Cistanches Herba, d'une espèce en voie de disparition à une grande marque de médecine chinoise --Partie I

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Chanson Yuelin^1,2et al

Résumé

CistanchesHerbe(CH, nom chinois : Roucongrong), est un tonique très précieuxChinoisMédicament. Cistanchedésertique etCistanchetubuleuxsont les deux espèces couramment utilisées et authentifiées dans la pharmacopée chinoise. En raison de la nature parasitaire des plantes Cistanche, la source sauvage était autrefois en voie de disparition et inscrite à l'Annexe II de la Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction. Cependant, après avoir continuellement lutté au cours des dernières décennies, CH(CistanchesHerbe)est devenu une grande marque de médecine chinoise avec une zone de culture de 1,26 million de mu, une production annuelle de 6 000 tonnes et une valeur de production industrielle connexe de plus de 20 milliards de yuans chinois, attribuant à la culture et à l'in‐ investigations phytochimiques et pharmacologiques approfondies. Il convient de noter que de grandes réalisations ont été réalisées concernant la recherche et le développement de produits pertinents, tels que les médicaments modernes, les prescriptions de la médecine traditionnelle chinoise et les compléments alimentaires. La présente revue résume les progrès de la recherche concernant la distribution et la culture, la phytochimie, la pharmacologie, le métabolisme et le développement de produits de CH(CistanchesHerbe)au cours des dernières décennies, et les défis émergents et les perspectives de développement sont également discutés.

MOTS CLÉS

grande marqueChinoisMédicament, CistanchesHerbe, culture, échinacoside, produit de santé

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1|INTRODUCTION

Cistanches Herbe(CH, nom chinois : Roucongrong) est l'un des toniques les plus connusChinoismédicaments, et il est d'abord archivé en tant que variété « de première classe » dans la Materia Medica chinoise de Shen Nong. Cette plante médicinale est l'une des «neuf principales herbes chinoises» et est honorée en tant que «ginseng des déserts» en raison de ses bienfaits prometteurs pour la santé. C'est aussi une médecine populaire mystérieuse à cause de quelques contes intéressants dans l'histoire, et le plus célèbre est que CH(CistanchesHerbe)sauva l'armée de Gengis Khan lors de la traversée des déserts. CH(CistanchesHerbe)se compose des tiges succulentes séchées deCistancheespèces traditionnellement utilisées dans les régions désertiques. Parmi eux,Cistanchedésertique etCistanchetubulosa sont les deux plus fréquemment utilisés et documentés dans la pharmacopée chinoise depuis l'édition 2005. CH(CistanchesHerbe)est l'un des médicaments à base de plantes les plus couramment utilisés pour le traitement de l'insuffisance rénale, de l'impuissance, de l'infertilité féminine, de la leucorrhée morbide, de la métrorragie abondante et de la constipation sénile dans les pratiques médicinales chinoises traditionnelles. Des recherches pharmacologiques modernes ont révélé que CH(CistanchesHerbe)possède un large spectre pharmacologique, tel que l'amélioration de la fonction sexuelle, la prolongation de la durée de vie (antivieillissement) et l'amélioration de la capacité d'apprentissage/mémoire (antidémence), ainsi que la promotion de l'excrétion fécale. En particulier, CH(CistanchesHerbe)est présenté comme un choix supérieur pour traiter les maladies neurodégénératives selon un traitement traditionnel classiqueChinoisMédicament(MTC) théorie connue sous le nom de « tonification de la moelle par la promotion des reins ».

