CC BY
237
УДК 581.135.51
ХЕМОТАКСОНОМИЯ ТЫСЯЧЕЛИСТНИКА ОБЫКНОВЕННОГО (ACHILLEA MILLEFOLIUM L.)
© И.С. Покровская, О.В. Мазова, Н.Н. Апыхтин, В.В. Племенков
Российский государственный университет им. Иммануила Канта, ул. Университетская, 2, Калининград, 23604 (Россия)
Е-mail: plem-kant@yandex.ru
Исследован химический состав эфирного масла тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) образцов, собранных в различных климатических зонах России (Алтайский край, Марийская Республика, Калининградская область). Установлено, что постоянными мажорными компонентами во всех случаях являются кариофиллен, гермакрен и хамазулен, которые и предложено рассматривать в качестве хемотакономических признаков растения A.millefolium. L.
Ключевые слова: Achillea millefolium L., эфирное масло, кариофиллен, гермакрен, хамазулен.
Введение
Одним из известных лекарственных растений, применяемых как в научной, так и в народной медицине, является тысячелистник обыкновенный Achillea millefolium L., который относится к семейству сложноцветных и в период цветения образует белые соцветия, собранные в щитке на верхушке жесткого прямого стебля. Для медицинских целей чаще всего используют листья и соцветия, экстракты или настои которых характеризуются противовоспалительным, ранозаживляющим и антиаллергическим действием. В смеси с другими травами тысячелистник применяют для лечения гастритов, стоматита, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки в виде настоя и свежего сока [1]. Широкий спектр биологических свойств тысячелистника обусловлен разнообразием его химического состава, который характеризуется богатым набором вторичных метаболитов - изопреноидов, флавоноидов и витаминов.
Растение неприхотливо к различным климатическим условиям и имеет евроазиатский ареал распространения, встречается на всей территория России, исключая районы Крайнего Севера. Распространен в лесной, лесостепной, степной зонах на суходольных лугах, луговых склонах гор, по залежам, окраинам полей, во многих районах Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока, Кавказа и Средней Азии, по окраинам дорог и в прибрежной зоне [2]. Тысячелистник обыкновенный, самый распространенный вид рода Achillea L., цветет в течение всего лета - время цветения наступает в июне и заканчивается в октябре.
Определенный интерес представляют собой данные о составе эфирного масла соцветий Achillea millefolium L в зависимости от региона сбора, фазы вегетации, времени сбора, способа подготовки сырья. Эти зависимости позволяют определить наиболее благоприятные условия для сбора лекарственного сырья с максимально полезным набором биологически активных компонентов, а также найти соединения, характерные для данного растения - хемотаксономические признаки (маркеры). С этой целью нами были изучены образцы растений Achillea millefolium L, собранные в Калининградской область, Марийской Республике, Алтайском крае, регионах, расположенных на одной географической широте (54,4±1,2° с.ш.), но с различными климатическими характеристиками: в частности, Калининградская область отличается повышенной влажностью, тогда как Алтайский край известен своей континентальностью, Марийская Республика в этом плане занимает промежуточное положение.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Экспериментальная часть
Химические исследования тысячелистника обыкновенного проводились по нескольким аспектам: для анализа были взяты соцветия Achillea millefolium L, исключая верхушечные листья и отцветшие цветки, сбор проводили с интервалом в две недели в течение всего времени цветения (последняя декада июня - первая декада октября. Все образцы были заготовлены в течение 2007 г. в различных регионах России: Алтайский край, окр. Барнаула; Калининградская обл., Озёрский район; Респ. Марий-Эл, пос. Илеть. Собранное сырье анализировали в воздушно-сухом, свежем и свежезамороженном виде.
Эфирное масло получали модифицированным методом гидродистилляции, с последующей экстракцией пет-ролейным эфиром [3]. Для перегонки брали стандартные количества образцов 100-150 г. Длительность перегонки составляла 3 ч. Полученное таким образом эфирное масло имеет характерный голубой цвет, который обусловлен большим содержанием хамазулена. Экстракт сушили сульфатом натрия и анализировали методом газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектором (GC-MS). Идентификация соединений, зафиксированных хроматографически, проводилась по библиотекам масс-спектров NIST и Wily 0.5.
Препаративное разделение эфирного масла на узкие фракции проводили методом колоночной хроматографии на силикагеле с петролейным эфиром в качестве элюента.
