Centella asiatica (L.) Urban: Från traditionell medicin till modern medicin med neuroprotektiv potential

Förekomst av flera flavonoidderivat såsom quercetin, kaempferol, patuletin, rutin, apigenin, castilliferol (figur 3), castillicetin och myricetin har rapporterats i C. asiatica , medan isolering av polysackarider (t.ex, centellos), polyacetylener (t.ex. kadinol, acetoxicentellinol, centellin, centellicin och asiaticin), steroler (t.ex. 11-oxoheneicosanil-cyklohexan, dotriacont-8-en-1-olsyra, sitosterol 3-O-β-glukosid, stigmasterol 3-O-β-glukosid och castasteron) och fenoliska syror (t.ex, rosmarinsyra, 3,5-di-O-caffeoilkinesyra, 1,5-di-O-caffeoilkinesyra, 3,4-di-O-caffeoilkinesyra, 4,5-di-O-caffeoilkinesyra, ettacrynsyra, klorogensyra och isoklorogensyra ) har också identifierats i denna art. I vår kvantitativa studie av C. asiatica av turkiskt ursprung genom HPLC rapporterade vi att det fanns flera fenoliska syror, t.ex. p-hydroxibensoesyra, vaniljsyra, p-kumarsyra, o-kumarsyra och transcinnaminsyra .

Figure 3

Castilliferol.

Figure 4

Isochlorogenic acid.

On the other hand, only a few studies have described the chemical composition of the essential oils obtained from C. asiatica from Japan, South Africa, and Thailand, which mainly consisted of monoterpene and sesquiterpene derivatives . In our work, we examined the essential oil composition of C. asiatica cultivated in Turkey by GC-MS for the first time and identified α-copaene as the major component .

3. Neuroprotective Activity of C. asiatica

3.1. In vitro-studier

C. asiatica (gotu kola) är en känd växtart för sin traditionella användning i ayurvedisk och kinesisk medicin , och dess positiva effekter på hjärnans åldrande har i allmänhet tillskrivits dess två huvudsakliga triterpen-saponosider; asiatik- och madecassosider samt deras heterosider; asiaticosid respektive madecassosid. Växtens hydroalkoholiska extrakt testades till exempel in vitro mot acetylkolinesteras (AChE), ett nyckelenzym som spelar en avgörande roll för Alzheimers sjukdom (AD). Eftersom man i hjärnan hos patienter med Alzheimers sjukdom har konstaterat en brist på acetylkolin (ACh), som hydrolyseras av AChE, har hämning av AChE och dess systerenzym butyrylkolinesteras (BChE) blivit en rationell måltavla för utveckling av läkemedel mot Alzheimers sjukdom. Extraktet visade sig hämma AChE med 50 % av inhiberingsgraden vid en koncentration på 150 μg/ml med Ellmans spektrofotometriska metod . I vår studie om etanolextrakten som framställts från luftdelar av C. asiatica av både turkiskt och indiskt ursprung tillsammans med det standardiserade gotu kola-extraktet (som innehåller 10,78 % av total asiaticosid och madecassosid) som importerats från Kina, undersökte vi komparativt den hämmande potentialen hos dessa tre extrakt mot AChE, BChE och tyrosinas (TYRO) vid koncentrationer på 50, 100 och 200 μg/ml . Eftersom kolinesteraser är viktiga enzymer för behandling av Alzheimers sjukdom har TYRO blivit en viktig måltavla för Parkinsons sjukdom (PD) eftersom detta enzym spelar en roll i neuromelaninbildningen i den mänskliga hjärnan och kan ha betydelse för förekomsten av dopaminneurotoxicitet i samband med neurodegeneration i samband med PD . Enligt våra resultat vid 200 μg/mL var det endast det standardiserade extraktet som inhiberade AChE (%), medan etanolextrakten från växtproverna från Turkiet och Indien utövade % och % mot BChE respektive en anmärkningsvärd hämning mot TYRO (% och %, respektive).

