คำอธิบายสั้น ๆ :
ตำรายาจีน (ฉบับปี 2020) กำหนดว่าสารสกัดเมทานอลของ YCH ไม่ควรน้อยกว่า 20.0% [2] โดยไม่ได้ระบุตัวบ่งชี้การประเมินคุณภาพอื่น ๆ ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าปริมาณสารสกัดเมทานอลจากตัวอย่างธรรมชาติและตัวอย่างที่เพาะเลี้ยงเป็นไปตามมาตรฐานเภสัชตำรับ และไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างตัวอย่างทั้งสอง ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างด้านคุณภาพที่ชัดเจนระหว่างตัวอย่างธรรมชาติและตัวอย่างที่เพาะเลี้ยงตามดัชนีดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ปริมาณสเตอรอลรวมและฟลาโวนอยด์รวมในตัวอย่างธรรมชาติสูงกว่าตัวอย่างที่เพาะเลี้ยงอย่างมีนัยสำคัญ การวิเคราะห์เมตาโบโลมิกเพิ่มเติมเผยให้เห็นความหลากหลายของเมตาบอไลต์ระหว่างตัวอย่างธรรมชาติและตัวอย่างที่เพาะเลี้ยง นอกจากนี้ ยังได้มีการคัดกรองเมตาบอไลต์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ 97 ชนิด ซึ่งระบุไว้ในตารางเสริม S2ในบรรดาสารเมแทบอไลต์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเหล่านี้ ได้แก่ β-sitosterol (รหัสประจำตัวคือ M397T42) และอนุพันธ์ของเคอร์ซิติน (M447T204_2) ซึ่งมีรายงานว่าเป็นสารออกฤทธิ์ ส่วนประกอบที่ไม่เคยมีการรายงานมาก่อน เช่น ไตรโกเนลลีน (M138T291_2), เบทาอีน (M118T277_2), ฟัสติน (M269T36), โรทีโนน (M241T189), อาร์คติน (M557T165) และกรดโลแกนิก (M399T284_2) ก็รวมอยู่ในสารเมแทบอไลต์ที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบเหล่านี้มีบทบาทหลากหลายในการต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ กำจัดอนุมูลอิสระ ต้านมะเร็ง และรักษาภาวะหลอดเลือดแดงแข็งตัว ดังนั้นจึงอาจเป็นสารออกฤทธิ์ใหม่ที่คาดว่าจะเป็นในยา YCH ปริมาณของสารออกฤทธิ์เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพและคุณภาพของสารยา [7] โดยสรุป สารสกัดเมทานอลซึ่งเป็นดัชนีประเมินคุณภาพเพียงชนิดเดียวของ YCH ยังมีข้อจำกัดบางประการ และจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องหมายคุณภาพที่เฉพาะเจาะจงยิ่งขึ้น พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสเตอรอลทั้งหมด ฟลาโวนอยด์ทั้งหมด และเนื้อหาของสารเมตาบอไลต์ที่แตกต่างกันอื่นๆ ระหว่าง YCH จากธรรมชาติและ YCH ที่เพาะเลี้ยง ดังนั้นจึงอาจมีความแตกต่างด้านคุณภาพระหว่าง YCH เหล่านี้อยู่บ้าง ในขณะเดียวกัน ส่วนประกอบสำคัญที่ค้นพบใหม่ใน YCH อาจเป็นค่าอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการศึกษาพื้นฐานการทำงานของ YCH และการพัฒนาแหล่งทรัพยากร YCH ต่อไป
ความสำคัญของวัตถุดิบยาแท้ได้รับการยอมรับมานานแล้วในภูมิภาคเฉพาะของแหล่งกำเนิดยาสมุนไพรจีนที่มีคุณภาพเยี่ยม
8]. คุณภาพสูงเป็นคุณสมบัติสำคัญของวัตถุดิบยาแท้ และถิ่นที่อยู่ก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของวัตถุดิบดังกล่าว นับตั้งแต่ YCH เริ่มถูกนำมาใช้เป็นยา YCH ป่าก็ถูกครอบครองโดย YCH มานานแล้ว หลังจากการนำ YCH เข้ามาและเลี้ยงในมณฑลหนิงเซี่ยอย่างประสบความสำเร็จในช่วงทศวรรษ 1980 แหล่งที่มาของวัตถุดิบยา Yinchaihu ก็ค่อยๆ เปลี่ยนจาก YCH ป่ามาเป็น YCH ที่เพาะปลูก จากการศึกษาแหล่ง YCH ก่อนหน้านี้ [