CistancheLes espèces sont des plantes parasites vivaces et principalement attachées aux racines de certaines plantes fixatrices de sable, par exemple les espèces de Tamarix, Haloxylon ammodendron, Haloxylon persicum, etc. (Figure 1A, B). En raison du déséquilibre entre la source sauvage épuisante et les demandes croissantes du marché dans les années 1970 et 1980,Cistancheles plantes étaient au bord de l'extinction.Cistanchedeserticola, en particulier, a été inscrite à l'Annexe II (Commission scientifique des espèces menacées d'extinction) de la Convention sur le commerce international des espèces de faune et de flore sauvages menacées d'extinction (CITES), ce qui entrave le développement de l'industrie liée au CH. Pour faire face à la pénurie de ressources du CH(CistanchesHerbe)ainsi que pour répondre aux exigences du développement de nouveaux médicaments et produits de santé, de grands efforts ont été consacrés par des scientifiques du monde entier à la censure extensive des ressources et à la culture à grande échelle deCistancheplantes au cours des dernières décennies. Il convient de noter que, grâce aux efforts continus du groupe du professeur Tu ainsi que d'autres équipes de recherche, les barrières techniques de culture des plantes parasites ont été franchies en série et la vulgarisation à grande échelle deCistanchedes plantes à rendement stable et élevé ont été propagées avec succès. Actuellement, les ressources médicinales ont été complètement colonisées et les ressources sauvages ont été bien protégées, fournissant une condition préalable au développement durable du CH(CistanchesHerbe)industrie. De plus, les investigations phytochimiques approfondies et les évaluations largement pharmacologiques stimulent en synergie la recherche et le développement de produits pertinents. Au cours des dernières décennies, des progrès significatifs ont été réalisés dans tous les domaines de l'HC, et quelques revues concernant la phytochimie, l'analyse chimique et les évaluations pharmacologiques sont disponibles. Cependant, toutes les revues existantes ne parviennent pas à fournir une vision globale de la recherche et du développement du CH(CistanchesHerbe)en ce qui concerne non seulement les études scientifiques, mais aussi la culture et le développement de produits pertinents ; par conséquent, le présent article vise à résumer les progrès de la recherche en termes de distribution et de culture, de phytochimie, de pharmacologie, de métabolisme et de développement de produits au cours des dernières décennies, en mettant particulièrement l'accent sur la croissance de CH(CistanchesHerbe)d'une espèce en voie de disparition vers une grande marque deChinoisMédicament. Ensuite, les futures investigations scientifiques et l'exploitation commerciale approfondie sont également discutées.

2|DESCRIPTION BOTANIQUE, DISTRIBUTION ET CULTURE

Le genreCistancheHoffmg. et Link (Orobanchaceae) contient environ 20 espèces dans le monde. PlusCistancheles espèces servent de sources médicinales folkloriques dans les régions désertiques, et généralement, ces médecines populaires partagent un nom identique à celuiCistanchesHerbe. Cistancheles plantes poussent principalement dans les terres arides et les déserts chauds d'Eurasie, comme l'Iran, l'Afghanistan, le Pakistan, la Mongolie et le nord-ouest de la Chine. Etant donné l'absence de chlorophylle, tousCistancheLes espèces sont des plantes parasites vivaces et adhèrent généralement aux racines de certaines plantes fixatrices de sable, par exemple, les espèces de Tamarix, Haloxylox ammodendron, H. persicum, Kalidium foliated, Nitraria tangutorum, etc., pour absorber les nutriments souhaités. Après un capteur de ressources systématique et des enquêtes approfondies sur la taxonomie des plantes, les botanistes chinois ont finalement conclu qu'il existe quatre espèces et une variante distribuées en Chine, à savoir.CistanchedésertiqueYC Ma,Cistanchetubulosa (Schenk) R. Wight, C. Sinensis G. Beck, C. salsa (CA Mey.) G. Beck, etCistanchesalsa var. albiflora PF Tu et ZC Lou.

