БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ХВОИ КЕДРОВОГО СТЛАНИКА (PINUS PUMILA (PALL.) REGEL) Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»



УДК 581.192

http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-7-68-72

BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES OF PINUS PUMILA (PALL.) REGEL LEAVES

Vasilieva A. G., Chirikova N.K.

M. K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russian Federation

БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ХВОИ КЕДРОВОГО СТЛАНИКА (PINUS PUMILA (PALL.) REGEL)

Васильева А.Г., Чирикова Н.К.

ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова», г. Якутск, Российская Федерация

Аннотация. В настоящее время возрастает интерес к биологически активным веществам природного происхождения, получаемых из экологически чистого сырья. В частности, использование лекарственных растений из народной медицины способно удовлетворить актуальный спрос на лекарственное растительное сырье. Кедровый стланик (Pinus pumila (Pall) Regel) является широко применяемым лекарственным растением в практике якутских целителей. Ванны из хвои P. pumila рекомендованы людям с ревматизмом, невралгией и радикулитом. Также имеется лечебный эффект при ушибах и ранах [1]. Отвары из почек (молодых побегов) применяют при хронических бронхитах, ревматизме. Спиртовая настойка помогает при туберкулезе [2]. Химические исследования P. pumila чаще всего фокусировались на терпенах, игнорируя фенольные соединения, несмотря на их хорошо известные антиоксидантные свойства [14]. В данной работе были проведены исследования количественного состава основных классов биологически активных веществ (дубильные вещества, водорастворимые полисахариды, органические кислоты, фенольные соединения), а также проведен опрос населения для получения информации о применении P. pumila как лекарственного средства. В результате метаболомного анализа этанольного экстракта хвои P. pumila удалось идентифицировать 12 соединений, включая фенилпропаноиды и их гликозиды, флавоноиды как в форме гликозида, так и в форме агликона, катехин и процианидин, терпены.

Ключевые слова: кедровый стланик,

этнофармакология, химический скрининг,

биологические активные соединения, фенольные соединения, ВЭЖХ, Pinus pumila

Abstract. Currently, there is an increasing interest in biologically active substances of natural origin obtained from environmentally friendly raw materials. In particular, the use of medicinal plants from traditional medicine can satisfy the current demand for medicinal plant materials. Siberian dwarf pine (Pinus pumila (Pall) Regel) is a widely used medicinal plant in the practice of Yakut healers. Baths from needles of P. pumila are recommended for people with rheumatism, neuralgia and radiculitis. There is also a therapeutic effect for bruises and wounds [1]. Decoctions from the kidneys (young shoots) are used for chronic bronchitis, rheumatism. Alcohol tincture helps with tuberculosis [2]. Chemical studies of P. pumila most often focused on terpenes, ignoring phenolic compounds, despite their well-known antioxidant properties [14]. In this work, we studied the quantitative composition of the main classes of biologically active compounds (tannins, water-soluble polysaccharides, organic acids, phenolic compounds), as well as conducted a population survey to obtain information on the use of P. pumila as a medicine. As a result of the metabolic analysis of the ethanol extract of P. pumila needles, 12 compounds were identified, including phenylpropanoids and their glycosides, flavonoids both in the form of glycoside and in the form of aglycon, catechin and procyanidin, terpenes.

Keywords: Siberian dwarf pine, ethnopharmacology, chemical screening, biologically active compounds, phenolic compounds, HPLC, Pinus pumila.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

[1]. Shpatov A. V. et al. Lipophilic extracts from needles and defoliated twigs of Pinus pumila from two

REFERENCES

[1]. Shpatov A. V. et al. Lipophilic extracts from needles and defoliated twigs of Pinus pumila from

different populations //Chemistry & biodiversity. 2013. Т. 10. №. 2. P. 198-208.

[2]. Стародубов А. В., Домрачев Д. В., Ткачёв А. В. Состав эфирного масла кедрового стланика (Pinus pumila) из Хабаровского края // Химия растительного сырья. 2010. №. 1. С. 81-86.

[3]. Tsitsimpikou C. et al. Volatile needle terpenoids of six Pinus species // Journal of Essential Oil Research. 2001. Т. 13. №. 3. P. 174-178.