Таким образом был определен состав масел, полученных из воздушно-сухого сырья, после 3-4 месяцев после сбора, высушивания и хранения в бумажных пакетах, и свежесобранных соцветий.
Анализ эфирного масла проводился на хромато-масс-спектрометре Saturn 2000 с газовым хроматографом Varían 3900 со стандартной ионизацией электронным ударом. В качестве газа-носителя использовался особо чистый гелий. В состав ГХ/МС Saturn входит высокочувствительный масс-спектрометр типа ионная ловушка.
Спектры ПМР растворов образцов в CDCl3 были измерены на спектрометре фирмы Bruker (300 МГц) с TMS в качестве стандарта.
Обсуждение результатов
Известно, что эфирные масла сложноцветных, в частности, таких как тысячелистники (Achilea sp.) [5, с. 352], полыни (Artemisia sp.), ромашки (Chamomilla sp.), пижма (Tanacetum sp.) и др. [4-6], представлены богатым набором соединений, главным образом терпеноидами (монотерпенами и сесквитерпенами в наибольшей степени). При этом содержание индивидуальных компонент варьирует в очень широких пределах -от десятков процентов до десятых и сотых долей процента. Конечно же, количество веществ, продуцируемых растениями, значительно больше, если учесть и те, которые содержатся в очень малых количествах и могут быть обнаружены по мере применения более чувствительных методов.
Использование всего набора этих соединений в качестве хемотаксономических маркеров вряд ли имеет смысл, поскольку суммарный состав эфирных масел по веществам весьма непостоянен, особенно это касается минорных компонент. Использование же для этой цели нелетучих веществ растения весьма затруднительно в экспериментальном исполнении. В то же время из всего набора терпеноидов эфирных масел для целей хемотак-сонометрии, очевидно, следует исключить монотерпеноиды ввиду их высокой летучести, что ведет к большой потере последних при сушке и пробоподготовке. Поэтому наиболее подходящими соединениями для хемотаксономии сложноцветных вообще и тысячелистника в частности наиболее подходят сесквитерпеноиды.
Хроматограммы эфирных масел всех изученных нами образцов тысячелистника были достаточно стабильными, похожими и характерными - в каждом случае фиксировалось более ста веществ с содержанием более 0,01%, которые можно разделить на три основных группы по количественным характеристикам: 1) группа веществ, содержащихся в количествах около 10% и выше; 2) вещества с содержанием от 1 до 10%; 3) группа веществ, содержащихся в минорных количествах. Состав эфирных масел по компонентам первой и второй групп приведен в таблице.
Первая группа, группа мажорных соединений, или ее можно назвать главной группой, представлена во всех случаях тремя соединениями: кариофилленом (I), гермакреном (II) и хамазуленом (III), которые и можно считать хемотаксоном тысячелистника обыкновенного (схема). При этом следует отметить, что хамазулен, являющийся норсесквитерпеном, в нативном виде в растении не содержится, а образуется в ходе гидродистилляции как результат термического разложения ахиллицина (IV) и матрицина (V), присутствие которых в экстрактах тысячелистника было ранее установлено [7], и им подобных, т.е. тех, которые могут образовать ароматическую систему азулена элиминированием фрагментов воды, углекислоты и карбоновой кислоты. Хамазулен замечателен еще тем, что, обладая высоко интенсивной голубой окраской (Xmax =595 нм, е~ 33000), и всегда заметен визуально даже в незначительных концентрациях.
Химический состав эфирных масел тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) по основным терпеноидам, группы 1 и 2 (см. текст)
Компонент Содержание, % {>1%)
Калининградская обл. окр. Барнаула Илеть
ß-пинен - 12,S7 12,79
Изомиокорен - 3,14 -
Терпинолен - 4,79 -
Эвкалиптол - S,24 7,57
Камфора - 1,5S 3,01
Борнеол - 3,1б -
Кариофиллен 19,30 7,13 1б,44
а-кариофиллен 2,34 - 2,30
Кариофиллена оксид 2,02 -
Гермакрен 11,73 17,02 1S,42
Кадинен 1,41 - 3,9б
Камфен 1,24 - -
Капаен 2,2S - -
5-селинен 5,22 - -
5-элемен 1,23 - -
Туйон 3,11 - -
Ледол 5,13 - -
Хамазулен 31,5б 31,94 22,S4
Сумма, % S6,57 S9,S7 S7,33
CH3
CH3 OH
Высокая характеристичность образования хамазулена при гидродистилляции, т.е. при термолизе, сырья тысячелистника обыкновенного объясняется его термодинамической выгодностью и наличием набора функциональных групп (лактонного цикла как обязательного), обеспечивающих формирование ароматической системы азулена синхронным элиминированием соответствующих молекулярных фрагментов. Подтверждением тому служат указания на то, что в эфирных маслах, полученных таким способом, не обнаружено норсесквитерпенов гермакренового и кадиненового рядов, хотя соответствующие лактоны (балханолид, миллефин и миллефолид) в экстрактах тысячелистника обыкновенного найдены [8, с. 240]. Также следует заключить о невозможности участвовать в образовании хамазулена имеющихся в его экстрактах гваянолидовых лактонов с кетонной группой в циклопентановом цикле или без гидроксильной группы в циклогептановом цикле (ахиллин, матрикарин и леукомизин) - не обеспечивается элиминирование фрагмента воды.
