CC BY
35УДК 615.322:633.88:615.07 https://doi.org/10.29296/25877313-2020-06-03
© Коллектив авторов, 2020
ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ТРАВЫ ГАЛЕГИ ЛЕКАРСТВЕННОЙ (GALEGA OFFICINALIS L.)
A.С. Бакун
аспирант, кафедра организации фармации,
Белорусский государственный медицинский университет (г. Минск, Республика Беларусь) E-mail: [email protected] Н.С. Гурина д.б.н., профессор,
Белорусский государственный медицинский университет (г. Минск, Республика Беларусь)
B.М. Царенков
д.фарм.н.,
Белорусский государственный медицинский университет (г. Минск, Республика Беларусь)
Актуальность. Лекарственная ценность растений определяется содержанием в них не только биологически активных веществ, но и макро- и микроэлементов, накопление которых обусловлено экологическими факторами и природой растений. Перспективным объектом исследования в качестве источника макро- и микроэлементов является галега лекарственная (Galega officinalis L.), которое применяется в народной медицине в качестве гипогликемического, гиполипидемического, лактогонного, противо-микробного средства, однако не является фармакопейным.
Цель работы - изучение элементного состава, содержания тяжелых металлов, мышьяка, ртути, удельной активности цезия-137 в образцах травы галеги лекарственной.
Материалы и методы. Объектом исследования служила трава галеги лекарственной, заготовленная в 2015-2017 гг. в Витебской области Республики Беларусь. Пробоподготовку для получения минерального остатка осуществляли озолением образцов травы галеги лекарственной в муфельной печи при температуре 600 °С в течение 1 ч. Структуру и элементный состав минерального остатка исследовали методом сканирующей электронной микроскопии с электронно-зондовым химическим анализом, содержание тяжелых металлов, мышьяка и ртути - методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Удельную активность цезия-137 определяли методом регистрации гамма-излучений сцинтилляционным блоком детектирования с последующим преобразованием полученных данных с помощью блока обработки информации. Результаты. При исследовании элементного состава травы галеги лекарственной было обнаружено 9 элементов и составлен ряд накопления макро- и микроэлементов: O > K > Ca > C > Mg > P > Cl > Si > S. В образцах травы галеги лекарственной обнаружены медь, цинк и хром, что повышает фармакологическую ценность травы галеги лекарственной как средства для профилактики заболеваний, связанных с недостатком указанных микроэлементов, в частности сахарного диабета. В исследуемых образцах не выявлено токсичных тяжелых металлов (свинца, мышьяка, ртути, кадмия), а также радионуклидов, что свидетельствует о безопасности данного вида лекарственного растительного сырья и возможности его заготовки в природно-климатических условиях Республики Беларусь.
Выводы. Трава галеги лекарственной может использоваться в качестве потенциального источника биотических элементов для лечения и профилактики заболеваний различной этиологии, связанных с нарушениями микроэлементного равновесия, а также пограничных с ними патологических состояний.
Ключевые слова: трава галеги лекарственной, элементный состав, тяжелые металлы, радиационная безопасность.
Для цитирования: Бакун А.С., Гурина Н.С., Царенков В.М. Изучение элементного состава травы галеги лекарственной (Galega officinalis L.). Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2020;23(6):16-21. https://doi.org/10.29296/25877313-2020-06-03
Проблема коррекции обмена макро- и микроэлементов является весьма актуальной. Дефицит ряда эссенциальных микроэлементов и интоксикация токсичными микроэлементами способствуют росту частоты злокачественных новообразований. Макро- и микроэлементы влияют на физиологические процессы: активизируют ферментные системы, участвуют в пластических процессах, формировании тканей организма [1, 2]. Так, кальций со-
ставляет 25-27% от общей массы костной ткани и выполняет многообразные функции в обмене веществ; фосфор входит в состав ряда органических соединений (нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), нуклеотиды (АТФ, НАД, НАДФ), витамины и др.) [2]. Цинк активизирует Т-клеточный иммунитет, медь влияет на функции желез внутренней секреции, оказывает инсулиноподобное действие, обладает антиоксидантной активностью [3]. Хром уси-
ливает действие инсулина и влияет на так называемый фактор «толерантности к глюкозе», увеличивает резервные возможности запасать гликоген. При недостаточном поступлении данного элемента в организм возможно развитие сердечно-сосудистых нарушений, атеросклероза, заболеваний эндокринной системы, сахарного диабета. Кремний входит в состав соединительной ткани и является для нее эссенциальным элементом. Магний регулирует проницаемость биологических мембран, активирует фибринолиз и является кофактором многих ферментов [3-5].
