Научная статья на тему 'Биохимические особенности и антибактериальное действие препаратов Fragaria viridis'

Биохимические особенности и антибактериальное действие препаратов Fragaria viridis Текст научной статьи по специальности «Биология»

CC BY
99
35
Поделиться
Ключевые слова
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ / FRAGARIA VIRIDIS DUCH. (WESTON.) / ФЛАВОНОИДЫ / ТАНИДЫ / ФЕНОЛОКИСЛОТЫ / АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ / MEDICINAL PLANTS / FRAGARIS VIRIDIS DUCH. (WESTON) FLAVONOIDS / TANNIDS / PHENOL-ACIDS / ANTIBACTERIAL EFFECT

Аннотация научной статьи по биологии, автор научной работы — Гусев Николай Фёдорович, Докучаева Юлия Алексеевна, Сычёва Мария Викторовна, Немерешина Ольга Николаевна

Представлены результаты исследования полифенольного комплекса (флавоноиды, таниды и фенолкарбоновые кислоты) в листьях Fragaria viridis Duch. (Weston.) земляники зелёной, произрастающей в степной зоне оренбургского Предуралья. Идентифицированы флавоноиды: кверцетин, рутин, кверцитрин, гиперозид, а из фенолокислот кофейная, хлорогеновая, неохлорогеновая. Показано, что содержание полифенолов зависит от зональности и местообитания растений. Изложены результаты влияния водного экстракта лекарственного растительного сырья (листья) Fragaria viridis на рост колоний кишечной палочки Escherichia coli, относящейся к условно-патогенным микроорганизмам. Установлено, что настой листа 1/10 земляники зелёной в цельном виде и при разбавлении в два раза снижает рост кишечной палочки.

Похожие темы научных работ по биологии , автор научной работы — Гусев Николай Фёдорович, Докучаева Юлия Алексеевна, Сычёва Мария Викторовна, Немерешина Ольга Николаевна,

BIOCHEMICAL PECULIARITIES AND ANTIBACTERIAL EFFECT OF FRAGARIA VIRIDIS PREPARATIONS

The results of studies on the polyphenol complex (flavonoids, tannids and phenol-carbonic acids) in the leaves of Fragaria viridis Duch. (Weston) strawberry species growing in the steppe zone of Preduralye are submitted in the article. The flavonoids identified included: quercitrol, rutin, quercitrin and hyperozide; the phenol-acids identified included: the chlorogenic, neochlororogenic and coffee acids. It is shown that the content of polyphenols depends on the plants zoning and habitat. The results of the effect of Fragaria viridis aqueous extract on the growth of Escheria coli colon bacillus, belonging to conditionaly pathogenic microorganisms are reported. It is ascertained that the 1/10 infusion of strawberry leaves as well as its two times dilution reduces the colon bacillus growth.

Текст научной работы на тему «Биохимические особенности и антибактериальное действие препаратов Fragaria viridis»

2. На рубеже 1960—1970-х гг. наметилась тенденция к изменению количественных характеристик водных ресурсов, связанная с повышением зарегулированности стока.

3. Наблюдается ухудшение качества воды рек, бассейны которых используются для добычи нефти.

Литература

1. Балков ВА. Водные ресурсы Башкирии. Уфа, Башкнигоиздат, 1978. 176 с.

2. Загитова Л.Р. Особенности влияния метеорологических факторов на сток в бассейне реки Белой // Межведомственный сборник материалов, посвящённых Всемирному дню водных ресурсов. Отдел водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления. Уфа, 2011. С. 87-89.

3. Загитова Л.Р. Климатические и почвенно-геоботанические условия формирования стока в бассейне р. Белой // Аграрная наука в инновационном развитии АПК: матер. Междунар.

науч.-практич. конф., посвящ. 85-летию Башкирского государственного аграрного университета, в рамках XXV Междунар. специализир. выставки «Агрокомплекс-2015». Уфа: Башкирский государственный аграрный университет, 2015. С. 210-214.

4. Соболин Г.В. Комплексное использование водных ресурсов бассейна р.Урала на территории Оренбургской области / Г.В. Соболин, И.В. Сатункин, А.И. Гуляев, А.А. Прядкин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2007. № 2 (14). С. 103-108.

5. Загитова Л.Р. Оценка антропогенных изменений стока в бассейне р. Белой: дисс. ... канд. геогр. наук. Пермь, 2004. 119 с.

6. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 334 с.