Traditionnellement, seulsCistanchedeserticola a été employé dans les pratiques de MTC déduites de TCM Classics1 où les habitats deCistanchedésertiqueont été décrites. Récemment,Cistanchedésertiquea été recommandé comme plante médicinale comestible par la Commission nationale de la santé de Chine. Cette espèce est uniquement distribuée en Chine, principalement dans le nord-ouest de la Chine, comme les provinces de Mongolie intérieure, du Xinjiang et du Gansu. Cette plante se trouve principalement dans les déserts jusqu'à une altitude de 225 à 1150 m. Les tiges fraîches deCistanchedésertiquemesurent généralement 40–160 cm de long, 2–10 cm de diamètre non ramifiés ou 2–4 cm ramifiés. La tige la plus longue archivée par le Livre Guinness des records du monde mesure 1,74 m, et ce spécimen est exposé au Musée de l'Université baptiste de Hongkong. Dans l'habitat, quelques CH(CistanchesHerbe)peut en fait atteindre 2 à 3 m de long. La floraison a généralement lieu en mai et les couleurs des fleurs incluent le blanc, le jaune, le violet, etc. (Figure 1C). Les plantes vivaces du désert, telles que Haloxylon ammodendron et H. persicum, sont les hôtes les plus fréquemment observés deCistanchedésertique. En raison de l'augmentation rapide des demandes du marché au cours des dernières décennies, la source sauvage deCistanchedésertiquea été surexploitée, et pire encore, les hôtes ont également décliné rapidement dans de nombreuses régions en raison de leur rôle de bois de chauffage pour les bergers locaux. Vers les années 1970 et 1980,Cistanchedésertiqueétait autrefois au bord de l'extinction et figurait dans le "second grade" des plantes protégées au niveau national en Chine ainsi que CITES : Annexe II (Commission scientifique des espèces menacées d'extinction). Pour répondre aux demandes croissantes de C. deserticola sur les marchés étrangers et nationaux de la MTC, l'attention a été consacrée à la recherche de zones adaptées àCistanchedésertiquela culture, et les déserts du nord-ouest de la Chine sont démontrés comme le choix exact. Par la suite, des efforts continus ont également été déployés pour lutter contre les propriétés holoparasites, et maintenant,Cistanchedésertiquea été largement cultivé dans plusieurs plantations des provinces de Mongolie intérieure, du Ningxia, du Xinjiang et du Gansu. Actuellement, des réalisations spectaculaires ont été atteintes pour la culture deCistancheusines, et la pression d'approvisionnement a été considérablement atténuée.

D'un autre côté, l'attention a également été portée sur la poursuite des succédanés pourCistanchedésertiquepartager partiellement la charge du marché. En raison des efforts durables déployés par Tu et al. vers le profil chimique et la comparaison pharmacologique entreCistanchetubuleuse etCistanchedeserticola, le premier a été revendiqué comme succédané éligible pourCistanchedeserticola, et le rôle a été autorisé par la pharmacopée chinoise via la listeCistanchetubulosa comme l'une des deux sources originales de CH depuis l'édition 2005.Cistanchetubulosa est principalement distribué dans le sud du Xinjiang, principalement dans la bordure sud du désert de Taklimakan, comme le district de Hotan. En général, les hôtes deCistanchetubulosa sont des plantes Tamrix. Semblable àCisatnchedeserticola, C. tubulosa pousse principalement dans les déserts jusqu'à une altitude de 225–1150 m. La taille de la tige deCistanchetubulosa est généralement plus trapu que celui deCistanchedésertique, avec une longueur comprise entre 5 et 25 cm et un diamètre entre 2,5 et 10 cm (figure 1D). Les feuilles blanc jaunâtre sont en forme d'écailles et de tige ovales, triangulaires-ovales, lancéolées ou linéaires-lancéolées avec une longueur de 5–15 mm et une largeur de 5–25 mm. Dans les spica cylindriques, une partie de seulement 15 à 50 cm sort du sol. La floraison a également lieu en mai et les couleurs des fleurs incluent le blanc, le jaune, le violet, etc. Il convient de noter que la différence la plus significative entreCistanchedésertique etCistanchetubulosa est le schéma de distribution des faisceaux vasculaires. Les faisceaux vasculaires de C. tubulosa sont dispersés de manière lâche sur les tiges, tandis que des faisceaux vasculaires annulaires avec de grandes vagues se produisent généralement pour C. deserticola (figure 1E). Les scientifiques chinois ont également veillé à trouver les zones appropriées pourCistanchetubulosa en croissance. Les choix potentiellement appropriés ont été prédits à l'aide des modèles MaxEnt et ArcGIS par le groupe de Huang, et les régions adaptées à l'objectif de C. tubulosa comprennent la région autonome du sud du Xinjiang en Chine, l'Afrique du Nord, la péninsule arabique et l'Asie centrale parce que la culture de cette espèce nécessite relativement suffisamment d'eau par rapport àCistanchedésertique. Ces dernières années, le groupe du professeur Tu a largement cultivéCistanchetubulosa and its host namely Tamarix plants for 170,000 mu in Yutian, a well‐known county on the ancient "Silk Road." They innovatively integrate the concepts of desert control and resolving the endangered TCM resource simultaneously, and also owing to the efforts from different governments, institutes, and scholars, ecology‐oriented extensive popularization of the hosts of Cistancheplantes a atteint environ 5 120,000 et 1 260,000 mu dont a été inoculé avecCistancheusines, principalement dans les déserts d'Alexa League avec la préfecture de Khotan, ce qui entraîne un rendement de matière brute pouvant atteindre 6 000 tonnes / an. C'est un miracle mondial pour la culture des plantes parasites. Les habitats du CH(CistanchesHerbe)se trouvent principalement dans les déserts et les zones arides, où se trouvent généralement des zones reculées et pauvres. Avec la popularisation du CH(CistanchesHerbe), les revenus des agriculteurs et éleveurs locaux sont considérablement améliorés, et la coculture deCistancheplantes et leurs hôtes a donc été considérée comme une stratégie efficace pour la réduction ciblée de la pauvreté.

