Erucastrum armoracioides (Brassicaceae) новый источник сырья для производства медицинских препаратов на основе индол-3-карбинола Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 577.1

ERUCASTRUMARMORACIOIDES (BRASSICACEAE) - НОВЫЙ ИСТОЧНИК СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕДИЦИНСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ИНДОЛ-3-КАРБИНОЛА

© 2014 М.Р. Ахметова1, Н.И. Федоров1, С.П. Иванов2, Р.Р. Хафизова2

1 Институт биологии Уфимского научного центра РАН 2 Институт органической химии Уфимского научного центра РАН

Поступила в редакцию 26.05.2014

Методом ВЭЖХ в надземной части Erucastrum armoracioides обнаружено достаточно высокое содержание индол-3-карбинола. Вид легко может быть интродуцирован и является новым перспективным источником сырья для производства высокоэффективных противоопухолевых препаратов.

Ключевые слова: глюкозиналяты, индол-3-карбинол, Erucastrum armoracioides, Brassicaceae, алкалоиды

Семейство Brassicaceae Bumeett объединяет 338 родов, включающих 3350 видов растений, распространенных по всему земному шару [1]. Представители этого семейства содержат различные биологические активные вещества, в том числе глюкозиналяты, фитоалексины и алкалоиды [2]. Одним из перспективных биологически активных веществ является индол-3-карбинол (I3C) - продукт распада 4-метоксиглюкобрасси-цина (индолсодержащий алкалоид горчичных масел) [3], который обладает антиканцерогенным, антиоксидантным, антиантерогенным эффектом [4, 5]. Содержится в незначительных количествах в растениях родов Arabidopsis, Brassi-ca, Isatis, Reseda, Sinapis и некоторых других [3, 6]. На его основе производится лекарственный препарат «Индинол форте» для лечения эстро-гензависимых опухолей и ряд биологически активных добавок: индинол, индогрин, индол форте. Действующее вещество для этих препаратов получают двумя способами: путем дорогостоящего химического синтеза или из проростков брокколи. Наиболее оптимальным сырьем являются 8-12-ти дневные проростки [7]. К сожалению, биомасса таких проростков очень мала в

Ахметова Миляуша Ринатовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории экологии растительных ресурсов. E-mail: akhmetova@anrb.ru.

Федоров Николай Иванович, доктор биологических наук, заведующий лабораторией экологии растительных ресурсов. E-mail: fedorov@anrb.ru. Иванов Сергей Петрович, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа. E-mail: ivanov_sp@anrb.ru

Хафизова Регина Рифовна, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов анализа

связи с чем необходим поиск других растений-источников сырья индол-3-карбинола, которые можно использовать на более поздних стадиях сезонного развития при высоком достаточно высоком содержании целевого продукта.

Цель исследования: анализ потенциальной возможности использования вида рогачка хреновидная как источника сырья для производства медицинских препаратов на основе I3C.

Материал и методы. Объектом исследования было травянистое растение рогачка хреновидная (Erucastrum armoracioides (Czern. ex Turcz.) Cruchet (сем. Brassicaceae Burnett) - двулетнее или малолетнее травянистое растение высотой от 30 до 100 см. Рогачка хреновидная -европейско-западно-азиатский вид, его ареал вида охватывает территорию Юго-Восточной Европы, Малой Азии, Ирана, Средиземноморья, Южной половины европейской части бывшей СССР, Крыма, Кавказа, Западной Сибири, Казахстана [8]. На территории Республики Башкортостан встречается в степных и лесостепных районах [9]. Так как этот вид ранее относили к роду Brassica, было предположение, что в нем содержится типичное для этого рода соединение 4-метоксиглюкобрассицин и I3C, поэтому на предварительном этапе исследования было установлено методом хроматомассспектрометрии наличие I3C в надземной части E. armoracioides.

