Herbal Drugs

Herbal Drugs: Ethnomedicine to Modern Medicine

K.G. Ramawat (Ed.)

Herbal Drugs: Ethnomedicine

to Modern Medicine

123

Editor

Prof. Dr. K.G. Ramawat

M.L. Sukhadia University

Botany Dept.

Udaipur-313002

India

ISBN: 978-3-540-79115-7 e-ISBN: 978-3-540-79116-4

Library of Congress Control Number: 2008935113

c Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

This work is subject to copyright. All rights are reserved, whether the whole or part of the material is

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987654321

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About the editor

Professor K.G. Ramawat (born in 1952) received his M.Sc. (1974) and Ph.D.

(1978, Plant Biotechnology) from the University of Jodhpur, Jodhpur, India and

became a faculty member in January of 1979. He joined M.L. Sukhadia University

as an Associate Professor in 1991 and became a Professor in 2001. He served as

Head of the Department of Botany (2001–2004), was in charge of the Department

of Biotechnology (2003–2004), was a member of the task force on medicinal and

aromatic plants at the Department of Biotechnology (Government of India, New

Delhi; 2002–2005), and was a coordinator of the UGC-DRS and DST-FIST pro￾grams (2002–2007). He did his postdoctoral study at the University of Tours, France

(1983–85) and subsequently worked as visiting professor at the University of Tours

(1991) and University of Bordeaux 2, France (1995, 1999, 2003, 2006). He visited

Poland under the auspices of an INSA-PAN academic exchange program (2005). He

has published more than 100 research papers and review articles in reputed journals

and books. He has edited two books on the biotechnology of secondary metabolites

and of medicinal plants (Scientific Publishers, Enfield, USA and Springer verlag,

Heidelberg, Germany). Professor Ramawat has completed several major research

projects from UGC, CSIR, ICAR, DBT, and DST, and has supervised the doctoral

theses of 16 students. He has been a member of the Plant Tissue Culture Association

of India since 1991.

v

Preface

Considerable progress has been made in our healthcare system, in particular with

respect to sensitive diagnostic tools, reagents and very effective and precise drugs.

On the other hand, high-throughput screening technology can screen vast numbers

of compounds against an array of targets in a very short time, and leads thus ob￾tained can be further explored. In developing countries, the exploding population

exerts pressure not only on natural resources but also on the human population it￾self, whose members strive to become successful and advance in society. This leads

to increased blood pressure, anxiety, obesity-associated lipid disorders, cardiovas￾cular diseases and diabetes. Most of these diseases result in disturbed family life,

including sexual behaviour.

Despite technological developments, herbal drugs still occupy a preferential

place in a majority of the population in the Third World and terminal patients in the

West. Herbal drugs, in addition to being cost effective and easily accessible, have

been used since time immemorial and have passed the test of time without having

any side effects. The multitarget effects of herbs (holistic approaches) are the funda￾mental basis of their utilization. This approach is already used in traditional systems

of medicine like Ayurveda, which has become more popular in the West in recent

years. However, the integration of modern science with traditional uses of herbal

drugs is of the utmost importance if ones wishes to use ancient knowledge for the

betterment of humanity. This book will try to bridge this gap and will be a valuable

source for herbalists, traditional and modern medical practitioners, and researchers

in botany, ethnobotany, pharmacy, phytochemistry and agriculture. Contributions

on herbs used for beneficial effects on memory, sexual behaviour, neurodegener￾ation, erectile dysfunction, inflammation, cardiovascular diseases, cancer preven￾tion, stroke and central nervous system disorders will provide vital information to

readers.

Finally, I would like to acknowledge my contributors, who have gone to great

lengths to ensure the high scientific quality of the book. I would also like to thank

my colleagues at Springer.