7. Мустафин Р.Ф. Состояние р. Яманъелга в районе куста нефтедобывающих скважин // Межведомственный сборник материалов, посвящённых Всемирному дню водных ресурсов. Уфа, 2013. С. 34-36.

8. Загитова Л.Р., Мустафин Р.Ф. Особенности загрязнения реки Зиган объектами нефтедобычи // Межведомственный сборник материалов, посвящённых Всемирному дню водных ресурсов. Уфа, 2012. С. 63-66.

Биохимические особенности и антибактериальное действие препаратов Fragaria viridis

Н.Ф. Гусев, д.б.н, профессор, Ю.А. Докучаева, методист, М.В. Сычёва, к.б.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; О.Н. Не-мерешина, к.б.н., ГБОУ ВПО ОрГМУ

Появление лекарственно-устойчивых форм многих патогенных и условно-патогенных микроорганизмов делает актуальным поиск новых антибактериальных средств растительного происхождения [1]. Источником новых лекарственных средств может стать флора России, где возможна эксплуатация зарослей лекарственных растений и выявление перспективных видов лекарственного растительного сырья для использования в современной фитотерапии [2].

Территория Южного Урала и в частности оренбургское Предуралье является одним из регионов, обладающих значительным разнообразием лекарственных растений [3]. В настоящее время фитопрепараты занимают важное место среди средств профилактики и лечения многих заболеваний. Поэтому поиск новых видов лекарственного растительного сырья (ЛРС) является актуальной проблемой современной биологической и медицинской науки. Особый интерес представляют лекарственные растения, препараты которых обладают мягким комплексным действием и не проявляют побочных эффектов.

К таким растениям следует отнести виды рода Fragaria L. — земляника, занимающие обширный ареал в Евразии. В регионе Южного Урала род Fragaria представлен двумя дикорастущими видами: Fragaria vesca L. — земляника лесная и Fragaria viridis Duch. (Weston.) — земляника зелёная (клубника). Земляника лесная в Оренбургской области имеет ограниченный ареал и встречается в основном в лесах северных и северо-западных

районов лесостепной зоны региона [4]. Земляника зелёная встречается во всех районах области и может в перспективе пополнить ресурсную базу лекарственных растений Волго-Уральского региона [4].

В Государственный реестр лекарственных растений (2001) включена на сегодняшний день лишь земляника лесная [5]. Листья земляники лесной содержат витамины, дубильные вещества, органические кислоты, флавоноиды [5]. Плоды и листья растения применяются как витаминное, желчегонное, диуретическое, спазмолитическое и гипогликемическое средство.

Листья и плоды земляники зелёной (клубники) в народной медицине Волго-Уральского региона используются наравне с земляникой лесной в чайных смесях и различных сборах из растительного сырья. Препараты из листьев и плодов Fragaria viridis в Оренбургской области применяются как витаминное, желчегонное и противовоспалительное средство при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Ранее нами в листьях Fragaria viridis, произрастающей в степной зоне оренбургского Предуралья, обнаружены витамины: токоферолы, каротиноиды, витамин С, таниды [4].

В связи с использованием препаратов Fragaria viridis в фитотерапии в качестве противовоспалительных средств целью настоящего исследования является:

1. Определение содержания в сырье растения действующих веществ, обладающих биологической активностью и терапевтическим действием.

2. Исследование антимикробного действия водных извлечений (настои) из листьев земляники зелёной в отношении грамотрицательных микроорганизмов.

Материал и методы исследования. Растительное сырьё (листья) Fragaria viridis было собрано в период цветения растений в различных зонах и местообитаниях растения на территории Оренбургского Предуралья (табл. 1).

Опираясь на методы, принятые для исследования лекарственного растительного сырья, изучали содержащиеся в нём группы действующих веществ [6]. Для определения антимикробной активности сырья земляники зелёной готовили водные извлечения в соотношении 1: 10. Антимикробную активность (чувствительность) кишечной палочки Escherichia coli к фитопрепаратам изучали по методу, описанному в отечественной литературе [7].

Результаты исследования. Исследование основной группы биологически активных веществ показало, что основными соединениями в сырье растения являются флавоноиды и таниды, относящиеся к группе полифенольных соединений (табл. 1). Для определения наличия флавоноидов в растительном сырье были использованы наиболее характерные реакции: проба Синода, проба Бри-анта и реакция со спиртовым раствором натрия гидроксида [6]. Для определения наличия танидов в сырье Fragaria viridis были использованы реакции осаждения веществ растворами желатина, солями алкалоидов и реакции окрашивания с раствором железоаммонийных квасцов [6].