Для исследования была собрана надземная часть растений этого вида в июне 2013 г. на стадии цветения на степном участке вблизи озера Асликуль Давлекановского района Республики Башкортостан. Сумму алкалоидов из воздушно-сухого сырья извлекали методом исчерпывающей экстракции [10]. Для анализа на содержание суммы алкалоидов брали измельченные образцы массой 50 г (точная навеска). В качестве

Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 16, №1(3), 2014

экстрагента использовали 70%-ный водный ацетон. Экстракцию повторяли до полного извлечения алкалоидов. Полнота экстракции проверялась качественной реакцией на третичный азот в молекуле алкалоидов с кремневольфрамовой кислотой. Объединенные вытяжки фильтровали на воронке Бюхнера, затем ацетон отгоняли на роторном испарителе, остаток подкисляли 3%-ным раствором серной кислоты до рН = 1-3, экстрагировали из них дихлорэтаном органические соединения неалкалоидного характера. Водный раствор, содержащий алкалоиды, подщелачивали до рН = 9-12 карбонатом натрия или аммиаком. Далее алкалоиды исчерпывающе экстрагировали дихлорэтаном и высушивали с помощью безводного сульфата натрия. Органический растворитель отгоняли сначала на роторном испарителе, затем его остатки удаляли в глубоком вакууме. Доведенный до постоянной массы сухой остаток взвешивали на аналитических весах.

Для оценки содержания I3C в сырье использовали метод ВЭЖХ. Анализ проводили на

жидкостном хроматографе Waters Breeze со спектрофотометрическим детектором при длине волны 225 и 280 нм. Подвижная фаза ацетонит-рил - вода. Хроматографический анализ проводили при градиентном элюировании на колонке Luna C18 (250 х 4,6 мм; 5 мкм). Концентрация ацетонитрила в элюенте увеличивается от 15 до 85 об.%. Скорость подвижной фазы составляла 1 мл/мин, а объем инжектируемой пробы - 10 мкл. Продолжительность анализа 40 мин. Для приготовления элюентов, а также растворения стандартного испытуемого препарата использовали ацетонитрил (HPLC-gradient grade фирмы Panreac) и бидистилированную воду. Идентификацию проводили путем сопоставления времени удерживания компонентов смеси и стандарта. Использовались градуировочные графики, построенные по стандартному образцу I3C (Sigma-Aldrich), с концентрациями 0,25, 0,5 и 1мг/мл. На рис. 1 и 2 приведены хроматограммы стандартного и исследуемого образца, соответственно.

Рис. 1. Хроматограмма стандартного образца индол-3-карбинола

Рис. 2. Хроматограмма образца суммы алкалоидов надземной части Erucastrum armoracioides

Результаты и обсуждение. В проанализированных образцах надземной части Е. агтогаа-о1йеъ на стадии цветения содержание суммы алкалоидов было 0,19% от сухого веса, однако ранее в надземной части и корнях Е. armoracioides было выявлено более высокое содержание суммы алкалоидов на стадии бутонизации 0,60% в

надземной части от сухого веса [11]. При проведении анализа образцов надземной части этого вида методлм ВЭЖХ установлено содержание I3C 0,37±0,04 мкмоль/г от сухого веса, что всего в два раза меньше, чем в 60-ти дневных проростках Brassica rapa L. ssp. pekinensis (0,63±0,21 мкмоль/г), и больше в три раза, чем в 40 дневных

проростках B. juncea var. integrifolia (0,13±0,04 мкмоль/г). Выявленное содержание можно считать высоким, так как выделения I3C проведено из сухого сырья без ферментизации, повышающим содержание в сырье целевого продукта [12]. Исходя из того, что содержание I3C выше в растениях на более ранней стадии развития, можно предположить, что его содержание на стадии розетки и бутонизации будет близко к содержанию в Brassica rapa L. ssp. pekinensis.

По сравнению с традиционным сырьем (проростки брокколи 3-5 см высотой) побеги E. armoracioides имеют в десятки раз большую биомассу. Этот вид сорное растение растет на полях, по дорогам у строений, на нарушенных местах, залежах, в рудеральных местообитаниях [8, 9]. Он способен произрастать на щебнистых и глинистых почвах, засухоустойчив. Все это свидетельствует о том, что при его введении в плантационную культуру практически не потребуется специальных мероприятий (посадки через рассаду, прополки, химической обработки и полива), семена обладают высокой схожестью. Поэтому E. armoracioides можно рассматривать в качестве перспективного источника I3C. Для его введения в культуру с последующим использованием в качестве лекарственного сырья необходимы дополнительные исследования по попу-ляционным и сезонным закономерностям содержания I3C в растениях.