9] และจากการสำรวจภาคสนามของกลุ่มวิจัยของเรา พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่กระจายตัวของวัตถุดิบยาสมุนไพรที่เพาะปลูกและวัตถุดิบยาป่า YCH ป่าส่วนใหญ่กระจายตัวอยู่ในเขตปกครองตนเองหนิงเซี่ยหุย มณฑลส่านซี ติดกับเขตแห้งแล้งของมองโกเลียในและตอนกลางของหนิงเซี่ย โดยเฉพาะอย่างยิ่งทุ่งหญ้าทะเลทรายในพื้นที่เหล่านี้เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของ YCH ในทางตรงกันข้าม YCH ที่เพาะปลูกส่วนใหญ่กระจายตัวอยู่ทางตอนใต้ของพื้นที่กระจายตัวของวัตถุดิบยาป่า เช่น อำเภอถงซิน (เขตเพาะปลูก I) และพื้นที่โดยรอบ ซึ่งกลายเป็นฐานการเพาะปลูกและการผลิตที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน และอำเภอเผิงหยาง (เขตเพาะปลูก II) ซึ่งตั้งอยู่ทางตอนใต้และเป็นพื้นที่ผลิต YCH ที่เพาะปลูกอีกแห่งหนึ่ง นอกจากนี้ แหล่งที่อยู่อาศัยของพื้นที่เพาะปลูกทั้งสองแห่งข้างต้นไม่ใช่ทุ่งหญ้าทะเลทราย ดังนั้น นอกจากรูปแบบการผลิตแล้ว ยังมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแหล่งที่อยู่อาศัยของ YCH ป่าและ YCH ที่เพาะปลูก แหล่งที่อยู่อาศัยเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพของวัตถุดิบยาสมุนไพร ถิ่นที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อการก่อตัวและการสะสมของสารเมตาบอไลต์รองในพืช ส่งผลให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์ทางยาได้รับผลกระทบ
10,
11] ดังนั้น ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดและสเตอรอลทั้งหมด และการแสดงออกของเมตาบอไลต์ 53 ชนิดที่เราพบในการศึกษานี้อาจเป็นผลมาจากการจัดการภาคสนามและความแตกต่างของถิ่นที่อยู่อาศัย
หนึ่งในปัจจัยหลักที่สภาพแวดล้อมมีอิทธิพลต่อคุณภาพของวัตถุดิบทางยาคือการสร้างความเครียดให้กับพืชต้นทาง ความเครียดจากสภาพแวดล้อมในระดับปานกลางมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นการสะสมของสารเมตาบอไลต์ทุติยภูมิ [
12,
13สมมติฐานสมดุลการเจริญเติบโต/การแยกตัวระบุว่า เมื่อมีสารอาหารเพียงพอ พืชจะเจริญเติบโตเป็นหลัก ในขณะที่เมื่อขาดสารอาหาร พืชจะแยกตัวเป็นหลักและผลิตเมแทบอไลต์รองมากขึ้น
14] ความเครียดจากภัยแล้งที่เกิดจากการขาดน้ำเป็นความเครียดทางสิ่งแวดล้อมหลักที่พืชในพื้นที่แห้งแล้งต้องเผชิญ ในการศึกษานี้ พบว่าสภาพน้ำของ YCH ที่เพาะปลูกมีปริมาณมากกว่า โดยมีปริมาณน้ำฝนรายปีสูงกว่า YCH ตามธรรมชาติอย่างมีนัยสำคัญ (ปริมาณน้ำสำหรับ YCH ที่เพาะปลูก I สูงกว่า YCH ตามธรรมชาติประมาณ 2 เท่า และ YCH ที่เพาะปลูก II สูงกว่า YCH ตามธรรมชาติประมาณ 3.5 เท่า) นอกจากนี้ ดินในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติเป็นดินทราย แต่ดินในพื้นที่เพาะปลูกเป็นดินเหนียว เมื่อเปรียบเทียบกับดินเหนียว ดินทรายมีความสามารถในการกักเก็บน้ำต่ำและมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเครียดจากภัยแล้งมากขึ้น ในขณะเดียวกัน กระบวนการเพาะปลูกมักมีการรดน้ำควบคู่ไปด้วย ดังนั้นระดับความเครียดจากภัยแล้งจึงต่ำ YCH ตามธรรมชาติเติบโตในถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติที่แห้งแล้งและรุนแรง ดังนั้นจึงอาจได้รับความเครียดจากภัยแล้งที่รุนแรงกว่า