July 2008 K.G. Ramawat

vii

Contents

1 Medicinal Plants: A Renewable Resource for Novel Leads

and Drugs.................................................. 1

R. Verpoorte

1.1 Introduction . . . . .......................................... 2

1.2 Conclusion . . . . . .......................................... 4

References ..................................................... 5

2 The Chemical Diversity of Bioactive Molecules and Therapeutic

Potential of Medicinal Plants .................................. 7

K.G. Ramawat, S. Dass and Meeta Mathur

2.1 Introduction . . . . .......................................... 7

2.2 Traditional Use of Medicinal Plants . . . . . . .................... 8

2.3 Ancient Systems of Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3.1 Traditional Indian Medicine . . . . . .................... 9

2.3.2 Traditional Chinese Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3.3 Traditional Egyptian Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3.4 Traditional Arabic Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3.5 African, European and Other Traditional Systems

of Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.4 Exploration of Medicinal Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.5 Approaches to Drug Discovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.6 Bioactive Molecules of Medicinal Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6.1 Alkaloids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.6.2 Phenolics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.6.3 Terpenes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

ix

x Contents

3 Indigenous People and Forests: Perspectives of an Ethnobotanical

Study from Rajasthan (India) ................................. 33

S.S. Katewa

3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.2 Study Site and People . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.3 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.3.1 Healthcare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

3.4 Wild Food Plants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

3.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4 Ginseng and Male Sexual Behavior ............................ 57

Laura L. Murphy and James S. Ferraro

4.1 Introduction to Ginseng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.2 Physiology of an Erection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

4.3 Ginseng and Copulatory Behavior – Animal Studies . . . . . . . . . . . . 60

4.4 Ginseng and Erectile Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.5 Nitric Oxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.6 Central Nervous System Actions of Ginseng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

5 Herbal Treatments for Erectile Dysfunction ..................... 67

Jyoti Shah

5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.2 Herbal Treatments for ED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

5.2.1 Cola acuminata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.2.2 Damiana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.2.3 DHEA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.4 Fo-Ti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.5 Gamma-Butyrolactone (GBL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.6 Ginkgo biloba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

5.2.7 Ginseng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.2.8 Horny Goat Weed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

5.2.9 L-Arginine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5.2.10 Maca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5.2.11 Muira Puama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.12 Propionly-L-Carnitine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5.2.13 Reishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.14 Tongkat Ali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.15 Tribulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.2.16 Yohimbine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

Contents xi

6 Harpagophytum procumbens – Traditional Anti-inflammatory

Herbal Drug with Broad Therapeutic Potential .................. 81

G.P. McGregor

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

6.2 The Status and Use of Hp-Containing Products . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.3 Chemical Constituents of Hp Extracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

6.4 Pharmacological Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

6.4.1 In Vivo Anti-Inflammatory Effects of Hp Extracts

and Harpagoside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

6.4.2 In Vivo Analgesic Effects of Hp Extracts

and Harpagoside . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

6.4.3 Effects of Hp Extracts and Harpagoside on

Pro-Inflammatory Molecular Targets – Eicanosoids,

Cytokines, Second-Messenger Pathways and Effector

Molecules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

6.4.4 Possible Mode of Action of Hp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

6.5 Secondary Pharmacology of Hp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

6.6 Clinical Studies of Hp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

6.7 Toxicological Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

6.8 Concluding Remarks and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

7 The Role of Curcumin in Modern Medicine ..................... 97

Gautam Sethi, Bokyung Sung and Bharat B. Aggarwal

7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

7.2 Isolation and Chemical Properties of Curcumin . . . . . . . . . . . . . . . . 98

7.3 Antioxidant Properties of Curcumin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

7.4 Molecular Targets of Curcumin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

7.4.1 Cytokines and Growth Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7.4.2 Receptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7.4.3 Transcription Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

7.4.4 Proinflammatory Enzymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

7.4.5 Protein Kinases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.4.6 Cell Cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.4.7 Adhesion Molecules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.4.8 Antiapoptotic Proteins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7.4.9 Multidrug Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7.5 Disease Targets of Curcumin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7.5.1 Anticancer Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

