Изменчивость содержания нафтодиантроновых пигментов в сырьевой фитомассе дикорастущих образцов Hypericum maculatum в среднетаежной подзоне Республики Коми

Пунегов Василий Витальевич; Сычев Роман Леонидович; Портнягина Надежда Васильевна; Эчишвили Эльмира Элизбаровна

Химия растительного сырья. 2011. №3. С. 139-143.

УДК 615.32:547.9+543.544+417.13

ИЗМЕНЧИВОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ НАФТОДИАНТРОНОВЫХ ПИГМЕНТОВ В СЫРЬЕВОЙ ФИТОМАССЕ ДИКОРАСТУЩИХ ОБРАЗЦОВ HYPERICUM MACULATUM В СРЕДНЕТАЕЖНОЙ ПОДЗОНЕ РЕСПУБЛИКИ КОМИ

Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, ул. Коммунистическая, 28,

Сыктывкар 167982 (Россия), e-mail: [email protected]

Целью работы являлось определение содержания основных действующих веществ - суммы нафтодиантроновых пигментов: гиперицина и псевдогиперицина в надземной массе Hypericum maculatum Crantz, собранной в природе в четырех районах Республики Коми, Методом спектрофотометрии экстрактов (70% этанол) из сырьевой фитомассы растения при 590 нм установлено, что содержание нафтодиантроновых пигментов (суммы гиперицин и псевдогиперицин) в 18 образцах H. maculatum в подзоне средней тайги Республики Коми лежит в интервале 0,03-0,10%, Основными факторами, влияющими на накопление гиперицина и псевдогиперицина в надземной части H. maculatum, являются экологогеографические, Выявлены 4 дикорастущих образца H. maculatum с высоким содержанием нафтодиантроновых пигментов, перспективных для введения в культуру как источников доброкачественного лекарственного сырья,

Ключевые слова: Hypericum maculatum, гиперицин, псевдогиперицин, дикорастущее лекарственное растение,

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России, оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга», Проект «Состояние ресурсов полезных растений европейского северо-востока России, мониторинг и разработка биотехнологических подходов порационалъному использованию и воспроизводству».

Введение

Зверобой пятнистый Hypericum maculatum Crantz (з. четырехгранный H. quadrangulum auct.) и зверобой продырявленный Hypericum perforatum L. (сем. Hypericaceae Juss.) - многолетние травянистые растения, содержащие ряд уникальных биологически активных веществ, в том числе производные антрахинона: гиперицин и псевдогиперицин (рис. 1). Гиперицин и его функциональные производные привлекают внимание исследователей как вещества для ранней диагностики злокачественных новообразований и лазерной фотоди-намической терапии (ФДТ) онкологических больных [1-3]. Оба вида зверобоя широко используются в научной и народной медицине, препараты на их основе обладают антимикробным, регенеративным, противоязвенным, противовоспалительным, вяжущим и антидепрессивным действием [4]. Активно изучается и влияние препаратов зверобоя на вирусы герпеса, гепатита В, парагриппа 3, анемию и др. [5, 6].

H. perforatum распространен в лесной и лесостепной зонах европейской части России (кроме северных районов), на Кавказе, в Западной Сибири и некоторых районах Средней Азии. H. maculatum имеет такой же ареал, но более обычен в северных районах. На территории Республики Коми встречается повсеместно только один вид - H. maculatum [7]. Потребность в лекарственном сырье зверобоя определена в 10501100 тв год и не покрывается за счет дикорастущего сырья [8]. В связи с этим введение в культуру обоих видов является актуальной задачей. В интродукции в различных регионах России более известен H. perforatum. Ботанические сады России и зарубежья чаще всего предлагают в обмен образцы семян H. perforatum, редко H. maculatum.

* Автор, с которым следует вести переписку,

OH

H3C

9

10

\-1Г

O

7

OH

'^5

8 7 6

9^^ X'4'7a/ X'"'6a/ ^^5

14e 4

'-14d 3b 'OH

HO

10

) 14e 4

10a 14d 3b 'OH

10b 14c 3a .OH

1^ ^13b ^14b ^^3^

H31 10bv /14V Z3V^OH

1 11 13b 14b 3

21

13

OH

O

(1)

14a 1 2

OH

OH O (2)

OH

Рис. 1. Химическая структура гиперицина (1) и псевдогиперицина (2)

В результате интродукционных исследований в 2004-2007 гг. семи образцов H. perforatum разного географического происхождения в отделе Ботанический сад Института биологии Коми НЦ УрО РАН было установлено, что массовая доля суммы нафтодиантроновых пигментов (гиперицин + псевдогиперицин) в надземной массе данного вида составляет 0,03-0,08% и зависит от географического происхождения образцов, возраста и фазы развития растений [9]. Аналогичные интродукционные исследования H. maculatum в среднетаежной подзоне Республики Коми нами начаты в 2009 г. Предваряя изучение культуры нового вида, было решено проанализировать лекарственное сырье H. maculatum, собранное в природе на содержание нафтодиантроновых пигментов.