Au cours des dernières années, de grands efforts ont été faits pour stimuler la germination des graines deCistancheplantes dans le but d'augmenter le taux de survie. La stratification à basse température s'est avérée nécessaire pour la germination des graines, et le norflurazon et la fluridone, qui sont tous deux un inhibiteur synthétique de l'acide abscissique, sont capables de stimuler la germination des graines en régulant la concentration d'acide abscissique ainsi que les strigolactones. Certaines évaluations préliminaires ont également démontré que les exsudats racinaires des hôtes, tels que les plantes Tamarix, Haloxylon ammodendron, H. persicum, etc., jouent les rôles dominants pour stimuler la germination des graines, ainsi que la génération d'haustellum, et le sol microbe autour des racines offre les apports complémentaires. L'exploration des mécanismes moléculaires sous-jacents impliqués dans l'ensemble du parcours d'inoculation est en cours dans notre groupe ainsi que dans d'autres équipes de recherche. En raison des avantages des percées concernant la germination des graines, certaines techniques de culture innovantes ont également été développées, telles que la granulation des graines après le traitement à la fluridone, pour augmenter le taux d'inoculation de moins de 20 % à plus de 95 %, et le rendement en acres deCistanchetubulosa est passée de 18 à 300 kg. Dans un futur proche, lorsque les mécanismes parasites entreCistancheplantes et leurs hôtes sont complètement clarifiés, le rendement de la culture sera encore amélioré. De plus, la norme de fonctionnement a également été protocolée, impliquant : (1) le classement des graines et des germes touchés ; (2) style de plantation alterné de « rangées larges et étroites » ; et (3) cycle « semis à l'automne et récolte à l'automne suivant ». En conséquence, plus de 2300 mu base de plantation deCistanchetubulosa dans le comté de Yutian, Xinjiang, a été certifié par l'authentification des bonnes pratiques agricoles et la ferme de culture deCistanchetubulosa est également recommandée en agriculture biologique par Amway. Dans l'ensemble, l'objectif de résultats de culture durables et excellents à la condition préalable du contrôle du désert a déjà été atteint. La vue grandiose sur les fermes de culture pour les deuxCistanchetubuleuse etCistanchedeserticola est illustré à la figure 1F et, de manière passionnante, les régions qui étaient autrefois des déserts ont maintenant été transformées en oasis.