7.5.2 Skin Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

7.5.3 Diabetes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

7.5.4 Rheumatoid Arthritis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

7.5.5 Multiple Sclerosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

7.5.6 Alzheimer’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

7.5.7 Inflammatory Bowel Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

xii Contents

7.5.8 Cystic Fibrosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

7.5.9 Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

7.6 Structure Activity Relationship of Curcumin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

7.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

8 Proprietary Herbal Medicines in Circulatory Disorders: Hawthorn,

Ginkgo, Padma 28 ........................................... 115

Jorg Melzer and Reinhard Saller ¨

8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

8.2 Hawthorn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

8.2.1 Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

8.2.2 Tradition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

8.2.3 Chemistry and Pharmacology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

8.2.4 Clinical Evidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

8.2.5 Hawthorn Leaves and Flowers in CHF . . . . . . . . . . . . . . . . 119

8.2.6 Hawthorn Berries in CHF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

8.2.7 Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

8.2.8 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

8.3 Padma 28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

8.3.1 Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

8.3.2 Tradition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

8.3.3 Chemistry and Pharmacology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

8.3.4 Clinical Evidence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

8.3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

8.4 Ginkgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

8.4.1 Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

8.4.2 Tradition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

8.4.3 Chemistry and Pharmacology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

9 The Effects of the Green Tea Polyphenol Epigallocatechin Gallate

on the Central Nervous, Endocrine, and Innate Immune Systems ... 137

Lisa A. Beltz

9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

9.2 The Effects of EGCG on the Central Nervous System . . . . . . . . . . . 138

9.2.1 Alzheimer’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

9.2.2 Parkinson’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

9.2.3 Huntington’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

9.2.4 Amyotropic Lateral Sclerosis (ALS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

9.2.5 Ischemic Conditions/Stroke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

9.2.6 Multiple Sclerosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

9.2.7 Anxiety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

9.2.8 Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

9.2.9 HIV-Associated Dementia (HAD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

Contents xiii

9.2.10 Neuronal Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

9.2.11 Neurotransmitters and Their Receptors. . . . . . . . . . . . . . . . 145

9.3 The Effects of EGCG on the Endocrine

System (Table 9.2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

9.3.1 Production of Hormones and Consequent Events . . . . . . . 146

9.3.2 Diseases Involving Insulin Alterations . . . . . . . . . . . . . . . . 147

9.4 Effects of EGCG on Aspects of the Innate Immune System . . . . . . 148

9.4.1 Cytokine Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

9.4.2 The Role of Reactive Oxygen Species . . . . . . . . . . . . . . . . 149

9.4.3 The Role of Reactive Nitrogen Species . . . . . . . . . . . . . . . 150

9.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

10 Natural Products in Cancer Chemoprevention and Chemotherapy . . 153

K.G. Ramawat and Shaily Goyal

10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

10.2 Cancer Chemoprevention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

10.3 Anticancer Drugs from Microorganisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

10.4 Anticancer Drugs from Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

10.4.1 Podophyllotoxins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

10.4.2 Vinblastine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

10.4.3 Taxol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

10.4.4 Camptothecin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

10.4.5 Others . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

10.5 Mechanism of Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

10.6 Herb-Drug Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

10.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

11 Artemisinin: A Versatile Weapon from Traditional Chinese

Medicine ................................................... 173

Thomas Efferth

11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

11.2 Use of Artemisinin in Traditional Chinese Medicine . . . . . . . . . . . . 174

11.3 Mode of Action of Artemisinin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175

11.4 Activity Against Malaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

11.5 Activity Against Cancer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

11.6 Activity Against Schistosomiasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

11.7 Activity Against Viral Infections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

11.7.1 Human Cytomegalovirus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

11.7.2 Human Hepatitis B Virus (HBV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

11.7.3 Human Hepatitis C Virus (HCV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

11.7.4 Bovine Viral Diarrhea Virus (BVDV) . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

11.7.5 Other Viruses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

11.8 Side Effects of Artemisinin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187

11.9 Conclusion and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189

xiv Contents

12 Anticancer and Immunomodulatory Properties of Tinospora ....... 195

Anil Mittal and Rana P. Singh

12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

12.2 Effect of Tinospora on Carcinogen/Drug Metabolism

and Antioxidant Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

12.3 Anticancer Activity of Tinospora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

12.4 Tinospora Inhibits Tumor Angiogenesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

12.5 Tinospora Inhibits Cancer Metastasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

12.6 Radioprotective Potential of Tinospora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

12.7 Tinospora Activates Tumor-Associated Macrophages of Dalton’s

Lymphoma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