การควบคุมความเข้มข้นของออสโมซิสเป็นกลไกทางสรีรวิทยาที่สำคัญที่พืชใช้ในการรับมือกับความเครียดจากภาวะแห้งแล้ง และอัลคาลอยด์เป็นตัวควบคุมออสโมซิสที่สำคัญในพืชชั้นสูง [
15] บีเทนเป็นสารประกอบแอมโมเนียมควอเทอร์นารีอัลคาลอยด์ที่ละลายน้ำได้ และสามารถทำหน้าที่เป็นสารป้องกันออสโมติก ความเครียดจากภาวะแล้งสามารถลดศักยภาพออสโมติกของเซลล์ ในขณะที่สารป้องกันออสโมติกช่วยรักษาและคงโครงสร้างและความสมบูรณ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพ และบรรเทาความเสียหายที่เกิดจากความเครียดจากภาวะแล้งต่อพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ
16] ตัวอย่างเช่น ภายใต้ความเครียดจากภัยแล้ง ปริมาณเบทาอีนในหัวบีทและ Lycium barbarum เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ [
17,
18] ไตรโกเนลลีนเป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ และภายใต้สภาวะแห้งแล้ง ไตรโกเนลลีนสามารถยืดระยะเวลาของวัฏจักรเซลล์พืช ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ และนำไปสู่การหดตัวของปริมาตรเซลล์ การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของสารละลายในเซลล์ช่วยให้พืชสามารถควบคุมออสโมซิสและเพิ่มความสามารถในการต้านทานภาวะแห้งแล้ง [
19- เจียเอ็กซ์ [
20] พบว่าเมื่อความเครียดจากภัยแล้งเพิ่มขึ้น Astragalus membranaceus (แหล่งของยาจีนโบราณ) จะผลิตไตรโกเนลลีนมากขึ้น ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมศักยภาพออสโมซิสและเพิ่มความสามารถในการต้านทานความเครียดจากภัยแล้ง ฟลาโวนอยด์ยังแสดงให้เห็นว่ามีบทบาทสำคัญในการต้านทานพืชต่อความเครียดจากภัยแล้งอีกด้วย
21,
22]. การศึกษาจำนวนมากยืนยันว่าความเครียดจากภัยแล้งระดับปานกลางเอื้อต่อการสะสมของฟลาโวนอยด์ Lang Duo-Yong และคณะ [
23] เปรียบเทียบผลกระทบของความเครียดจากภัยแล้งต่อ YCH โดยการควบคุมความสามารถในการอุ้มน้ำในแปลง พบว่าความเครียดจากภัยแล้งยับยั้งการเจริญเติบโตของรากได้ในระดับหนึ่ง แต่ในภาวะเครียดจากภัยแล้งระดับปานกลางและรุนแรง (ความสามารถในการอุ้มน้ำในแปลง 40%) ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดใน YCH เพิ่มขึ้น ขณะเดียวกัน ภายใต้ภาวะเครียดจากภัยแล้ง ไฟโตสเตอรอลสามารถทำหน้าที่ควบคุมความลื่นไหลและการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ ยับยั้งการสูญเสียน้ำ และเพิ่มความต้านทานต่อความเครียด [
24,
25] ดังนั้น การสะสมที่เพิ่มขึ้นของฟลาโวนอยด์ทั้งหมด สเตอรอลทั้งหมด เบตาอีน ไตรโกเนลลีน และเมตาบอไลต์รองอื่นๆ ใน YCH ป่าอาจเกี่ยวข้องกับความเครียดจากภัยแล้งที่มีความรุนแรงสูง
ในการศึกษานี้ ได้ทำการวิเคราะห์การเสริมสมรรถนะวิถี KEGG ของสารเมแทบอไลต์ที่พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง YCH สายพันธุ์ธรรมชาติและสายพันธุ์ที่เพาะเลี้ยง สารเมแทบอไลต์ที่เสริมสมรรถนะนี้ประกอบด้วยสารที่เกี่ยวข้องกับวิถีเมแทบอไลต์ของกรดแอสคอร์เบตและอัลดาเรต การสังเคราะห์อะมิโนแอซิล-tRNA เมแทบอไลต์ของฮิสทิดีน และเมแทบอไลต์ของเบต้า-อะลานีน วิถีเมแทบอไลต์เหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกลไกการต้านทานความเครียดของพืช ในบรรดากลไกเหล่านี้ เมแทบอไลต์ของกรดแอสคอร์เบตมีบทบาทสำคัญในการผลิตสารต้านอนุมูลอิสระของพืช การเผาผลาญคาร์บอนและไนโตรเจน ความต้านทานความเครียด และหน้าที่ทางสรีรวิทยาอื่นๆ