3|INVESTIGATIONS PHYTOCHIMIQUES

Recherches phytochimiques concernantCistancheles plantes ont été lancées dans les années 1980 et, à ce jour, plus de 150 composés ont été purifiés et structurellement identifiés. Parmi eux, une variété de familles chimiques ont été incluses, telles que les glycosides phényléthanoïdes (PhG), les glycosides benzyliques, les iridoïdes, les lignanes, les oligosaccharides et les polysaccharides. En particulier, les PhG attirent le plus l'attention du monde entier en raison de leurs caractéristiques pharmacologiques prometteuses et de leur large distribution dans le règne végétal. Le modèle de distribution de tous les composants dans différentes espèces est illustré dans le tableau 1, comme 120 ceux isolés de C. deserticola ; 75 ceux du chinoisCistanchetubuleuse; ceux du PakistanCistanchetubuleuse; 31ceux de C. salsa; ceux de C. phelypaea ; et 20 de C. Sinensis. Il convient de noter qu'un large éventail de composants chimiques a été isolé et identifié à partir deCistancheusines de notre groupe depuis 20 ans.

3.1|Glycosides phényléthanoïdes

Les PhG occupent le groupe chimique primaire deCistancheespèces, et 70 de ces composés ont été identifiés. Parmi eux, quatre sont des aminoglycosides, et 41 et 25 peuvent être classés en glycosides et triglycérides, respectivement. Toutes les structures chimiques sont illustrées à la figure 2. Les PhG sont généralement présentés avec les propriétés structurelles, notamment (1) le disaccharide phényléthanoïde agit comme squelette; (2) le fragment sucre est composé de glucose et de rhamnose avec une liaison Rha (1 → 3) Glc ; (3) le substitut tel que le groupe coumaroyle ou caféoyle se lie directement au résidu de glucose via le site C-4 ou C-6 ; (4) en ce qui concerne un glycoside de trisaccharide donné, un résidu de glucose ou de rhamnose supplémentaire se produit généralement au site C‐6 du résidu de glucose interne ; et (5) l'acétyltransférase attaque généralement le site C‐2 du glucose interne pour donner naissance à une substitution acétyle supplémentaire.

3.2|Glycosides de benzyle

La différence entre un glycoside de benzyle donné et PhG se produit juste au remplacement d'un groupe phénéthyle par un fragment benzyle. Jusqu'à présent, six composés (Figure 3) appartenant à ce groupe chimique, au total, ont été identifiés à partir deCistancheplantes, dont trois glycosides de benzyle (p. ex. salsaside A, salsaside B et salsaside Ca/Cb)Cistanchesalsa, et quatre (à savoir salsa côté B, 3,4‐diméthoxybenzyl‐‐D‐glucoside, 4‐hydroxy benzyl‐‐D‐glucoside et benzylglucopyranoside) deCistanchedésertique. Leurs structures sont généralement caractérisées par le fait que le résidu de glucose se lie directement à l'aglycone de l'alcool benzylique via le carbone anomérique et qu'une substitution coumaroyle ou caféoyle se produit généralement au site C-4 ou C-6 du résidu de glucose.

3.3|Iridoïdes et glycosides iridoïdes

En effet, les iridoïdes et glycosides iridoïdes sont largement distribués dans le règne végétal, et leur présence dansCistancheplantes a également été révélé. Au total, 26 composés de ce type, dont quatre iridoïdes et 22 glycosides iridoïdes, ont été isolés à ce jour à partir deCistancheespèces (tableau 2; figures 4 et 5). Ils portent généralement les propriétés structurelles suivantes : (1) la substitution glucosyle se produit au site C-1 du squelette iridoïde de l'aglycone ; (2) les protons H‐5 et H‐9 présentent généralement une configuration ‐ ; (3) les groupes hydroxyle sont généralement situés aux sites C‐8 et C‐10 ; et (4) parfois, une déshydratation se produit pour les groupes hydroxy de C‐10 et C‐1 (ou C‐3) pour produire une sous-structure époxy.