[4]. Khomentovsky P. A. Pinus pumila (Siberian Dwarf Pine) on the // Coastally restricted forests. 1998. P. 199.

[5]. Langat M. K. et al. Pumilol, a Diterpenoid with a Rare Strobane Skeleton from Pinus pumila (Pinaceae) // Chemistry & biodiversity. 2018. Т. 15. №. 10. P. e1800056.

[6]. Yatagai M., Sato T. Terpenes of leaf oils from conifers // Biochemical systematics and ecology. 1986. Т. 14. №. 5. P. 469-478.

[7]. Kurose K., Okamura D., Yatagai M. Composition of the essential oils from the leaves of nine Pinus species and the cones of three of Pinus species // Flavour and fragrance journal. - 2007. Т. 22. №. 1. P. 10-20.

[8]. Хан В. А. и др. Моно-и сесквитерпеноиды живиц Pinus koraiensis и P. pumila. Кристаллическая структура 1р, 4аН, 7аН, 10рИ-гвайан-5а, 14-диола // Химия природных соединений. 1980. №. 4. С. 505-510.

[9]. Ралдугин В. А., Пентегова В. А. Производные антикопаловой кислоты и другие новые соединения из живицы Pinus pumila // Химия природных соединений. - 1983. - №. 2. - С. 158162.

[10]. Государственная фармакопея Российской Федерации / МЗ РФ. XIII изд. Москва, 2015. 1470 с.

[11]. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М., Николаева Г.Г., Маркарян А.А. Методика количественного определения суммарного содержания органических кислот в растительном сырье // Растительные ресурсы.2004. Вып. 3.С.112-116.

[12]. Оленников Д.Н., Танхаева Л.М. Методика количественного определения группового состава углеводного комплекса растительных объектов // Химия растительного происхождения. 2006. №4. 29-33c.

[13]. Singleton V. L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R. M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent //Methods in enzymology. Academic press. 1999. Т. 299. P. 152-178.

[14]. Huyut Z., Beydemir §., Gulgin i. Antioxidant and antiradical properties of selected flavonoids and phenolic compounds // Biochemistry research international. 2017. Т. 2017. P. 10.

[15]. L. Dormont, A. Roquest and C. Malosse, Cone and foliage volatiles emitted by Pinus Cembra and some

two different populations //Chemistry & biodiversity. 2013. T. 10. №. 2. P. 198-208.

[2]. Starodubov A. V., Domrachev D. V., Tkachev A. V. The composition of the essential oil of cedar dwarf pine (Pinus pumila) from the Khabarovsk Territory // Chemistry of plant raw materials. 2010. no. 1, P. 81-86.

[3]. Tsitsimpikou C. et al. Volatile needle terpenoids of six Pinus species // Journal of Essential Oil Research. 2001. T. 13. №. 3. P. 174-178.

[4]. Khomentovsky P. A. Pinus pumila (Siberian Dwarf Pine) on the // Coastally restricted forests. 1998. P. 199.

[5]. Langat M. K. et al. Pumilol, a Diterpenoid with a Rare Strobane Skeleton from Pinus pumila (Pinaceae) // Chemistry & biodiversity. 2018. T. 15. №. 10. P. e1800056.

[6]. Yatagai M., Sato T. Terpenes of leaf oils from conifers // Biochemical systematics and ecology. 1986. T. 14. №. 5. P. 469-478.

[7]. Kurose K., Okamura D., Yatagai M. Composition of the essential oils from the leaves of nine Pinus species and the cones of three of Pinus species // Flavour and fragrance journal. 2007. T. 22. №. 1. P. 10-20.

[8]. Khan V.A. et al. Mono-and sesquiterpenoids of resin bites Pinus koraiensis and P. pumila. Crystal structure of 1p, 4aH, 7aH, 10pH-guayan-5a, 14-diol // Chemistry of Natural Compounds. 1980. No. 4.P. 505-510.

[9]. Raldugin V. A., Pentegova V. A. Derivatives of anticopalic acid and other new compounds from resin of Pinus pumila // Chemistry of Natural Compounds. 1983. - No. 2. P. 158-162.