Характерные реакции на флавоноиды и таниды наблюдались во всех образцах экстрактов из растительного сырья (табл. 1).

Флавоноиды, фенолкарбоновые кислоты и таниды представляют обширную группу полифе-нольных растений, содержащихся во всех высших растениях [5]. Флавоноиды принимают участие в окислительно-восстановительных процессах в клетках растений, проявляют защитное действие при повышенной инсоляции и низких температурах, в целом повышают толерантность видов к неблагоприятным факторам окружающей среды [6]. Флавоноиды и фенолокислоты характеризуются высшей антиоксидантной активностью и служат донором водорода при торможении перекисного окисления липидов, выполняют роль поглотителей свободных радикалов, предотвращая тем

самым гибель клеток [1, 2]. Фармакологическое действие флавоноидов характеризуется высоким разнообразием, поэтому диапазон их терапевтического действия довольно широк. Они проявляют желчегонное и спазмолитическое действие, способствуют накоплению в организме аскорбиновой кислоты, вместе с которой участвуют в процессах метаболизма [2]. Таниды оказывают вяжущее, противовоспалительное и бактерицидное действие, а фенолокислоты проявляют антибактериальное и туберкулостатическое действие [8].

Для выявления индивидуальных веществ по-лифенольной природы нами применён метод двумерной хроматографии на бумаге. Разделение суммы флавоноидов проводили на бумаге марки FN-1 «Filtrak» (Германия) восходящим способом в двух системах растворителей:

1. Н-бутанол — уксусная кислота — вода 4:1:5 (БУВ 4:1:5);

2. Уксусная кислота — вода (15:85).

После просмотра хроматограмм в УФ-свете, УФ-свете и парах аммиака, а также после проявления хромогенными реактивами, характерными для фла-воноидов и фенолокислот [6], на хроматограммах обнаружено 16 соединений полифенольной природы (табл. 2). При этом 13 веществ по значению Rf, флюоресценции в УФ-свете и по результатам проявления хромогенными реактивами отнесены к флавоноидам, а три вещества представлены фенолокислотами (табл. 2). На хроматограмме «со свидетелями» идентифицированы: рутин (Rf 0,38/0,47), кверцетин (Rf 0,39/0,05), квер-цитрин (Rf 0,39/0,47), гиперозид (Rf 0,51/0,39). Фенолокислоты идентифицированы как кофейная кислота (Rf 0,81/0,72), хлорогеновая (Rf 0,61/0,79) и неохлорогеновая (Rf 0,44/0,82), идентичные указанным в литературных источниках [9].

Количественное определение флавоноидов в сырье Fragaria viridis проводили фотоколориметрическим методом, основанным на реакции ком-плексообразования с раствором хлорида аммония и ацетата натрия, дающей окрашенные комплексы [9, 10]. Расчёт концентрации флавоноидов в сырье проводили по чистому цинарозиду. По результатам исследования установлено, что суммарное содер-

1. Биологически активные вещества в листьях Fragaria viridis Duch. (Weston.) степной зоны Оренбургского Предуралья

Местообитание растений Действующие вещества

азотистые вещества флавоноиды таниды кума-рины глико-зиды

Степь - западина. Заповедник «Оренбургский» (Акбулакский район, 2014) + +++ + сл. +

Остепнённые луга. Полигон Оренбургского ГПЗ, 2014 + ++ + сл. сл.

Лесостепь. Опушка берёзового леса (Асекеевский район, 2014) сл. ++ ++ сл. сл.

Примечание: сл. — следы, едва заметная реакция; + — наличие, заметная реакция; ++ — выраженная реакция, значительное количество; +++ — ярко выраженная реакция, высокое содержание веществ

2. Результаты хроматографии фенольного комплекса земляники зелёной

Значение Rf Окраска

Класс

БУВ 4:1:2 15% CH3COOH УФ-свет УФ-свет + ЫН3 ЛЬСЬЗ Р-в Гепфнера соединения

0,39 0,05 фиолетовая жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,39 0,11 голубая - бледно-жёлтая - флавоноиды

0,14 0,21 фиолетовая жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,06 0,34 фиолетовая бледно-жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,13 0,45 голубая - бледно-жёлтая - флавоноиды

