antifongique de l'isoquercitrine et son mécanisme d'action ; les résultats ont montré que l'isoquercitrine a un effet important sur l'antibiogramme des champignons pathogènes et qu'aucune hémolyse n'a été constatée. En outre, le candida albicans a également été testé pour la libération d'iodure de malonyle et de potassium, ce qui confirme que l'isoquercitrine peut interférer avec la membrane cellulaire et augmenter sa perméabilité pour favoriser les dommages membranaires, exerçant ainsi une activité antibactérienne. Kim et al. ont découvert que l'isoquercitrine peut inhiber la réplication des virus de la grippe A et B et que, lorsqu'elle est utilisée conjointement avec l'amantadine et l'oseltamivir, elle peut inhiber efficacement l'émergence de virus résistants, ce qui indique que l'isoquercitrine peut inhiber efficacement l'émergence de virus résistants. L'isoquercitrine présente un certain potentiel d'application pour le traitement de la grippe virale.
Outre les effets susmentionnés, l'isoquercitrine a également des activités physiologiques telles que la lutte contre l'ostéoporose, la réduction de la pression artérielle et des lipides sanguins, la neuroprotection et la lutte contre la dépression. L'application de l'α-L-rhamnosidase dans la biotransformation de la rutine sera présentée plus loin.
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