[10]. 10. State Pharmacopoeia of the Russian Federation / Ministry of Health of the Russian Federation. XIII ed. Moscow, 2015.P.1470

[11]. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M., Nikolaeva G.G., Markaryan A. A. Method for quantitative determination of the total content of organic acids in plant materials // Plant Resources. 2004. Vol. 3, P. 112-116.

[12]. Olennikov D.N., Tankhaeva L.M. Methods for the quantitative determination of the group composition of the carbohydrate complex of plant objects // Chemistry of plant origin. 2006. No4. P. 29-33.

[13]. Singleton V. L., Orthofer R., Lamuela-Raventós R. M. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent //Methods in enzymology. Academic press. 1999. T. 299. P. 152-178.

[14]. Huyut Z., Beydemir §., Gülgin Í. Antioxidant and antiradical properties of selected flavonoids and phenolic compounds // Biochemistry research international. 2017. T. 2017. P. 10.

[15]. L. Dormont, A. Roquest and C. Malosse, Cone and foliage volatiles emitted by Pinus Cembra and

related conifer species // Phytochemistry. 1998. V. 49, P. 1269-1277.

[16]. Выводцев Н. В. и др. Кедровый стланик: распространение, экология, использование // Вестник ТОГУ. 2011. №. 1. С. 115.

[17]. Тагильцев Ю. Г., Выводцев Н. В., Колобанов К. А. Кедровый стланик-перспективное пищевое и лекарственное растение Дальнего Востока // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования. 2017. №. 12. С. 298-300.

[18]. Li Z. J. et al. Chemical Constituents of Pinus pumila Cones // Chemistry of Natural Compounds. 2019. Т. 55. №. 6. P. 1187-1189.

[19]. Kondo, T., Ito, H., & Miyoshi, Wood extractives // Nippon NA geikagaku Kaishi. 1955. №.29(2) P. 110112.

[20]. Maimoona A. et al. Analysis of total flavonoids and phenolics in different fractions of bark and needle extracts of Pinus roxburghii and Pinus wallichiana // Journal of Medicinal Plants Research. 2011.Т. 5. №. 13. P. 2724-2728.

[21]. Фуксман И. Л. и др. Фенольные соединения хвойных деревьев в условиях стресса // Лесоведение. 2015. №. 3. С. 4-10.

some related conifer species // Phytochemistry. 1998. V. 49. P. 1269-1277.

[16]. Vyvodtsev N.V. et al. Cedar elfin: distribution, ecology, use // Bulletin of Pacific national university. 2011. № 1. P. 115.

[17]. Tagiltsev Yu. G., Vyvodtsev N.V., Kolobanov K. A. Cedar dwarf-perspective food and medicinal plant of the Far East // New and non-traditional plants and prospects for their use. 2017. № 12. P. 298-300.

[18]. Li Z. J. et al. Chemical Constituents of Pinus pumila Cones // Chemistry of Natural Compounds. 2019. T. 55. №. 6. P. 1187-1189.

[19]. Kondo, T., Ito, H., & Miyoshi, Wood extractives // Nippon NÂ geikagaku Kaishi. 1955. №.29(2). P. 110-112.

[20]. Maimoona A. et al. Analysis of total flavonoids and phenolics in different fractions of bark and needle extracts of Pinus roxburghii and Pinus wallichiana // Journal of Medicinal Plants Research. 2011.T. 5. №. 13. P. 2724-2728.

[21]. Fuchsman I. L. et al. Phenolic compounds of conifers under stress // Forestry. 2015. № 3. P. 410

Conflict of Interest Statement. The authors declare no conflict of interest.

Information on financing. The results were obtained as part of the implementation of the state task of the Ministry of Education and Science of Russia (FSRG-2020-0019) and with the support of the Russian Federal Property Fund in the framework of the scientific project No. 19-09-00361.

Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Информация о финансировании. Результаты были получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России (FSRG-2020-0019) и при поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-09-00361.