Цель настоящей работы - изучение содержания гиперицина и псевдогиперицина в сырьевой фитомассе H. maculatum, собранного в различных местах естественного произрастания зверобоя в среднетаежной подзоне Республики Коми.

Экспериментальная часть

Объектом наших исследований служили 18 дикорастущих образцов Hypericum maculatum Crantz (H. quadrangulum auct.) сем. Hypericaceae Juss. (Guttiferae auct.) [10], собранных в пяти районах Республики Коми, входящих в подзону средней тайги. Характеристика образцов H. maculatum, отобранных для исследований, приведена в таблице.

Эколого-географическая характеристика Hypericum maculatum

Номер

образца

География, экология, фаза развития, дата сбора сырья

1

2

1

2

3

4

5

6 7 S

9

10

Сысольский р-н, с. Межадор, злаково-разнотравный луг, 62,2 км от г. Сыктывкара на Ю-3, координаты N 61° 09,711', Е 50° 18,564', бутонизация, 29.06.2009

Сысольский р-н, с. Межадор, злаково-разнотравный луг, 62,2 км от г. Сыктывкара на Ю-3, координаты N 61° 09,711', Е 50° 18,564', начало цветения, 29.06.2009

Сысольский р-н, с. Межадор, злаково-разнотравный луг, 62, км от г. Сыктывкара на Ю-3, координаты N 61° 09,711', Е 50° 18,564', цветение, 20.07.2009

Сыктывдинский р-н, злаково-разнотравный луг, 53 км на юг от Сыктывкара, координаты N 61° 12,963', Е 50° 28,038', цветение, 20.07.2009

Сыктывдинский р-н, 38,2 км от г. Сыктывкара на Ю-3, координаты N 61° 20,614',

Е 50° 34,064', злаково-разнотравный луг, цветение, 20.07.2009

Сыктывдинский р-н, дер. Морово, координаты N 61° 30,017', Е 50° 36,200', злаково-разнотравный заливной луг, цветение, 18.07.2009

Сыктывдинский р-н, с. Выльгорт, координаты N 61° 37,150', Е 50° 44,250', злаково-разнотравный суходольный луг, цветение, 20.07.2009

O

7a

6a

7b

13a

14a

14

Продолжение таблицы

2

11

12

13

14

15

16

17

18

Сыктывдинский р-н, 7 км от г. Сыктывкара, опушка леса, заросли шиповника и кипрея узколистного, координаты N 61° 37,998', Е 50° 45,410', начало цветения, 30.06.2009

Сыктывкар, с. Алешино, пойменный заливной злаково - разнотравный луг, 9,43 км от Сыктывкара, координаты N 61° 41,676', Е 50° 57,706', цветение,10.07.2009

Сыктывдинский р-н, с. Зеленец, 25 км от Сыктывкара на север, злаково-разнотравный суходольный луг, координаты N 61° 53,038', Е 50° 42,159', цветение,18.07.2009

Корткеросский р-н, 49 км от Сыктывкара на С-В, N 61° 51,06', Е 51° 39,52', злаково-разнотравный луг, начало цветения, 10.07.2009

Корткеросский р-н, п. Аджером, пойменный злаково-разнотравный луг, 52 км от Сыктывкара на С-В, координаты N 61° 51,06', Е 51° 39,53', цветение, 10.07.2009

Сыктывдинский р-н, с. Часово, 38 км от Сыктывкара на N по трассе Сыктывкар - Усть-Вымь, злаковоразнотравный луг, координаты N 62° 06,528', Е 50° 46,798', цветение, 18.07.2009 Усть-Вымский р-н, 12 км от с. Усть-Вымь, злаково-разнотравный суходольный луг, координаты N 62° 13,594', Е 50° 11,323', цветение, 18.07.2009

Княжпогостский р-он, с. Ляли, злаково-разнотравный луг, координаты N 62° 17', Е 50° 44', цветение, 14.07.2009

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Сбор образцов H. maculatum проводился нами в период массовой бутонизации-цветения с 29 июня по 20 июля 2009 г. при экспедиционных выездах в Корткеросский, Сыктывдинский, Сысольский, Усть-Вымский районы. Места сбора фиксировали с помощью GPS навигатора. Один из образцов был собран в июле 2009 г. сотрудниками отдела лесобиологических проблем Севера нашего института Т. А. Творожни-ковой и Н.В. Герлинг в Княжпогостском районе Республики Коми. При отборе проб на анализ срезали верхушечную облиственную генеративную часть побега длиной 20 см с цветками и бутонами. Растительные образцы сушили в комнатных условиях при температуре 20±2° C вне действия прямого солнечного света.

