Лекарственные средства и лекарственные средства на растительной основе

Растения использовались в качестве источника лекарств на протяжении долгих веков, и на сегодняшний день около 70 000 видов были проверены на предмет их потенциальной полезности в качестве лекарств.

В последние десятилетия из растений было получено несколько противоопухолевых препаратов, в том числе паклитаксел (из Taxus brevifolia) и камптотецин, с использованием методов фракционирования, основанных на биологической активности.

В настоящее время около 8 из 10 лекарств, используемых для лечения инфекций, сердечно-сосудистых заболеваний или рака, или в качестве иммунодепрессантов, получают непосредственно из растений или в виде производных. В период с 1981 по 2006 год было одобрено 155 противоопухолевых препаратов, из которых почти половина была получена из натуральных продуктов.

Только примерно одно из 10 000 проверенных соединений в конечном итоге доказано регулирующими органами как безопасное и эффективное. Даже на поздних стадиях клинических испытаний примерно каждый второй ведущий препарат не попадает в цель. Было много примеров лекарств, которые выпускались в коммерческих целях, но были отменены в течение нескольких недель, месяцев или лет из-за неприемлемых побочных эффектов.

Эта высокая степень неопределенности привела к тому, что при разработке лекарств основное внимание было уделено химическим веществам на растительной основе, тем более что они считаются безопасными и более эффективными, чем синтетические химикаты.

Растительные соединения
Растительные полисахариды обладают иммуномодулирующим или иммуностимулирующим действием, такие как Ganoderma lucidum, кордицепс китайский и плоды Асаи. Флавоноиды, встречающиеся почти во всех растениях, представляют собой соединения с гетероциклической кольцевой структурой, состоящей из ароматического кольца и бензопиранного кольца с фенильным заместителем, и включают флавоны, изофлавоны, флавонолы, флавононы и ксантоны. Они обладают целым рядом биологически активных свойств.

Белки из некоторых трав используются в качестве натуральных белковых добавок для выздоравливающих пациентов. Морфин и аспирин являются чистыми натуральными и полусинтетическими продуктами, получаемыми из опийного мака (Papaver somniferum) и из коры ивы соответственно. За ними быстро последовали кодеин, дигитоксин, хинин и пилокарпин.

Более поздние препараты на растительной основе включают артемизинин из Artemisia annua, используемый для лечения малярии с множественной лекарственной устойчивостью, и силимарин (используемый при заболеваниях печени) из семян Silybum marianum. Алкалоиды, выделенные ранее, теперь находят повторное применение в качестве активаторов оксида азота, помогая предотвратить ожирение и атеросклероз.

Опять же, галантамин - это алкалоид, извлеченный из Galanthus nivalis, используемый для лечения болезни Альцгеймера; апоморфин - полусинтетическое производное морфина, используемое при болезни Паркинсона; и тиотропий, производное атропина из белладонны атропы, полезен при хронической обструктивной болезни легких. Растение каннабис (Cannabis sativa) дает дронабинол и каннабидиол, в то время как Capsicum annuum является источником капсаицина, который используется в качестве обезболивающего.

Нитизинон является производным натурального продукта Лептоспермона (из каллистемона цитрина), используемого для лечения антитирозинемии. В настоящее время такие продукты снова используются с целью открытия новых лекарств, а также решения проблем экономической эффективности, контроля качества и стандартизации с более старыми известными лекарствами.

Современные технологии используются для решения этих проблем и обеспечения того, чтобы препараты растительного происхождения и химические препараты находились под одним и тем же регулирующим зонтиком и, таким образом, давали первым их законное место под солнцем.

Это время, когда методы лечения комплементарной и альтернативной медицины (CAMT) также могут рассчитывать на то, что их богатый ассортимент лекарств на растительной основе будет признан и использован для более эффективного лечения заболеваний человека.

Такие препараты часто впервые были замечены при наблюдениях за животными. Одним из примеров является открытие новых противомалярийных молекул из растения Trichilia rubescens, после того как было замечено, что шимпанзе в Уганде использовали его для лечения самих себя.

Как и все фармакологические исследования, лекарственные соединения на растительной основе также должны быть изучены с помощью подхода ADMET (т.Е. Абсорбция, распределение, метаболизм, выведение и токсичность), прежде чем можно будет установить их полезность в качестве лекарств. Традиционная фитотерапия (THM) предлагает многое для того, чтобы начать это путешествие открытий.