Awad et al. undersökte den hämmande egenskapen hos C. asiatica-extrakt mot glutaminsyradekarboxylas (GAD) och γ-aminosmörsyratransaminas (GABA-T), som är de enzymer som ansvarar för GABA-metabolismen, och fann att extraktet stimulerade aktiviteten hos GAD med över 40 % . Å andra sidan visade sig blattextraktet från C. asiatica, som växer i Kina, ge neuroprotektion genom att öka fosforyleringen av det cykliska AMP- svarselementbindande proteinet (CREB) i neuroblastomceller i (1-42)-proteiner som finns i de amyloida plack som förekommer i hjärnan hos patienter med Alzheimers sjukdom . I en annan studie undersöktes effekten av växtens vattenhaltiga bladextrakt på monomerer eller oligomerer som leder till bildning av (1-42)-proteiner vid Alzheimers sjukdom via aggregering med hjälp av både thioflavin-T-test och transmissionselektronmikroskop, men det observerades att det inte orsakade någon hämning av aggregeringen av monomerer och oligomerer. Den hämmande effekten av det vattenhaltiga extraktet av C. asiatica som innehöll 84 % asiaticosid testades genom radioenzymatisk analys mot fosfolipas A2 (PLA2), som spelar roll vid neuropsykiatriska sjukdomar. Resultaten visade att extraktet kunde hämma Ca2+-oberoende PLA2 och cytosoliskt PLA2. Växtens etanolextrakt observerades orsaka en ökning av neuritutvecklingen i mänskliga SH-SY5Y-cellinjer vid en koncentration på 100 μg/mL, medan dess vattenhaltiga extrakt inte ledde till någon ökning i samma celler . Därefter testades även underfraktionerna av etanolextraktet ytterligare i samma test för neuritutveckling, och den mest effektiva underfraktionen visade sig ha en opolär kemisk natur. Enligt resultaten av den studien drog författarna slutsatsen att C. asiatica-extrakt kan vara fördelaktigt för att förebygga neuronala skador.

Lee et al. studerade den neuroprotektiva potentialen hos trettiosex derivat av asiatsyra som framställts genom olika strukturella modifieringar och som testades i primära cellkulturer bestående av kortikala neuroner från råttor som utsattes för glutamat, vilket är känt som ett neurotoxin . Tre av föreningarna uppvisade högre skyddande aktivitet än asiatsyra i sig och minskade också signifikant produktionen av glutamatinducerad kväveoxid (NO) samt nivåerna av glutation, glutationperoxidas och vissa andra relaterade enzymer.

3.2. In Vivo-studier

Neuroprotektiv effekt av C. asiatica och dess viktigaste triterpen-saponosider har studerats ingående genom olika experimentella modeller på djur, t.ex. passiv undvikande och förhöjt-plus-labyrint-test för minnesförbättrande effekt . En undersökning utfördes på råttor för att fastställa effekten av det vattenhaltiga extraktet av C. asiatica på intracerebrovaskulärt streptozocin-inducerat minne i samband med sporadisk typ av Alzheimers sjukdom genom att applicera extraktet i doser på 100, 200 och 300 mg/kg (b.w.) och mäta vissa parametrar för oxidativ stress, t.ex. glutation, superoxiddismutas (SOD) och katalas (CAT) . Medan en tydlig dosberoende förbättring observerades i minnesrelaterade beteenden i den råttgrupp som fick extraktet i dosen 200 mg/kg (b.w.), registrerades en allvarlig minskning av malondialdehyd (MDA) och en ökning av glutation- och CAT-nivåerna, vilket ledde till att författarna slutligen föreslog att C. asiatica-extraktet har en positiv effekt på minnet som också är relaterad till dess anmärkningsvärda antioxidanteffekt. Samma forskargrupp utsatte detta extrakt för beteendetester för passiv undvikande och spontan lokomotorisk aktivitet med hjälp av pentylenetetrazol-(PTZ-) inducerad minnesförlust hos råttor i doser på 100 och 300 mg/kg (b.w.) . Efter beteendetesterna bestämdes MDA- och glutationnivåerna i råttornas hjärnor som markörer för oxidativ stress, vilket i hög grad bidrar till neurodegeneration. Följaktligen orsakade extrakten i de testade doserna en anmärkningsvärd förbättring av alla testparametrar.