Содержание суммы гиперицин + псевдогиперицин в образцах растений определяли методом спек-трофотометрии спиртовых (70% этанол) экстрактов при длине волны 590 нм на приборе UV1700 Shimadzu Ind. Ink. (Япония) по методике В.В. Беликова с соавторами [11]. Статистический анализ экспериментальных данных выполняли с применением программы Microsoft Office Excel 2007. Достоверность отличия содержания пигментов в разных образцах H. maculatum определяли на основании дисперсионного анализа результатов спектрофотометрии с помощью программы Biostat для Windows при множественном сравнении с учетом критерия Стьюдента с поправкой Бонферрони для малых выборок.

1

Обсуждениерезулътатов

Результаты аналитических исследований содержания нафтодиантроновых пигментов (суммы гипери-цин+псевдогиперицин) в надземной массе H. maculatum, по данным литературы, свидетельствуют о широкой вариабельности состава и содержания указанных пигментов. Например, Martonfi P. с соавторами [12] установили, что содержание суммы псевдогиперицина и гиперицина в траве диплоидных образцов H. maculatum (Словакия) лежит в интервале 0,211-1,892%, в среднем - 0,826%. Российскими исследователями [13] определено, что в процессе вегетации у H. maculatum в различных популяциях на территории Урмуртии происходит постепенное нарастание в надземной массе к фазе массовой бутонизации содержания гиперицина от 0,55 до

1,06% и далее плавное снижение массовой доли гиперицина в растениях в фазе массового цветения (0,71%) и в фазе плодоношения (формирования семенных коробочек - (0,33%). О.Е. Правдивцева и В.А. Куркин [14] установили, что содержание антраценпроизводных (нафтодиантроновых пигментов) в сырьевой фитомассе

H. maculatum, культивируемого в Самарском ботаническом саду, в пересчете на гиперицин примерно на порядок ниже, чем в траве H. Perforatum, и составляет соответственно 0,059 и 0,610%.

В нашей работе при биохимической оценке сырьевой фитомассы 18 природных образцов H. maculatum, отличающихся разным эколого-географическим происхождением и фазой развития растений установлено, что массовая доля нафтодиантроновых пигментов: гиперицин + псевдогиперицин в траве H. maculatum, собранной в фазе цветения, лежит в интервале 0,025-0,100% (рис. 2). Выявлено, что образцы растений 1-6, 11, 15, собранные в более ранние фазы развития (бутонизации и начала цветения) отличаются низким содержанием указанных пигментов (0,021-0,059%). К фазе массового цветения происходит увеличение содержания нафтодиантроновых соединений в сырьевой фитомассе растения. Установлено, что четыре образца (6, 7,9 и 10), собранные в фазе массового цветения в Сыктывдинском р-не Республики Коми, до-

минируют по содержанию нафтодиантроновых пигментов (0,067-0,100%) и могут служить исходным материалом для интродукционных исследований H. maculatum. Выделенные образцы по содержанию нафтодиантроновых пигментов превосходят ряд образцов H. perforatum, исследованных нами ранее при введении в культуру, в том числе сорт Золотодолинский (0,054-0,060%). Результаты статистического анализа данных спектрофотометрического определения суммы нафтодиантроновых пигментов свидетельствуют о том, что в фазу начала цветения образцы H. maculatum не отличаются между собой по содержанию гипе-рицина и псевдогиперицина несмотря на различие эколого-географических условий произрастания. Достоверные отличия образцов проявляются в фазу массового цветения растения. Наибольшим содержанием указанных пигментов характеризуются образцы H. perforatum, отобранные в наиболее южном из перечисленных выше районов Республики Коми - Сысольском (образец 6). Полученные результаты аналитических исследований свидетельствуют о том, что эколого-географические условия произрастания H. maculatum являются решающими факторами, влияющими на накопление гиперицина и псевдогиперицина в сырьевой фитомассе растения в фазе массового цветения. Доля нафтодиантроновых пигментов в сырьевой фитомассе растения в фазу массового цветения находится в обратно-пропорциональной зависимости от географической широты места его произрастания (от N 61° 09,711' до N 61° 51,06').