0,05 0,49 фиолетовая бледно-жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,17 0,65 фиолетовая бледно-жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,38 0,47 - жёлтая бледно-жёлтая - флавоноиды

0,51 0,39 тёмно-фиолетовая жёлтая ярко-жёлтая - флавоноиды

0,62 0,42 тёмно- фиолетовая жёлтая ярко-жёлтая - флавоноиды

0,81 0,33 - жёлтая жёлтая - флавоноиды

0,72 0,49 фиолетовая - жёлтая - флавоноиды

0,55 0,64 фиолетовая жёлтая жёлтая - флавоноиды

0,81 0,72 - голубая - оранжево-коричневая фенолокислоты

0,61 0,79 - ярко-голубая - оранжево-коричневая фенолокислоты

0,44 0,82 - ярко-голубая - оранжево-коричневая фенолокислоты

3. Суммарное содержание флавоноидов в листьях Fragaria viridis лесостепной и степной зон Оренбургского Предуралья, % на абс. сух. вес (X±Sx)

Зона и местообитание растений Флавоноиды Таниды

Степь - западина. Заповедник «Оренбургский» (Акбулакский район) Остепнённые луга. Полигон Оренбургского ГПЗ -зона влияния промышленных выбросов (Оренбургский район, 2014) Лесостепь. Опушка берёзового леса (Асекеевский район, 2014) 2,43±0,01 2,16±0,02 2,04±0,01 ON М О о о 0 0 0 VO O-N

жание флавоноидов несколько выше в образцах сырья, собранного в степной зоне Оренбургского Предуралья, имеющей ГТК, равный 0,6—0,8 и характеризующейся как засушливая территория (табл. 3), [18].

Количественное определение танидов основано на их окисляемости раствором перманганата калия в присутствии индигосульфокислоты. Максимальное количество танидов отмечено в растениях, произрастающих в лесостепной зоне — на территории с достаточным увлажнением почвы (табл. 3).

Полифенолы (флавоноиды, фенолокислоты, таниды) обладают антибактериальным действием и активны в отношении Escherichia coli [1]. Поэтому был проведён тест для определения влияния препаратов земляники зелёной, содержащих полифенолы, на рост и антибактериальную активность Escherichia coli. Кишечная палочка (Escherichia coli) — вид грамотрицательных палочковидных бактерий, факультативных анаэробов, входящий в состав нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека и играющий важнейшую роль в функционировании желудочно-кишечного тракта. Escherichia coli относится к условно-патогенной микрофлоре и при неблагоприятных условиях принимает участие в развитии острых бактериальных диарей. Отмечается участие Escherichia coli в процессе порчи продуктов питания [2].

Определение чувствительности Escherichia coli к фитопрепаратам проводилось согласно методике, изложенной в отечественной литературе [7].

При этом готовили взвесь микроорганизмов с использованием суточной агаровой культуры по стандарту мутности (БАК 10). Далее в эксперименте использовали взвесь, разведённую в 10 раз. Полученную взвесь микроорганизмов в соотношении 1: 1 инкубировали в течение часа в условиях термостата с цельным и разбавленными настоями растительного сырья. Далее взвесь высевали на плотную питательную среду секторным посевом, чашки инкубировали в течение 18—24 час. в условиях термостата.

Внесение извлечений (настоев) листа Fragaria viridis в питательную среду во всех трёх исследуемых образцах показало отрицательное влияние на рост кишечной палочки (табл. 4). При воздействии настоя отмечено снижение скорости роста колоний Escherichia coli в 2—10 раз.

Настой Fragaria viridis, разведённый в два раза, также снижает скорость роста Escherichia coli в 2—10 раз. Препараты, разбавленные в четыре раза, уменьшили оптическую плотность бактериальной культуры Escherichia coli в 2—10 раз по сравнению с контролем, а образец, собранный в Асекеевском районе, в такой концентрации не влиял на скорость роста Escherichia coli. Настой земляники зелёной, разбавленный в 8 раз, не снижал количество Escherichia coli по сравнению с контролем либо снижал рост колоний в 2 раза (образец, собранный на территории Оренбургского ГРЗ).

Полученные данные указывают на определённую антибактериальную активность настоя листа

4. Влияние настоев листа Fragaria viridis на развитие Escherichia coli, 2014 г.