Традиционная фитотерапия
В целом, половина лекарств, используемых сегодня в любой категории, поступает из более чем 35 000 растений. Индия и Китай удовлетворяют половину своих потребностей в первичной медико-санитарной помощи в форме THM, обслуживая в общей сложности около четырех миллионов человек.

По оценкам, в Китае в настоящее время используется 140 новых лекарств, либо непосредственно извлеченных из растений, либо химически модифицированных. Используя богатый опыт, накопленный за десятилетия клинического применения таких традиционных лекарств, можно добиться более высоких показателей успеха в открытии лекарств по сравнению с подходами случайного скрининга или химического синтеза.

Это связано с экономией времени при скрининге или химическом синтезе случайных соединений; экономией денег; и значительным снижением вероятности токсичности – это самые большие препятствия на пути к экономически эффективному открытию лекарств сегодня. Вместо этого THM управляет отбором растений или трав для открытия лекарств.

Берберин, соединение с мощными антибиотическими и противовоспалительными свойствами, было выделено из растения под названием золотая прядь (Coptis chinensis Franch), которое используется в традиционной индийской и китайской медицине более 3000 лет для лечения воспаления и ряда инфекций. Он также обладает биологической активностью, которая может помочь в лечении других заболеваний, таких как диабет, рак, депрессия, гипертония и гиперхолестеринемия.

Индийский THM богато документирован в своей аюрведической системе медицины, которая также предоставила данные о множестве других лекарств. Это включает алкалоиды из Rauwolfia serpentina, псоралены, алкалоиды Holarrhena antidysenterica, гуггулстероны (растительная добавка, изготовленная из сока индийского миррового дерева мукул или Гуггул), Мукуна пруриенс (бархатная фасоль), бакозиды из Бакопа монниерия, пиперидины, куркумины, а также множество лигнанов и других гликозидов, полифенолов и стероидных лактонов.

Одно и то же химическое вещество может быть найдено в одном из многих растений одного семейства, в разных частях одного и того же растения или в растениях из разных семейств. Скополамин содержится не только в растении белладонна, но и в других растениях пасленовых и дурмана. Берберин содержится в растениях Berberidaceae, Ranunculaceae и Rutaceae.

Эти источники информации теперь обрабатываются путем извлечения активного вещества и растительных химических веществ из трав, идентифицированных как лекарственные. Это может привести к открытию соединений свинца с использованием современных исследовательских инструментов, которые проясняют их структуру, состав и биологическую активность.

В то время как используются отвары или экстракты трав, первые страдают от различий в составе и неудобств их использования, в то время как последние в настоящее время составляют более 95% доли рынка лекарственных средств в США. В Китае насчитывается около 1500 запатентованных продуктов THM, 8400 из которых прошли клинические испытания, из более чем 13 000 трав, используемых в THM.

Во всем мире на разработку лекарственных средств растительного происхождения тратится более 100 миллиардов долларов США, включая возможность обнаружения или создания гибридных молекул, в которых две разные молекулы лекарств связаны в одной ковалентной молекуле. Их можно найти в традиционных многокомпонентных растительных формулах, и в настоящее время эта возможность изучается.

Примеры современных открытий лекарств из растений
Выдающимся примером такого процесса открытия лекарств являются производные артемизинина из Artemisia annua. Также известное как Цин-хао по-китайски, это растение дает сесквитерпен с высоким содержанием кислорода, называемый Цинхаосу, или артемизинин. Это плохо биодоступно при пероральном приеме, несмотря на его мощную противомалярийную активность.

Поэтому он был снижен, что позволило получить гораздо более мощные и биодоступные производные, такие как дигидроартемизинин, артеметер и артесунат, которые сегодня используются в качестве наиболее быстродействующих и мощных противомалярийных препаратов, в том числе против вариантов Plasmodium falciparum с множественной лекарственной устойчивостью.

Открытие бициклола для лечения гепатита, часто приводящего к летальному исходу, является еще одним примером. Один только вирус гепатита В ежегодно вызывает миллионы случаев заболевания и более миллиона смертей. Бициклол представляет собой синтетическое производное второго поколения соединения, полученного из плодов китайской лимонной лозы или оранжевой лимонной лозы (Schisandra chinensis), в соответствии с направлением традиционной китайской медицины (TCM).

