Análisis metabolómico de raíces pilosas de Ophiopogon japonicus, medicamento mongol en peligro de extinción
Ammopiptanthus mongolicus (Maxim. ex kon) Cheng f, también conocido como acebo de Mongolia, pertenece a la subfamilia Fabaceae y al género Ammopiptanthus. Es la única especie de arbusto de hoja ancha perenne supertolerante a la sequía en las zonas desérticas de China y ha sido incluida en el primer lote de plantas protegidas raras y en peligro de extinción por el Estado. Sha Dongqing es una hierba medicinal étnica tradicional (medicina mongola) llamada "Menghe Harigane". Sus ramas y hojas pueden utilizarse como medicina, con los efectos de disipar el viento y la humedad, promover la circulación sanguínea, dispersar la estasis sanguínea y aliviar el dolor. También puede utilizarse por vía tópica para tratar la congelación, especialmente para el tratamiento de la artritis reumatoide, con efectos significativos. Contiene abundantes sustancias bioactivas en su cuerpo, entre ellas alcaloides, flavonoides e isoflavonas, ácidos orgánicos, estilbenos, esteroles y monoterpenos, etc., que tienen efectos hipoglucemiantes, antitumorales, antivirales, bactericidas, antioxidantes, insecticidas, etc.
La propagación y el cultivo a gran escala de raíces pilosas permiten obtener una gran cantidad de sustancias medicinales ideales. Hasta ahora, los metabolitos secundarios producidos mediante el cultivo de raíces vellosas han abarcado diversas sustancias como alcaloides, glucósidos, flavonoides, quinonas, polisacáridos, etc. Liu et al. establecieron un sistema de cultivo de raíz vellosa de ginseng, y el contenido total de saponina en las raíces vellosas alcanzó 2,468%, que es casi el doble del contenido del material medicinal de ginseng original. Otro estudio descubrió que la infección de explantes de regaliz con Agrobacterium tumefaciens LBA9402 y R1601 producía raíces vellosas. La cantidad total de cinco flavonoides era 1,5 veces superior a la del tejido del callo, y el contenido de chalcona de regaliz era 15,5 veces superior al del tejido del callo. Yang et al. indujeron el cultivo de raíces pilosas de Eucommia ulmoides, y la fracción de masa del metabolito secundario aucubina fue superior a la de las raíces y corteza naturales, alcanzando hasta 30,105 mg/g. En la actualidad, la investigación nacional y extranjera sobre el acebo de Mongolia se centra principalmente en sus partes medicinales superficiales y en los componentes químicos y las actividades farmacológicas de las semillas, y no se han publicado informes sobre la acumulación metabólica de los tejidos de sus raíces pilosas. Este estudio seleccionó el sistema de raíz vellosa del acebo de Mongolia con buen crecimiento y lo comparó con sus raíces naturales. Se utilizó la técnica experimental UHPLC-QTOF-MS para realizar análisis metabolómicos no específicos de las muestras, y se comprendió de forma preliminar la acumulación diferencial de metabolitos y vías metabólicas en los tejidos de la raíz vellosa. Esto proporciona una base teórica para la acumulación y el análisis de las vías de metabolitos en las raíces pilosas del acebo de Mongolia, y proporciona una referencia para la producción de metabolitos activos en el acebo de Mongolia a través de la vía de la raíz pilosa en la etapa posterior.

 

En este estudio se utilizó la tecnología UHPLC-Q-TOF-MS para realizar un análisis metabolómico de las raíces pilosas y las raíces naturales del acebo de Mongolia. Se analizaron 1706 y 1639 metabolitos expresados diferencialmente en los modos de iones positivos y negativos, respectivamente. Entre ellos, 1455 y 1095 metabolitos fueron regulados al alza. Los metabolitos diferenciales entre los dos están principalmente enriquecidos en el metabolismo de aminoácidos y en las vías de biosíntesis de metabolitos secundarios. Entre las vías de biosíntesis de metabolitos secundarios, hay 11 vías metabólicas que incluyen la biosíntesis de flavonoides/flavonoides, la biosíntesis de alcaloides, la biosíntesis de β-lactámicos y la biosíntesis de glucosinolatos. La vía de la biosíntesis de flavonoides/flavonoides es la que implica más metabolitos diferenciales, con 34%, de los cuales 88,2% muestran una regulación al alza. Los flavonoides son una clase de compuestos de 2-fenilcromenona, que pueden dividirse en chalconas, flavanonas, flavonoides, flavonoles, isoflavonas, antocianinas y pigmentos de palo de rosa según sus esqueletos. La glicosilación, malonilación, hidroxilación, isopentenilación, modificaciones de acetilación y reacciones de polimerización conducen en última instancia a la diversidad de esta familia de compuestos. Estas modificaciones químicas tienen efectos importantes en la solubilidad, movilidad y degradabilidad de los flavonoides. La diversidad de la estructura y las propiedades moleculares de los flavonoides les permite interactuar con diversas dianas subcelulares, afectando así a la actividad biológica de plantas, microorganismos y animales. Son uno de los portadores importantes para que las plantas ejerzan sus funciones químicas ecológicas. La investigación ha descubierto que los flavonoides totales extraídos de las semillas de acebo de Mongolia tienen diversas actividades biológicas y buenos efectos de mejora inmunológica. Tienen efectos promotores significativos sobre la proliferación de células inmunitarias activas, la producción y liberación de citoquinas inmunitarias relacionadas y anticuerpos en ratones. El principal componente activo de los flavonoides totales de las semillas de acebo de Mongolia es la mangiferina, que representa el 52,48% del contenido total de flavonoides. A través del análisis de este estudio, se juzga preliminarmente que las raíces peludas del acebo de Mongolia tienen una fuerte capacidad para sintetizar y acumular flavonoides/sustancias flavonoides. Esto es similar a los resultados de la investigación de los estudiosos sobre los componentes funcionales del acebo de Mongolia, lo que indica que su tejido de raíz peluda tiene un valor potencial de desarrollo. Sobre la base de este análisis metabolómico, el análisis metabolómico específico de su vía de biosíntesis de flavonoides/flavonoides es necesario en el futuro, y los estudios relacionados, tales como el aislamiento de componentes químicos, la extracción y la identificación de la actividad de los tejidos de la raíz peluda deben llevarse a cabo para proporcionar una referencia sobre si las raíces peludas del acebo de Mongolia pueden ser utilizadas como tejidos de producción de metabolitos activos para el acebo medicinal de Mongolia.