26การสังเคราะห์อะมิโนแอซิล-tRNA เป็นเส้นทางสำคัญในการสร้างโปรตีน [
27,
28] ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนที่ทนต่อความเครียด ทั้งวิถีฮิสทิดีนและเบต้า-อะลานีนสามารถเพิ่มความทนทานของพืชต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมได้ [
29,
30] สิ่งนี้บ่งชี้เพิ่มเติมว่าความแตกต่างของเมตาบอไลต์ระหว่าง YCH ป่าและที่เพาะเลี้ยงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการต้านทานความเครียด
ดินเป็นพื้นฐานทางวัตถุสำหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชสมุนไพร ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแทสเซียม (K) ในดินเป็นธาตุอาหารสำคัญต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช อินทรียวัตถุในดินยังประกอบด้วย N, P, K, Zn, Ca, Mg และธาตุอาหารหลักและธาตุอาหารเสริมอื่นๆ ที่จำเป็นสำหรับพืชสมุนไพร การมีธาตุอาหารมากเกินไปหรือไม่เพียงพอ หรืออัตราส่วนธาตุอาหารที่ไม่สมดุล จะส่งผลต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการ รวมถึงคุณภาพของวัตถุดิบสมุนไพร และพืชแต่ละชนิดมีความต้องการธาตุอาหารที่แตกต่างกัน
31,
32,
33] ตัวอย่างเช่น ความเครียดจากไนโตรเจนในระดับต่ำส่งเสริมการสังเคราะห์อัลคาลอยด์ในพืช Isatis indigotica และเป็นประโยชน์ต่อการสะสมฟลาโวนอยด์ในพืช เช่น Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge และ Dichondra repens Forst ในทางตรงกันข้าม ไนโตรเจนที่มากเกินไปจะยับยั้งการสะสมฟลาโวนอยด์ในพืชชนิดต่างๆ เช่น Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis และ Ginkgo biloba และส่งผลต่อคุณภาพของวัตถุดิบทางยา [
34]. การใช้ปุ๋ยฟอสฟอรัสมีประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณกรดไกลไซร์ไรซิกและไดไฮโดรอะซีโตนในชะเอมเทศอูราล [
35] เมื่อปริมาณการใช้เกิน 0·12 กก.·ม. 2 ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดใน Tussilago farfara จะลดลง [
36] การใช้ปุ๋ยฟอสฟอรัสมีผลเสียต่อปริมาณโพลีแซ็กคาไรด์ในเหง้าโพลีโกนาติซึ่งเป็นยาแผนจีนโบราณ [
37] แต่ปุ๋ยโพแทสเซียมมีประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณซาโปนิน [
38] การใช้ปุ๋ย 450 กก.·ชม.−2 K ได้ผลดีที่สุดต่อการเจริญเติบโตและการสะสมซาโปนินของโสม Panax notoginseng อายุ 2 ปี [
39] ภายใต้อัตราส่วน N:P:K = 2:2:1 ปริมาณรวมของสารสกัดไฮโดรเทอร์มอล ฮาร์พาจิด และฮาร์พาโกไซด์สูงที่สุด [
40] อัตราส่วน N, P และ K ที่สูงมีประโยชน์ต่อการส่งเสริมการเจริญเติบโตของ Pogostemon cablin และเพิ่มปริมาณน้ำมันระเหย อัตราส่วน N, P และ K ที่ต่ำช่วยเพิ่มปริมาณส่วนประกอบหลักที่มีประสิทธิภาพของน้ำมันใบต้น Pogostemon cablin [
41]. YCH เป็นพืชที่ทนต่อดินและแห้งแล้ง และอาจมีความต้องการธาตุอาหารเฉพาะ เช่น N, P และ K ในการศึกษานี้ เมื่อเปรียบเทียบกับ YCH ที่ปลูก พบว่าดินของต้น YCH ป่าค่อนข้างแห้งแล้ง โดยมีปริมาณอินทรียวัตถุ ไนโตรเจนทั้งหมด ฟอสฟอรัสทั้งหมด และโพแทสเซียมทั้งหมด ประมาณ 1/10, 1/2, 1/3 และ 1/3 ของปริมาณในดินของพืชที่ปลูกตามลำดับ ดังนั้น ความแตกต่างของธาตุอาหารในดินอาจเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างสารเมตาบอไลต์ที่ตรวจพบใน YCH ที่ปลูกและ YCH ป่า Weibao Ma และคณะ [