Этот фрукт содержит множество активных соединений, таких как схисандрин С. Его синтетический промежуточный продукт, бифендат, был дополнительно переработан в бициклол. Другие соединения, содержащиеся в этом фрукте, оказывают антистеатотическое действие на клетки печени, открывая новые возможности для лечения гиперхолестеринемии.

Типичный процесс разработки лекарственного средства, полученного из растительных лекарственных средств, включает:

Выделение/химический синтез биоактивных ингредиентов
Исследования безопасности/эффективности различными методами, включая системную фармакологию и традиционную фармакологию
Регулирующее одобрение

Текущие проблемы
Молекулы-мишени, связанные с употреблением наркотиков или заболеваниями, не отражены в современных методах лечения. Во-вторых, подходы с одной целью не учитывают сложность человеческого организма с множеством факторов, способствующих каждому заболеванию, включая генетические и экологические.

Несмотря на тот факт, что системная фармакология предлагает мощный новый подход к открытию лекарств на доклинической стадии, усилия по исследованиям и разработкам (R & D), необходимые для того, чтобы лекарство вышло из клинических испытаний на рынок, требуют большого количества времени и денег [152]. Это может быть связано со следующими причинами. В-третьих, одно соединение не может воздействовать на все мишени, связанные с заболеванием, которые принадлежат к нескольким семействам.

Использование одноцелевого подхода также игнорирует наличие нецелевых факторов, включая образ жизни, культуру, гормональный уровень, возраст и вес и даже экспрессию генов in vivo, что указывает на необходимость комплексного подхода к здравоохранению.

Многие лекарства из натуральных продуктов воздействуют на несколько мишеней, но каждая мишень сама по себе функционирует в сложном контексте. Например, куркумин, полифенол из корневища куркумы (Curcumae longae), имеет десять молекулярных мишеней, которые могут оказывать противоопухолевое, противовирусное, противоартритное, антиамилоидное, антиоксидантное и противовоспалительное действие. Это может вызывать как полезные, так и опасные многоцелевые эффекты.

Наконец, сбор трав должен производиться таким образом, чтобы это не влияло на окружающую среду. Уже несколько видов растений исчезли с поверхности земли, и ученые предупреждают, что в ближайшие 2-3 десятилетия может исчезнуть до четверти видов растений.

По данным Всемирного фонда дикой природы, чрезмерный сбор популярных лекарственных растений, таких как Cypripedium pubescens (большая желтая женская туфелька), Триллиум прямостоячий (красный или фиолетовый триллиум, или вейк-робин), алетрис фариноз (корень единорога), приводит к исчезновению каждого пятого лекарственного растения. В Китае до 70% растений, находящихся под угрозой исчезновения, являются лекарственными, причем половина из 12 000 видов лекарственных растений исчезла менее чем за два десятилетия.

Несколько трав занесены в Красную книгу растений Китая. Это явление связано с чрезмерным потреблением этих видов, считая, что они имеют лекарственное значение. Выделение и идентификация целевых соединений из трав должны сопровождаться полным химическим синтезом соединений, как для аспирина.

Направления на будущее
Как указывалось выше, фитотерапия является огромным преимуществом для первичной медико-санитарной помощи. Это может измениться, если крупные фармацевтические компании чрезмерно используют эти травы, делая их редкими или находящимися под угрозой исчезновения, одновременно повышая цену за пределы доступности. Одним из возможных решений этой проблемы является выращивание трав и агротехника.

Создание травяных ферм превратилось в индустрию в Китае благодаря государственным инвестициям, а также частным предприятиям. В настоящее время в Китае на более чем 30 миллионах гектаров сельскохозяйственных угодий выращиваются сотни сортов лекарственных растений, на которых имеется почти 100 участков надлежащей сельскохозяйственной практики (GAP). Ученые также изучают возможность увеличения выхода биоактивных химических веществ в этих растениях, таких как артемизинин, который составляет всего 0,01-0,08% от массы сухого растения.

Однако использование трансгенных технологий для удовлетворения растущего спроса является спорным вопросом и должно применяться только после изучения всех последствий, особенно в отношении биоразнообразия. Другими вариантами являются поиск альтернативных источников химического вещества, чтобы не приходилось жертвовать целым растением, или химический синтез активного ингредиента.