Введение. Кедровый стланик (Pinus pumila (Pall) Regel) является перспективным и часто используемым растением центральной и восточной Якутии. Считается, что Дальний Восток России имеет огромные ресурсы P. pumila для использования в медицинских целях. В частности, республика Саха (Якутия) имеет 15220,8 тыс. га площади древостоев с преобладанием P. pumila [17]. Семена, почки, слоистые веточки, хвоя и корни P. pumila используются в народной медицине для лечения невралгии, дерматозов, ревматизма, артрита и туберкулеза, а также в приготовлении мочегонных, антигельминтных, отхаркивающих, дезинфицирующих и ранозаживляющих средств [1]. Имеются сведения о наличии в коре редкого стробан дитерпеноида и тритерпеноидов серратанового типа [5]. Ранние исследования были посвящены составу эфирных масел [2,6,7], а также изучению терпенов [8,9]. Известно, что эфирное масло хвои P. pumila богато

монотерпенами, с преобладанием а-пинена [2], но состав терпенов может различаться в зависимости от условий прорастания и места локализации [2,3,7]. Выявлено, что шишки Р. ритНа содержат Р-ситостерол, даукостерол, Р-ситостерин пальмитат, диметилматайрезинол, стигмаст-7-ен-3р-ол, стигмаст-7-ен-3-0-Р-0-глюкозид и стигмастерол [18]. В доступной литературе нам не удалось обнаружить данные о фенольных соединениях хвои Р. ритНа.

Целью исследования является анализ химического состава хвои Р. ритНа, произрастающего в Якутии.

Материалы и методы Образцы хвои Р. ритНа были собраны в Верхоянском районе (Республики Саха (Якутия), 03.07.2019, 67°09'10.6'^, 134°41'21.5"Е). Сбор, сушка и хранение растительного сырья осуществлялись согласно требованиям, описанным в ГФ XIII [10]. Измельченное сырье экстрагировали 70% этанолом (соотношение 1:40) при 80 °С.

Спектрофотометрические исследования

проводили на спектрофотометре СФ-2000 (ОКБ Спектр, Санкт-Петербург). Для изучения химического состава исследуемого объекта были использованы методы качественного анализа на содержание групп соединений [10], методика определения дубильных веществ [10], определение водорастворимых полисахаридов [12], методика определения органических кислот [11], методика определения фенольных соединений [13].

Условия проведения анализа на ВЭЖХ-УФ. Для аналитической ВЭЖХ использовали микроколоночный жидкостный хроматограф Милихром А-02 (Эконова, Новосибирск), снабженный колонкой ProntoSIL-120-5-C18 AQ (2 х 75 мм, 0 5 мкм; Metrohm AG, Herisau, Switzerland). Условия анализа: элюент A - (4.1 М LiClO4 в 0.1 M HC1O4) и H2O 5:95, элюент В -MeCN; градиентный режим (% В): линейный градиент 0-20 мин 5-100%; v 200 мкл/мин; температура колонки 40°С; длины волн: 230, 250, 270, 290, 310, 330, 350 нм. Расчет содержания индивидуальных компонентов проводили по градуировочным графикам, построенным с применением коммерческих образцов

стандартных соединений.

Результаты и обсуждение. По данным опроса населения, применяли хвою Р. ритНа в лечении свинки и полиомиелита (Неустроева Е.С., птг. Батагай), ванны из отваров хвои используют в качестве противовоспалительного средства, настойку применяют при лечении ревматизма (Гатилова М.А., г. Верхоянск). Кондакова М. А. из Верхоянского района и Егорова Е.Е. из Томпонского района применяют хвои и почки Р. ритНа как отхаркивающее средство. Смолу используют как ранозаживляющее средство.

В ходе количественного анализа на основные виды биологически активных веществ установлено количественное содержание: дубильных веществ - 35,90%; органических кислот - 0,37%; водорастворимых полисахаридов - 1,52%. Общее содержание фенольных соединений, определенных методом Фолина-Чокальтеу, в 70% этаноловом экстракте хвои Р. ритНа составляет 37,67%. В результате метаболомного анализа спиртового экстракта хвои Р. ритНа удалось идентифицировать 12 соединений, включая фенилпропаноиды и их гликозиды, флавоноиды как в форме гликозида, так и в форме агликона, катехин и процианидин, терпены (рис.1, табл.1).