Выбор между изомерными гермакренами (Л-Б) был сделан на основании данных ПМР-спектроскопии фракции, содержащей около 85% гермакрена, выделенной колоночной хроматографией. Присутствие в спектре ПМР этой фракции мультиплетной системы сигналов протонов в области 4,9-5,7 м.д. с суммарной относительной интенсивностью, соответствущей порядка 5Н, позволяет сделать предварительный выбор в
пользу структуры гермакрена D как наиболее вероятной. Но окончательный вывод по этому вопросу будет сделан после выделения соединения в более чистом виде и детального спектрального исследования.
Следует отметить, что выбранные нами в качестве хемотаксономических признаков тысячелистника обыкновенного сесквитерпеноиды (I-III) связаны между собой и биосинтетически [9, 10].
Обращает на себя внимание еще один экспериментальный факт настоящего исследования - соотношение двух первых компонент - кариофиллена и гермакрена - хемотаксономической триады тысячелистника обыкновенного находится в климатической зависимости, а именно, с ростом степени континентальности оно изменяется в пользу гермакрена, что, возможно, связано с теми особенностями их биосинтеза, которые зависят от количества солнечных дней (часов). их
Заключение
Таким образом, на основании данных по химическому составу эфирных масел соцветий тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) образцов, собранных в различных регионах России, можно заключить, что сесквитерпеноиды кариофилен, гермакрен и хамазулен являются хемотаксономическими признаками этого растения.
Авторы выражают благодарность доценту кафедры органической химии Алтайского государственного университета В.И. Маркину за помощь в подготовке некоторых образцов.
Список литературы
1. Машковский М. Д. Лекарственные средства: в 2 т. Харьков, 1998. Т. 1. 560 с.
2. Пименова М.Е., Коновалов Д.А., Нестерова Т.А. Изучение ресурсно-фитохимических ценопопуляций тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.) // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2003. №2. С. 225-227.
3. Палей Р.В., Племенков В.В., Артемов Н.П., Чугунов Ю.В., Фазлыева М.Г. Химический состав эфирного масла Achillea millefolium L., полученного методом гидродистилляции // Растительные ресурсы. 1996. Т. 32. Вып. 4. С. 37-44.
4. Ботанико-фармакогностический словарь / под ред. К.Ф. Блиновой и Г.П. Яковлева, М. 1990, С.271.
5. Растительные ресурсы СССР. Цветковые растения, их химический состав, использование; семейство Asteraceae (Compositae). СПб, 1993, С. 352.
6. Энциклопедический словарь лекарственных растений и продуктов животного происхождения / под ред. Г.П. Яковлева и К.Ф. Блиновой, СПб, 2002.
7. Куцик Р.В., Зузук Б.М. Тысячелистник обыкновенный Achillea millefolium L. (Аналитический обзор) // Провизор. 2002. № 15. С. 34-38.
8. Кагарлицкий А.Д., Адекенов С.М., Куприянов А.Н. Сесквитерпеновые лактоны растений Казахстана. Алма-Ата,. 1987.
9. Barquera-Lozada J. E., Cuevas G. Biogenesis of Sesquiterpene Lactones Pseudoguainolides from Germacranolides // J. Org. Chem. 2009. V. 74. №2. P. 874-883.
10. Comprehensive Natural Products Chemistry, ed. Barton D. and Nakanishi K. V. 2. Isoprenoids including Carotenoids and Steroids, ed. Cane D.E. 1999, Elsevier. 446 p.
Поступило в редакцию 14 января 2009 г.
После переработки 15 июня 2009 г.