Кишечная палочка, количество

место сбора

Препарат степь - западина, заповедник « Оренбургский» (Акбулакский район) остепнённые луга, полигон Оренбургского ГПЗ - зона влияния промышленных выбросов (Оренбургский район, 2014) лесостепь, опушка берёзового леса (Асекеевский район, lO14)

Контроль (вода дист.) Цельный настой листа 1000000 500000 1000000 100000 1000000 5OOOOO

земляники зелёной 1/2 настоя 1/4 настоя 1/8 настоя 500000 500000 1000000 100000 100000 500000 500000 1000000 1000000

Fragaria viridis в отношении Escherichia coli. Достоверное снижение прироста бактериальной биомассы установлено для цельного и разбавленного в два раза настоя листьев земляники зелёной. Максимальный антибактериальный эффект проявили извлечения из сырья Fragaria viridis, собранного на остепнённых, а минимальный — препараты из сырья, заготовленного в лесостепной зоне (табл. 4). Исследование антибактериальных свойств извлечений из сырья (лист) Fragaria viridis позволяет считать данный вид сырья перспективным как для разработки биологически активных добавок, так и для увеличения срока годности товаров косметической и пищевой промышленности.

Выводы.

1. В растительном сырье (листья) Fragaria viridis идентифицированы флавоноиды: кверцетин, рутин, кверцитрин, гиперозид, а из фенолокислот — кофейная, хлорогеновая и неохлорогеновая.

2. Накопление полифенолов — флавоноидов и танидов в Fragaria viridis зависит от экологических условий и местообитания растений. Максимальное количество флавоноидов обнаружено в растениях земляники зелёной, встречающейся в южных су-хостепных районах Оренбургского Предуралья, а танидов — в северных лесостепных районах региона.

3. Антибактериальные показатели водных извлечений из лекарственного растительного сырья земляники зелёной позволяют отнести данный

вид к лекарственным растениям, перспективным для использования в современной фитотерапии, а также для увеличения срока годности товаров косметической и пищевой индустрии.

Литература

1. Тиньков А.А. и др. Сравнительный анализ влияния растений семейства подорожниковые на рост Escherichia coli in vitro // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2014. № 2. С. 1-16.

2. Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф., Малкова Т.Л. Изучение биологически активных веществ и антимикробной активности листьев Plantago lanceolata L. // Башкирский химический журнал. 2014. Т. 21. № 4. С. 133-142.

3. Гусев Н.Ф. Биологические особенности и перспективы использования растений рода Veronica L. (сем. Scrophulariaceae Juss.) лесостепного и степного Предуралья: автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Оренбург. 2010. 42 с.

4. Докучаева Ю.А., Немерешина О.Н., Гусев Н.Ф. Содержание витаминов в листьях Fragaria viridis Duch. (Weston.) степной зоны оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 1 (51). С. 140-142.

5. Петухова О.В., Иванова Г.А. Флавоноиды листьев земляники лесной и садовых сортов региона Урала // Фармация. 2003. № 5. С. 19-20.

6. Решетникова М.Д., Левикова В.Ф., Хлебников А.В. Химический анализ биологически активных веществ лекарственного растительного сырья и продуктов животного происхождения. Пермь, 2004. 335 с.

7. Биргер М.О. Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам. М.: Медицина, 1982. 462 с.

8. Шкарина Е.Н., Максимова Т.В., Никулина И.Н. О влиянии биологически активных веществ на антиоксидантную активность фитопрепаратов // Химико-фармацевтический журнал. 2001. Т. 35. Вып. 6. С. 40-47.

9. Петриченко В.М., Сухинина Т.В. Очанки Западного Урала. Пермь, 2006. 146 с.

10. Бандюкова В.А. Фенолокислоты растений, их эфиры и гликозиды // Химия природных соединений. 1983. Т. 2. С. 271-275.

Таксономический состав нитчатых водорослей Черекского водохранилища

Д.К.Кожаева, к.б.н, С.Ч.Казанчев, д.с.-х.н, профессор, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ

Первичная продукция водоёмов — результат жизнедеятельности населяющих его растительных организмов — существенно отличается от всех других видов биологической продукции тем, что представляет собой новообразование органических веществ из минеральных, требующее затраты определённого количества энергии.

Под продуктивностью водной массы понимается количество органического вещества, образованного фитопланктоном за определённый отрезок времени.

Признано, что главным и практически единственным источником первичной продукции в водоёмах служит фотосинтез, осуществляемый фи-топланктонным сообществом [1, 2]. Фитопланктон состоит из водорослей, которые в подавляющем большинстве случаев имеют краткий цикл развития и способны к быстрому размножению. Многие