Полученные данные подтверждают перспективность дальнейших биохимических и интродукционных исследований зверобоя пятнистого в условиях среднетаежной подзоны европейского Северо-Востока.

Рис. 2. Изменчивость содержания суммы нафтодиантроновых пигментов (гиперицин, псевдогиперицин) в сырьевой фитомассе Hypercum maculatum Crantz. в зависимости от географического происхождения образцов и фазы развития растений.

По вертикали - массовая доля нафтодиантроновых пигментов, %; по горизонтали - номер образца. Характеристика образцов отражена в таблице

Выводы

В результате биохимических исследований 18 дикорастущих образцов H. maculatum, собранных в пяти р-нах Республики Коми в фазе массового цветения, установлено, что содержание нафтодиантроновых пигментов: гиперицина и псевдогиперицина в сырьевой фитомассы растения в подзоне средней тайги лежит в интервале 0,067-0,100%.

Основными факторами, влияющими на накопление гиперицина и псевдогиперицина в надземной части H. maculatum, являются эколого-географические. Найдено, что массовая доля нафтодиантроновых пигментов в H. maculatum в фазе цветения уменьшается по мере увеличения географической широты места произрастания растения (от N 61° 09,711' до N 61° 51,06') от 0,10 до 0,025%. Коэффициент корреляции данной зависимости - 0,85.

В природных популяциях H. maculatum выявлены четыре образца растений, перспективных для дальнейших интродукционных исследований как источники доброкачественного лекарственного сырья.

Список литературы

1. Kamuhabwa A.R., Huygens A., De Witte P. Photodynamic therapy of transitional cell carcinoma multicellular tumor spheroids with Hypericin // International Journal of Oncology. 2003. V. 23. Pp. 1445-1450.

2. Hong-Yan Du, Malini Olivo, Benny Kwong-Huat tan, Boon-Huat Bay. Hypericin-mediated photodynamic therapy induces lipid peroxidation and necrosis in nasopharyngeal cancer // International Journal of Oncology. 2003. V. 23. Pp. 1401-1405.

3. Blank M., Kostenich G., Lavie G., Kimel S., Keisari Y., Orenstein A. Wavelength-dependent Properties of Photodynamic Therapy Using Hypericin in vitro and in an Animal Model // Photochemistry and Photobiology. 2002. V. 76, N3. Pp. 335-340.

4. Соколов С.Я., Замотаев И.П. Справочник по лекарственным растениям (фитотерапия). М., 1993. 512 с.

5. Mahady G.B., Fong H.H.S., Farnsworth N.R. Botanical dietary supplements: quality, safety and efficiency. Tokyo, 2001. 280 p.

6. Barnes J., Anderson L. A., Phillipson J. D. A guide for healthcare professionals // Herbal medicines. London, 2002.

7. Флора Северо - Востока европейской части СССР. Л., 1976. Т. 3. 293 с.

8. Растения для нас: Справочное издание / К.Ф. Блинова, В.В. Вандышев, М.Н. Комарова, У.В. Мартна, В.Г. Ре-гир, Л.В. Селенина, Л.С. Теслов, Н.П. Харитонова, Р.К. Шатохина, Г.П. Яковлев; под ред. Г. П. Яковлева и К.Ф. Блиновой. СПб., 1996. 652 с.

9. Портнягина Н.В., Эчишвили Э.Э., Пунегов В.В., Мишуров В.П. Ресурсная характеристика Hypericum perforatum (Hypericaceae) в условиях интродукции (Республика Коми) // Растительные ресурсы, 2009. Т. 45, Вып. 2. С. 48-57.

10. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). Русское издание. СПб., 1995. 992 с.

11. Беликов В.В., Точкова Т.В., Шатунова Л.В., Колесник Н.Т., Баяндина И.И. Количественное определение основных действующих веществ у видов Hypericum L. // Растительные ресурсы. 1990. Т. 26. Вып. 4. С. 541-578.

12. Martonfi P., Repcark M., Zanvit P. Secondary metabolites variation in Hypericum maculatum and its relatives // Biochemical Systematics and Ecology, 2006. V. 34. Pp. 56-59.

13. Kireeva T.B., Sharanov U.L., Letchamo W. Biochemical and Eco-physiological Studies on Hypericum spp. Reprinted from // Perspectives on new crops and new uses. Alexandria, 1999. V. A. Pp. 467-468.

14. Правдивцева O.E., Куркин B.A. Сравнительное исследование химического состава надземной части некоторых видов рода Hypericum L. // Химия растительного сырья. 2009. №1. С. 79-82.

Поступило в редакцию 12 июля 2010 г.