I en annan studie av Rao et al. undersöktes den förstärkande effekten av C. asiatica-extraktet på inlärning och minne under 15 dagar i doser på 200, 500, 700 och 1000 mg/kg (b.w.) genom oral administrering till möss. Test av öppen yta, ljus/mörkrumsfack och radiell armerad labyrint användes som experimentella modeller, medan AChE-aktivitet och utveckling av dendritisk arborisering beaktades som biokemiska markörer. Enligt resultaten uppvisade extraktet en förbättrande effekt i radialarmat labyrinttest, medan det inte orsakade någon förändring av den lokomotoriska aktiviteten. Å andra sidan resulterade administrering av extraktet i en ökning av AChE-aktiviteten och dendritisk arborisering i CA3-neuroner belägna i hippocampus. Författarna drog således slutsatsen att extrakten kan påverka neuronal morfologi positivt, särskilt hos unga vuxna möss. I en liknande studie utförd av samma forskare gavs det färska bladextraktet av C. asiatica till vuxna möss i doser på 2, 4 och 6 ml/kg under 2, 4 respektive 6 veckor . Efter dessa perioder undersöktes mössens borttagna hjärnor i mikroskop, vilket pekade på bevis för att extraktet som gavs i dosen 6 mL/kg under 6 veckor orsakade en betydande ökning av dendritisk arborisering i neuroner. Dessa författare kom till en annan liknande slutsats att saften som erhålls genom att pressa de färska bladen av C. asiatica som testades i samma experimentella modell på möss också ökade dendritisk arborisering . Dessutom visade sig C. asiatica-extrakt minska nivåerna av β-amyloidplack i hippocampus hos möss .

Shinomol och Muralidhara undersökte effekten av C. asiatica-extrakt mot oxidativ stress och mitokondriell dysfunktion inducerad av 3-nitropropionsyra, ett svampbaserat neurotoxin, i hjärnan hos manliga prepubertala möss, och extraktet visade sig minska oxidativ stress anmärkningsvärt genom att påverka parametrar som MDA och radikala syrearter . I en relaterad studie på råttor rapporterades C. asiatica-extrakt ha en skyddande effekt mot mitokondriell skada som uppstod vid PD genom att förbättra parametrarna för oxidativ stress . Den antikonvulsiva effekten av råmaterialet och extrakten från C. asiatica, även känd som ”brahmi” på hinduiska, fastställdes i PTZ-inducerad krampmodell hos råttor och jämfördes med fenitoin som referensläkemedel . Uppgifterna visade att växtens råmaterial utövade en mild antikonvulsiv effekt vid en dos på 500 mg/kg, medan metanolextraktet hade en bättre effekt än råmaterialet vid den tredje och sjätte timmen. Extraktet som beretts med propylenglykol gav också en dosberoende antikonvulsiv aktivitet vid 500 och 1000 mg/kg (b.w.) doser. På samma sätt visade Ganachari et al. in vivo antikonvulsiv effekt av det hydroalkoholiska extraktet av C. asiatica mot PTZ- och stryknininducerade opistotonus-kramper vid 100 mg/kg (b.w.) . Dessutom observerades att extraktet minskade lipidperoxidation och spontan lokomotorisk aktivitet, medan det förstärkte pentobarbitalinducerad sömnlängd och diazepaminducerad hyperaktivitet. I en annan artikel administrerades etylacetatfraktionen av C. asiatica samt kombinationen av fraktionen med vissa antiepileptiska läkemedel, inklusive fenitoin, valproat och gabapentin, individuellt intraperitonealt till möss med konvulsioner inducerade av PTZ och man fann att kombinationerna orsakade en additiv effekt som gav en högre antikonvulsiv aktivitet än vart och ett av läkemedlen. Dessutom fastställdes fraktionens och varje kombinations neurotoxicitet genom rotarodtest, och kombinationen av extraktet med gabapentin var mindre neurotoxisk. Mot bakgrund av dessa bevis konstaterade författarna att gemensam användning av etylacetatfraktionen av C. asiatica tillsammans med epilepsiläkemedel kan vara fördelaktigt för epileptiska patienter. I en annan studie rapporterade De Lucia et al. antikonvulsiva och sedativa aktiviteter hos det hydroalkoholiska extraktet av C. asiatica hos råttor med hjälp av modellerna elevated-plus labyrint och PTZ-inducerad konvulsion, och extraktet visade sig också ha låg toxicitet vid kronisk applicering med ett LD50-värde på 675 mg/kg (b.w.). Antikonvulsiv aktivitet hos hexan-, kloroform-, etylacetat-, vatten- och n-butanolextrakt som framställts från C. asiatica bestämdes med hjälp av PTZ-inducerad konvulsionsmodell hos manliga Wistar-råttor, och effekten av extrakten undersöktes också på Na+/K+-, Mg2+- och Ca2+-ATPase-aktivitet . Resultaten pekade på en ökning av aktiviteten hos de tre typerna av ATPaser i de grupper som fick extrakt tillsammans med antikonvulsiv aktivitet. Anxiolytisk aktivitet hos hexan-, etylacetat- och metanolutdragen av C. asiatica och asiaticosid testades med hjälp av modellerna elevated-plus labyrint, open area, social interaktion, lokomotorisk aktivitet och new cage hos råttor . Resultaten visade att endast metanol- och etylacetatutdragen av växten tillsammans med asiaticosid uppvisade anxiolytisk aktivitet i labyrinttestet. I en annan artikel tillskrevs den lugnande effekten av C. asiatica huvudsakligen brahmosid och brahminosid, triterpenderivaten, medan den anxiolytiska aktiviteten föreslogs delvis bero på interaktionen med cholecystokininreceptorer (CCKB), en grupp G-protein-kopplade receptorer som anses kunna spela en potentiell roll i moduleringen av ångest, nociception och minne.