12.8 Immunostimulating Properties of Tinospora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

12.9 Mechanism of Macrophage Activation by (1 → 4) α-D Glucan

from Tinospora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

12.10 G1-4A, an Immunomodulatory Polysaccharide from Tinospora . . . 202

12.11 Hepatoprotective Properties of Tinospora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

12.12 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

13 Safety and Efficacy of Phytomedicines in Cancer

Prevention and Treatment .................................... 207

Giuseppina Benoni and Laura Cuzzolin

13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

13.1.1 Reasons for Using Phytomedicines in Cancer

Treatment and Prevention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

13.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

13.3 Epidemiological data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

13.4 Herbs Commonly Used in Cancer Treatment and Prevention . . . . . 210

13.5 Herbs for Treating the Side Effects of Chemotherapy and

Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

13.6 Safety Data of Herbal Compounds in Cancer Patients . . . . . . . . . . . 214

13.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

14 Novel Leads from Herbal Drugs for Neurodegenerative Diseases .... 221

Maheep Bhatnagar

14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221

14.2 Ayurveda, Herbal Drugs, and the Central Nervous System . . . . . . . 222

14.3 Neurodegenerative Diseases: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

14.4 Medicinal Plants, Neurodegenerative Diseases, and Therapeutics: . 226

14.5 Plants Native to India . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

14.5.1 Acorus calamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

14.5.2 Asparagus racemosus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

14.5.3 Bacopa monnieri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

14.5.4 Celastrus peniculatus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Contents xv

14.5.5 Centella asiatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

14.5.6 Convolvulus pleuricaulis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

14.5.7 Crocus sativus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

14.5.8 Curculigo orchioides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

14.5.9 Curcuma longa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

14.5.10 Cyprus rotundus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

14.5.11 Ficus religiosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

14.5.12 Ginkgo biloba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

14.5.13 Mucuna pruriens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

14.5.14 Nardostachys jatamanasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

14.5.15 Plumbago zeylanica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

14.5.16 Semecarpus anacardium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

14.5.17 Swertia chirayita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

14.5.18 Withania somnifera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

14.6 Plants not Native to India . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

14.6.1 Galanthus wornorii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

14.6.2 Huperzine serrata. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

14.6.3 Lavandula stoechas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

14.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236

15 Traditional Medicine for Memory Enhancement ................. 239

Melanie-Jayne R. Howes and Peter J. Houghton

15.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

15.1.1 Cognitive Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

15.1.2 Alzheimer’s Disease . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

15.1.3 Cholinergic Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

15.1.4 Symptoms Related to Memory Disorders in Traditional

Practices of Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

15.2 Activities Relevant to the Treatment of

Cognitive Disorders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

15.2.1 Precursors of Acetylcholine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

15.2.2 Muscarinic Receptor Stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

15.2.3 Nicotinic Receptor Stimulation/Nicotinic Agonists . . . . . 244

15.2.4 Cholinesterase Inhibitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

15.2.5 Anti-Inflammatory Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

15.2.6 Antioxidant Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246

15.2.7 Estrogenic Activity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

15.2.8 NMDA Antagonists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

15.3 Plants as a Source of Useful Therapeutic Agents in Cognitive

Diseases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

15.4 Plants Used in Traditional Ayurvedic Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . 250

15.4.1 Areca catechu L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

15.4.2 Bacopa monniera Wettst. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

15.4.3 Centella asiatica (L.) Urb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252

xvi Contents

15.4.4 Celastrus paniculatus Willd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

15.4.5 Clitoria ternatea L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

15.4.6 Curcuma longa L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

15.4.7 Withania somnifera (L.) Dunal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

15.5 Plants Used in Traditional Chinese Medicine (TCM) . . . . . . . . . . . . 259

15.5.1 Evodia rutaecarpa (Juss.) Benth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

15.5.2 Ginkgo biloba L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

15.5.3 Huperzia serrata (Thunb.) Trevis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

15.5.4 Magnolia officinalis Rehder & E.H.Wilson . . . . . . . . . . . . 265

15.5.5 Polygala tenuifolia Willd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266

15.5.6 Salvia miltiorhiza Bunge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

15.6 Plants Used in Traditional European Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

15.6.1 Galanthus and Narcissus Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

15.6.2 Melissa officinalis L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272

15.6.3 Salvia officinalis L. and S. lavandulifolia Vahl . . . . . . . . . 274

15.7 Plants Used in African and South American Traditional Medicine . 276

15.7.1 Physostigma venenosum Balf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

15.7.2 Pilocarpus Species . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

15.7.3 Ptychopetalum olacoides Benth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

15.8 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

16 Neuroprotective Herbs for Stroke ............................. 293

Hocheol Kim

16.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