42] พบว่าการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนและปุ๋ยฟอสฟอรัสในปริมาณหนึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของเมล็ดพันธุ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ผลของธาตุอาหารต่อคุณภาพของ YCH ยังไม่ชัดเจน จึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้ปุ๋ยเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัสดุยา
ยาสมุนไพรจีนมีคุณสมบัติ “สภาพแวดล้อมที่เหมาะสมส่งเสริมผลผลิต และสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมปรับปรุงคุณภาพ” [
43]. ในกระบวนการเปลี่ยนผ่านอย่างค่อยเป็นค่อยไปจาก YCH ในป่าสู่ YCH ที่เพาะปลูก ถิ่นอาศัยของพืชได้เปลี่ยนจากทุ่งหญ้าทะเลทรายที่แห้งแล้งและแห้งแล้งไปสู่พื้นที่เกษตรกรรมที่อุดมสมบูรณ์และมีน้ำอุดมสมบูรณ์กว่า YCH ที่เพาะปลูกมีถิ่นอาศัยที่ดีกว่าและให้ผลผลิตสูงกว่า ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการตอบสนองความต้องการของตลาด อย่างไรก็ตาม ถิ่นอาศัยที่ดีกว่านี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในเมแทบอไลต์ของ YCH ว่าสิ่งนี้จะเอื้อต่อการปรับปรุงคุณภาพของ YCH หรือไม่ และจะบรรลุการผลิต YCH คุณภาพสูงผ่านวิธีการเพาะปลูกตามหลักวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
การเพาะเลี้ยงจำลองถิ่นที่อยู่อาศัยเป็นวิธีการจำลองถิ่นที่อยู่อาศัยและสภาพแวดล้อมของพืชสมุนไพรป่า โดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับการปรับตัวในระยะยาวของพืชต่อความเครียดจากสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง
43] โดยการจำลองปัจจัยสิ่งแวดล้อมต่างๆ ที่มีผลต่อพืชป่า โดยเฉพาะถิ่นที่อยู่เดิมของพืชที่ใช้เป็นแหล่งวัตถุดิบยาแท้ แนวทางนี้ใช้การออกแบบทางวิทยาศาสตร์และการแทรกแซงของมนุษย์ที่สร้างสรรค์เพื่อสร้างสมดุลระหว่างการเจริญเติบโตและการเผาผลาญรองของพืชสมุนไพรจีน
43] วิธีการนี้มุ่งหวังที่จะบรรลุการจัดการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาวัสดุยาคุณภาพสูง การเพาะปลูกในแหล่งที่อยู่อาศัยจำลองควรเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิต YCH คุณภาพสูง แม้ว่าพื้นฐานทางเภสัชพลศาสตร์ เครื่องหมายคุณภาพ และกลไกการตอบสนองต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมจะยังไม่ชัดเจน ดังนั้น เราจึงเสนอแนะว่าควรออกแบบทางวิทยาศาสตร์และมาตรการการจัดการภาคสนามในการเพาะปลูกและการผลิต YCH โดยอ้างอิงถึงลักษณะทางสิ่งแวดล้อมของ YCH ป่า เช่น สภาพดินที่แห้งแล้ง แห้งแล้ง และดินทราย ในขณะเดียวกัน นักวิจัยก็หวังว่างานวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับพื้นฐานของวัสดุฟังก์ชันและเครื่องหมายคุณภาพของ YCH มากขึ้น การศึกษาเหล่านี้สามารถให้เกณฑ์การประเมิน YCH ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และส่งเสริมการผลิตคุณภาพสูงและการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างยั่งยืน