C. asiatica-extrakt administrerades oralt till gamla råttor under 60 dagar i en dos på 300 mg/kg (b.w.) per dag, och cortex, hypotalamus, striatum, cerebellum och hippocampus-regionerna i råttornas hjärnor undersöktes med avseende på lipidperoxidation och proteinkarbonyl (PCO)-innehåll . Forskarna gjorde ett uttalande om att extraktet kan visa en neuroprotektiv effekt hos gamla råttor genom att åstadkomma en signifikant minskning av PCO-innehållet och lipidperoxidation. Den radikalavskiljande effekten av kloroform-metanol (4:1)-extraktet av växten undersöktes i mononatriumglutamatbehandlade Sprague-Dawley-kvinnliga råttor i doser på 100 och 200 mg/kg . Efter extraktförvaltningen observerades en signifikant ökning av SOD- och CAT-nivåerna, medan glutathionnivån inte påverkades. Flora och Gupta rapporterade att flavonoidfraktionen från C. asiatica uppvisade en skyddande effekt mot blyacetatinducerad neurotoxicitet hos möss genom antioxidativa mekanismer . I en annan artikel visades asiatsyra, ett av de viktigaste triterpenderivaten i C. asiatica, som administrerades oralt i doser på 30, 75 och 165 mg/kg (b.w.), ha neuroprotektiva egenskaper hos möss med permanent cerebral ischemi genom att utvärdera infarktvolym och beteendeförändringar mellan den första och sjunde dagen . I samma studie undersöktes föreningen dessutom i HT-22-celler som utsattes för syrgasglukos när det gäller cellens livskraft och mitokondriernas membranpotential. Asiatisk syra minskade avsevärt infarktvolymen med 60 % och 26 % vid den första och sjunde dagen, vilket förbättrade den neurologiska statusen 24 timmar efter ischemi. Författarna drog slutsatsen att asiatsyra, som i viss mån kan medieras genom minskad permeabilitet av blod-hjärnbarriären samt minskning av mitokondriella skador, skulle kunna vara användbar för behandling av cerebral ischemi.

Sannolik förbättrande effekt av C. asiatica-extrakt vid 150 och 300 mg/kg (p.o.) doser utvärderades mot colchicininducerat minne med hjälp av Morris water maze och plus-maze prestationstester hos manliga Wistar-råttor samt parametrar för oxidativ skada såsom lipidperoxidation, nitrit, reducerat glutation, glutation-S-transferas, SOD, och som en biokemisk parameter, AChE-aktivitet . Den 25-dagars kroniska administreringen av extraktet orsakade en signifikant förbättring av minnet och oxidativa skadeparametrar tillsammans med AChE-aktivitet. Å andra sidan utövade asiaticosid från C. asiatica en neuroprotektiv effekt mot PD genom att vända neurotoxicitet inducerad av 1-metyl-4-fenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) hos råttor via balanserande dopamin- och antioxidantmekanism .

Antidepressiv aktivitet av C. asiatica utvärderades med hjälp av dess triterpenfraktion i hjärnans cortex, hippocampus och thalamus-regioner hos råttor genom att bestämma kortikosteronnivåerna . Triterpenfraktionen skapade en momentan minskning av kortikosteronnivån och en anmärkningsvärd ökning av mängden monoaminrelaterade neurotransmittorer.