16.2 Stroke Therapy in Traditional Medicine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

16.3 Neuroprotective Herbs for Stroke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

16.4 Single Herb Extracts and Their Active Compounds . . . . . . . . . . . . . 300

16.4.1 Panax ginseng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300

16.4.2 Salvia miltiorrhiza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

16.4.3 Ginkgo biloba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

16.4.4 Acanthopanax senticosus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

16.4.5 Scutellaria baicalensis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

16.4.6 Camellia sinensis (Green tea) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

16.4.7 Pueraria thunbergiana, P. lobata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

16.4.8 Cnidium officinale, Ligusticum chuanxiong . . . . . . . . . . . . 305

16.4.9 Magnolia officinalis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

16.4.10 Angelica gigas, A. sinensis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

16.4.11 Rhodiola rosea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

16.4.12 Paeonia suffruticosa, P. lactiflora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

16.4.13 Bombycis Corpus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

16.4.14 Corydalis yanhusuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

16.4.15 Acorus gramineus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

16.4.16 Coptis japonica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

16.4.17 Phellodendri cortex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

Contents xvii

16.4.18 Huperzia serrata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309

16.4.19 Menispermum dauricum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

16.4.20 Gardenia jasminoides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

16.4.21 Uncaria rhynchophylla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

16.4.22 Schisandra chinensis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

16.4.23 Carthamus tinctorius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

16.4.24 Other Herbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

16.5 Multiherb Extracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

16.5.1 Huanglianjiedu Decoction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

16.5.2 Buyanghuanwu Decoction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

16.5.3 Woohwangchungsim-won . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

16.5.4 Shengmaisan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

16.5.5 Qizhu Decoction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

16.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

17 Biological Activity of Ginkgo .................................. 321

Jan Lehotsk ´ y, Peter Kaplan, Martina Pavlikova, Peter Urban and Beata ´

Saniova

17.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

17.2 Phamacokinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

17.3 Treatment of Cerebral Ischemia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

17.3.1 Antioxidant/Scavanger Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

17.3.2 Other Anti-Ischemic Effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330

18 Vitamin E Metabolic Modulation in Plants ...................... 333

Guo Juan, Gongshe Liu, Chen Shuangyan and Amina A. Aly

18.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

18.2 Vitamin E History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

18.3 Vitamin E Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

18.4 Vitamin E Biosynthetic Pathway in Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

18.5 Strategies for Vitamin E Metabolic Engineering in Plants . . . . . . . . 339

18.6 Isolation and Identification of Genes in the Vitamin E

Biosynthetic Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

18.7 Engineering Plants to Improve Vitamin E Content . . . . . . . . . . . . . . 343

18.8 Engineered Plants to Modulate Vitamin E Composition . . . . . . . . . 347

18.9 Conclusions and Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

19 Herbal Drugs of Abuse ....................................... 353

Jochen Beyer, Olaf H. Drummer and H.C. Hans H. Maurer

19.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

19.2 Historical Background of Herbal Drugs of Abuse. . . . . . . . . . . . . . . 354

19.3 Classical Herbal Drugs of Abuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

xviii Contents

19.3.1 Cannabis and Tetrahydrocannabinol . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

19.3.2 Coca and Cocaine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

19.3.3 Poppies and Opiates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

19.4 Current Herbal Drugs of Abuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

19.4.1 Nightshades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

19.4.2 Ayahuasca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

19.4.3 Morning Glory and Lysergic Acid Amide . . . . . . . . . . . . . 362

19.4.4 Ephedra and Kath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

19.4.5 Iboga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

19.4.6 Nutmeg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

19.4.7 Salvia divinorum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365

19.4.8 Kava . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

20 Biological Activities of Kinetin ................................ 369

Kalina Duszka, Brian F.C. Clark, Frank Massino and Jan Barciszewski

20.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

20.2 Kinetin Occurrence, Structure,

and Chemical Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

20.3 Synthesis and Modification of Kinetin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

20.4 Biological Activities of Kinetin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

20.4.1 Influence of Kinetin on Plants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372

20.4.2 Influence of Kinetin on Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

20.5 Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379

21 Safety Issues of Phytomedicines in Pregnancy and Paediatrics ...... 381

Laura Cuzzolin and Giuseppina Benoni

21.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

21.2 Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

21.3 Herbal Products in Pregnancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

21.3.1 Epidemiological Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383

21.3.2 Herbs Commonly Used during Pregnancy . . . . . . . . . . . . . 384

21.3.3 Safety Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

21.4 Herbal Products in Paediatrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

21.4.1 Epidemiological Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388

21.4.2 Herbs Commonly Used in Children . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390

21.4.3 Safety Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391

21.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397