Благодарность: хроматографический анализ выполнен на оборудовании ЦКП «Химия» ИОХ УНЦРАН.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Mitchell-Olds, ZCrucifer evolution in the post-genomic era / T. Mitchell-Olds, I. Al-Shehbaz, M. Koch, T. Sharbel // Plant Diversity Evolut. 2005. № 8. P. 119-137.

2. Brock, A. Brassicaceae contain nortropane alkaloids / A. Brock, T. Herzfed, R. Paschke et al. // Phytochemistry. 2006. Vol. 67, № 18. P. 2050-2057.

3. Michnovicz, J.J. Induction of estradiol metabolism bydietary indole-3-carbinol in humans / J.J. Michnovicz, H.L. Bradlow // J. Natl. Cancer Inst. 1990. №82. P. 947-950.

4. Weng, J.-R. Indol-3-carbinol as a chemopreventive and anti-cancer agent / J.-R. Weng, Ch.-H. Tsai, S.K. Kulp, Ch.-Sh. Chen // Cancer letters. 2008. №262. P. 153163.

5. Преображенская, M.M. Индольные соединения в овощах семейства Крестоцветных (Cruciferae) / М.М. Преображенская, А.М. Королев // Биоорганическая химия. 2000. T. 26, №2. C. 97-111.

6. Fahey, J. W. The chemical diversity and distribution of glucosinalates and isothiocyanates among plants / J.W. Fahey, A.T. Zalcmann, P. Talalay // Phytochemistry. 2001. №56. P. 5-51.

7. Baenas, N. Selecting sprout of Brassicaceae for optimum phytochemical composition / N. Baenas, A.D. Moreno, C. Carcia-Viguera // Journal of agricultural and food chemistry. 2012. №60. P. 11409-11420.

8. Губанов, И.А. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Т. 2 / И.А. Губанов, К.В. Киселева, В. С. Новиков, В.Н. Тихомиров. - М.: Т-во научных изданий КМК, 2003. 702 с.

9. Алексеев, Ю.Е. Определитель высших растений Башкирской АССР / Ю.Е Алексеев, АХ. Галеева, И.А. Губанов и др. В 2-х т. - М.: Наука, 1989. Т.2. 375 с.

10. Орехов, А.П. Химия алкалоидов. - М., 1955. 859 с.

11. Ахметова, М.Р. Алкалоидоносные виды растений семейства Brassicaceae на Южном Урале / М.Р. Ахметова, О.И. Михайленко, Я.О. Гуркова // Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2013. №3. С. 64-67.

12. Lee, S.Y. Determination of Indol-3-carbinol and Indol-3-acetonitrile in Brassica vegetables using Highperformance Liquid Chromatography with Fluorescence Detection / S. Y. Lee et al. // J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem. 2010. № 53(2). P. 249-252.

ERUCASTRUM ARMORACIOIDES (BRASSICACEAE) - THE NEW SOURCE OF RAW MATERIALS FOR PRODUCTION THE MEDICINES ON THE BASIS OF INDOLE-3-CARBINOL

© 2014 M.R. Akhmetova1, N.I. Fedorov1, S.P. Ivanov2, R.R. Hafizova2

1 Institute of Biology Ufa Scientific Center RAS 2 Institute of Organic Chemistry Ufa Scientific Center RAS

By HPLC-method in elevated part of Erucastrum armoracioides the rather high contents of indole-3-carbinol is revealed. Species can be easily introduced and is a new perspective source of raw materials for production the highly effective antineoplastic preparations.

Key words: glucosinalates, indole-3-karbinol, Erucastrum armoracioides, Brassicaceae, alkaloids

Milyausha Akhmetova, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Laboratory of Plants Resources Ecology. E-mail: akhmetova@anrb.ru; Nikolay Fedorov, Doctor of Biology, Chief of the Laboratory of Plants Resources Ecology. E-mail: fedorov@anrb.ru; Sergey Ivanov, Candidate of Chemistry, Senior Research Fellow at the Laboratory of Physical-chemical Methods of Analysis. E-mail: ivanov_sp@anrb.ru; Regina Hafizova, Minor Research Fellow at the Laboratory of Physical-chemical Methods of Analysis