I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I ' I i I ' I ' I ' I v Г I I• ' I ' I ' I ' I ■ М I ■ I ' Г ' I ' I ■ I ' I ' I ' I ' I

О ] 2 3 4 5 б 7 ft О 10 II 12 13 14 15 16 17 |Я 20 21 22 23 24 25 27 2Я 2"?

Рис. 1 - Хроматограммы экстракта хвои P. pumila (ВЭЖХ; детектирование при 230, 250, 270, 290, 310, 330, 350 нм). Числами обозначено положение соединений: 1 - процианидин Bi, 2 - катехин, 3 -галлоил-глюкоза, 4 - эпикатехин, 5 - процианидин Ci, 6 - эпигаллокатехин, 7 - изокверцитрин, 8 - зона флавоноидных гликозидов, 9 - зона лигнанов, 10 - а-пинен, 16 - монотерпен, 17 - лимонен. Fig. 1 - P. pumila needles extract chromatogram (HPLC; detection at 230, 250, 270, 290, 310, 330, 350 nm). The numbers indicate the position of the compounds: 1 - procyanidin B1, 2 - catechin, 3 - galloyl-glucose, 4 -epicatechin, 5 - procyanidin C1, 6 - epigallocatechin, 7 - isocvercitrin, 8 -zone of flavonoid glycosides, 9 -

zone of lignans, 10 - а-pinene, 16 -monoterpene, 17 -В литературе имеются сведения о содержании в сердцевине P. pumila хризина,

imonene).

тектохризина, пиноцембрина, монометилового эфира пинозилвина и монометилового эфира

дигидропинозилвина [19]. Известно, что растения рода Ртш благодаря богатому флавоноидами и полифенолами составом, способны накапливать

поллютанты и действовать в качестве показателя загрязнения среды [20,21].

Таблица 1

Количественное содержание фенольных соединений в хвое P. Pumila

№ Соединение Содержание, мг/г

1 Процианидин Bi 2.67 ± 0.05

2 Катехин 1.14 ± 0.02

4 Эпикатехин 3.24 ± 0.06

5 Процианидин Ci 9.63 ± 0.19

6 Эпигаллокатехин 1.49 ± 0.02

7 Изокверцитрин 3.63 ± 0.07

Table 1

The quantitative content of phenolic compounds in the needles of P. Pumila

№ Compound Content, mg/g

1 Rocyanidin B1 2.67 ± 0.05

2 Catechin 1.14 ± 0.02

4 Epicatechin 3.24 ± 0.06

5 Procyanidin Ci 9.63 ± 0.19

6 Epigallocatechin 1.49 ± 0.02

7 Isocvercitrin 3.63 ± 0.07

Выводы. По результатам качественного анализа на содержание биологически активных веществ было установлено, что хвоя Р. ритйа содержит дубильные вещества, катехины, фенольные соединения, полисахариды, тритерпеновые соединения. Количественный анализ показал накопление в 70% этаноловом экстракте хвои Р. ритйа преимущественно фенольных соединений (37,67%). Метаболомный анализ с применением метода ВЭЖХ-УФ в хвое

Р. ритйа подтвердил наличие 12 соединений, из них 7 веществ относятся к фенолам: процианидин В1 - 2.67 ± 0.05 мг/г, катехин - 1.14 ± 0.02 мг/г, эпикатехин - 3.24 ± 0.06 мг/г, процианидин С1 -9.63 ± 0.19 мг/г, эпигаллокатехин - 1.49 ± 0.02 мг/г, изокварцетин - 3.63 ± 0.07 мг/г. Данные по химическому составу подтверждают применение хвои Р. ритйа в народной медицине якутов в качестве противовоспалительного средства.

Ответственный за переписку: Васильева Айна Григорьевна — студентка 4-го курса, по направлению биология ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова г. Якутск, Российская

Федерация, E-mail: kagamisatou@gmal. com

Corresponding Author: Vasilieva Aina Grigoryevna - 4th year student, in biology, M. K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russian Federation, Email:: kasamisatou@smal. com M. K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russian Federation