3.3. Kliniska studier

Även om många in vivo-studier har utförts om C. asiaticas centralnervösa system- (CNS-) relaterade effekter, har litteraturstudien avslöjat förekomsten av endast ett begränsat antal kliniska studier med denna art. Resultaten av en tidig dubbelblind klinisk studie på barn med mentalbrist 1977 visade att en statistiskt signifikant förbättring registrerades hos barnen under den tredje och sjätte månaden efter administrering av C. asiatica.

Möjlig effekt av det kapslade vattenhaltiga extraktet av C. asiatica. asiatica standardiserad för att innehålla 29,9 mg/g garvsyra, 1,09 mg/g asiaticosid och 48,89 mg/g asiatsyra fastställdes i en randomiserad, dubbelblind och placebokontrollerad klinisk studie som utfördes på 28 friska och äldre frivilliga bestående av 4 män och 24 kvinnor med en genomsnittsålder på i Thailand . Extraktet gavs till försökspersonerna en gång om dagen i doser om 250, 500 och 750 mg under 2 månader, och deras kognitiva förmåga utvärderades med hjälp av olika parametrar med hjälp av datorstödda tekniker. Resultaten visade att den högsta dosen av C. asiatica-extrakt som testades i den här studien hade en kognitionshöjande effekt. I en liknande studie undersökte Dev et al. effekten av det kapslade C. asiatica-extraktet på den kognitiva förmågan med totalt 41 friska personer i medelåldern, bestående av 22 kvinnor och 19 män. Extraktet gavs till försökspersonerna i en kapsel en gång om dagen under två månader. Den kognitiva prestandan mättes med Woodcock-Johnson Cognitive Abilities Test III (WJCAT III), och extraktet visade sig ha en anmärkningsvärt positiv inverkan på alla försökspersoner. En nyligen genomförd klinisk studie bestående av 60 äldre personer med en genomsnittsålder på 65 år med mild kognitiv brist visade att C. asiatica-extrakt som administrerades i en dos på 500 mg två gånger dagligen under 6 månader ledde till en signifikant kognitiv förbättring enligt Mini Mental State Examination (MMSE) poängsättning .

4. Försiktighetsåtgärder

Även om C. asiatica är ett av de mest sålda växtbaserade läkemedlen på grund av dess anmärkningsvärda farmakologiska effekter, bör vissa försiktighetsåtgärder vidtas för denna växt. Den har varit känd för att vara säker när den tas i de rekommenderade doserna; hudirritation och kontaktdermatit har dock rapporterats i vissa fall . I en mycket tidig artikel från 1969 uppgavs den totala saponosidfraktionen som innehåller brahminsyra och dess derivat från växten orsaka infertilitet i ett experiment som utfördes på spermier från människor och råttor. I överensstämmelse med denna artikel bekräftade Newall et al. också att infertilitet observerades hos honmöss efter oral administrering av C. asiatica . Ett annat resultat pekade på det faktum att kronisk behandling med C. asiatica kan framkalla spontan abort hos gravida kvinnor . Eftersom växten kan ge upphov till en höjning av blodsocker- och lipidnivåerna bör diabetespatienter och hyperlipidemiska patienter överväga att ta preparat av C. asiatica . I korthet kan man säga att den maximala längden för användning av C. asiatica-preparat är 6 veckor, och att det behövs minst 2 veckors uppehåll efter varje långvarig användning. Även om ingen läkemedelsinteraktion hittills har rapporterats för denna växt rekommenderas gravida och ammande kvinnor att undvika att använda denna örtmedicin.

5. Slutsats

C. asiatica, allmänt känd som ”gotu kola”, är en ansedd medicinalväxt för sina olika farmakologiska effekter gynnsamma för människors hälsa. Förutom dess potenta sårläkningsförmåga har ett antal studier beskrivit växtens anmärkningsvärda skyddseffekt mot flera sjukdomar i CNS. Biologiska effekter av C. asiatica har i allmänhet tillskrivits de viktigaste triterpenderivaten, däribland asiatsyra, madecassosyra, asiaticosid, madecassosid och brahminsyra. Växtens neuroprotektiva effekt har föreslagits bero på olika mekanismer, varav de flesta har hänvisat till positiva influenser på parametrar för oxidativ stress.