3.4|Monoterpènes et glycosides monoterpéniques

Un couple de monoterpènes avec des glycosides monoterpéniques, sept au total, tels que 8‐hydroxygeraniol‐1‐O‐‐D‐glucopyranoside (103), kankanoside E (104), (2E,6Z)‐8‐‐D‐glucopyranosyloxy ‐2,6‐dimethyl‐2,6‐octadecenoic acid (105), 8‐hydroxygeraniol‐8‐O‐ ‐D‐glucopyranoside (106), betulalbuside A (107), (2E,6R)‐8‐hydroxy‐2 L'acide ,6‐diméthyl‐2‐octanoïque (108) et le 8‐hydroxygéraniol (109) ont également été signalés dansCistanchevégétaux. Les structures chimiques comprenant deux monoterpènes et cinq glycosides monoterpéniques sont illustrées à la figure 6.

3.5|Lignanes et glycosides de lignanes

En tant que principaux éléments constitutifs des parois cellulaires végétales, les lignanes et les glycosides de lignanes peuvent être trouvés dans la plupart des herbes. Deux lignanes ainsi que 14 glycosides de lignanes ont été caractérisés de loinCistancheplantes (figures 7 et 8). La plupart sont des lignanes ditétrahydrofurannes. Il est intéressant de mentionner que les distributions des lignanes et glycosides de lignanes peuvent être significativement améliorées accompagnées de la lignification des tiges après la floraison en mai.

3.6|Oligosaccharides et leurs esters

Comme décrit ci-dessus, les saccharides, le groupe coumaroyl/caféoyle et le groupement phénéthyle sont les éléments constitutifs des PhG. Lorsque le groupement phénéthyle et/ou les groupes coumaroyle/caféoyle sont absents, des saccharides et leurs esters peuvent être formés. Comme prévu, plusieurs de ces composants, 11 au total, ont été identifiés à partir deCistancheplantes, dont le cistanoside F (126), le cistanoside I (127), le cistantubulose A1 (128), le cistantubulose A2 (129), le kankanose (130) (Figure 9), le D‐glucose (131), le D‐fructose (132), galactitol (133), D-mannitol (134), saccharose (135) et acide 2S,3S,4S-trihydroxypentanoïque (136). Cependant, la présence de galactitol dansCistancheplantes a été répudiée par Liu et al. en faisant correspondre le graphique de répartition avec le composé authentique de D‐mannitol.

3.7|Polysaccharides

Dans les années 1990, les recherches concernant les saccharides se sont principalement concentrées sur la purification et la caractérisation compositionnelle des monosaccharides. Depuis quelques années, les acquis des techniques chromatographiques et spectroscopiques modernes bénéficient à la caractérisation des polysaccharides et de leurs dérivés. Jusqu'à présent, un total de 14 polysaccharides ont été identifiés à partir deCistanchedésertique(Tableau 3), à savoir le polysaccharide pectique P1 (137), le polysaccharide pectique P2 (138), le polysaccharide pectique P3 (139), le cistan A (140), le mannoglucane (141), l'arabinogalactane (ACDP‐2, 142 ), glucane linéaire (CDP‐4, 143), glucane‐1 (144), glucane‐2 (145),glucane‐3 (146), SPA (147), CDA‐1A (148), polysaccharide RG‐I ( CDA‐3B, 149) et CDA‐0.05 (150).75

De plus, certains autres composants contenant un atome d'azote, tels que l'adénosine (151), l'acide 2, 5‐dioxo‐4‐imidazolidinyl‐carbamique (152), le 2‐méthanol‐5‐hydroxy‐pyridine (153), le succinimide (154) , le nicotinamide (155), la bétaïne (156), l'ester méthylique de N, N-diméthyl glycine (157) et l'allantoïne (158), ont également été identifiés à partir deCistancheplantes et leurs structures chimiques sont présentées à la figure 10.

Cistanche désertique

4|ANALYSES QUALITATIVES ET QUANTITATIVES APPROFONDIES DES COMPOSANTS CHIMIQUES

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De: 'CistanchesHerbe, d'une espèce en voie de disparition à une grande marque deChinoisMédicament' parChanson Yuelin^1,2et al

---Med Res Rev. 2021 ;41:1539–1577. wileyonlinelibrary.com/journal/med © 2021 Wiley Périodiques LLC DOI : 10.1002/med.21768