Некоторые минеральные вещества относят к токсикантам, оказывающим воздействие на экологическую структуру окружающей среды и самого человека. К данной группе относятся:
свинец (нарушает процессы обмена в железах внутренней секреции, поражает желудочно-кишечный тракт);
ртуть (блокирует сульфогидратные группы белковых соединений, нарушает ферментативную деятельность организма);
кадмий (негативно воздействует на печень, почки, центральную нервную систему (ЦНС), нарушает фосфорно-кальциевый обмен);
мышьяк (вызывает нарушение функции печени, изменения состояния кожи, поражение сосудов и повышенную возбудимость ЦНС) [6, 7].
Источником микроэлементов для человека может служить лекарственное растительное сырье, элементный состав которого обусловлен экологическими факторами и природой растений [8]. Га-лега лекарственная (Galega officinalis L.) - лекарственное растение, произрастающее в сухих фито-ценозах центральной и южной областей России, Беларуси, Украины, Молдовы, прекрасно культивируется, имеет благоприятный ресурсный потенциал. Достаточно широко используется в народной медицине в качестве гипогликемического, ги-полипидемического, лактогонного, противомик-робного средства. Содержит разнообразный фито-химический спектр биологически активных веществ: флавоноиды, алкалоиды, дубильные вещества, аминокислоты, макро- и микроэлементы и др. [9]. Несмотря на это, галега лекарственная не является фармакопейным растением и в официальной медицине не используется, но одобрена в качестве сырья для производства различных биологических добавок. Для позиционирования травы галеги лекарственной в качестве лекарственного средства необходимо детальное изучение ее хими-
ческого состава, в том числе минеральных элементов, которые, с одной стороны, в комплексе с органическими соединениями могут обеспечить полезный фармакологический эффект, с другой, их повышенное содержание нередко является причиной токсического воздействия на живые клетки ткани и организм в целом.
Цель работы - изучение элементного состава, содержания тяжелых металлов, мышьяка, ртути, удельной активности цезия-137 в образцах травы галеги лекарственной.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объектом исследования служила трава галеги лекарственной, заготовленная в 2015-2017 гг. в Витебской области Республики Беларусь.
Пробоподготовку для получения минерального остатка осуществляли путем озоления образцов травы галеги лекарственной в муфельной печи при температуре 600 °С в течение 1 ч. Структуру и элементный состав минерального остатка исследовали методом сканирующей электронной микроскопии с электронно-зондовым химическим анализом (сканирующий электронный микроскоп JSM-5610LV с системой химического анализа JED-2201, JEOL, Япония).
Содержание тяжелых металлов, мышьяка и ртути в образцах определяли в соответствии с методикой СТБ ISO 11885-2011 «Качество воды». Некоторые элементы определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Пробоподготовку проводили в соответствии с Инструкцией 4.1.10-14-5-2006 «Методика автоклавной пробоподготовки продовольственного сырья, пищевых продуктов, биологических материалов, косметической продукции, почвы, отходов производства и потребления для определения содержания в них токсичных и минеральных элементов», а также ГОСТ 31950 - 2012 «Вода питьевая. Методы определения содержания общей ртути беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрией».
Удельную активность цезия-137 определяли методом регистрации гамма-излучений сцинтил-ляционным блоком детектирования с последующим преобразованием полученных данных с помощью блока обработки информации (радиометр спектрометрического типа РКГ-АТ 1320) в соответствии с МВИ.МН 1823-2007 «Методика измерения объемной и удельной активности гамма-излучающих радионуклидов». ГОСТ 30108-94.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Методом электронно-зондового химического анализа минеральных остатков образцов травы га-леги лекарственной было обнаружено 9 элементов (табл. 1). Выявлено, что уровень содержания макро- и микроэлементов в образцах травы галеги лекарственной 2017 и 2016 гг. отличаются: в образце 2017 г. (№ 1) отмечено высокое массовое содержание кислорода (30,09%), тогда как в образце
2016 г. (№ 2) - калия (27,40%), уровень хлора в образце № 1 составил 0,76%, в образце № 2 -4,04%. Количество магния в образце № 2 больше, чем в образце № 1 (8,35 и 6,7% соответственно). Данные отличия могут быть обусловлены климатическими условиями, а также составом почвы и комплексом агротехнических мероприятий в разные года заготовки.
По результатам анализа двух образцов представлен ряд накопления макро- и микро-элементов в траве галеги лекарственной: О > К > Са > С > > Ме > Р > С1 > >
При помощи метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой в образцах травы галеги лекарственной 2015, 2016 и
2017 гг. заготовки было проведено определение меди, цинка и хрома. Результаты исследования представлены в табл. 2.
Максимальное содержание всех трех металлов зафиксировано для образцов галеги лекарственной, заготовленной в 2015 г. Дефицит данных элементов может вызвать нарушение каль-цификации костей, способствовать развитию многих заболеваний (сахарный диабет, гипо-хромная анемия и др.) [4]. Присутствие меди, цинка и хрома в траве галеги лекарственной в комплексе с биологически активными веществами (флавоноидами, аминокислотами, алкалоидами и т.д.) дает возможность применения данного растения в качестве средства профилактики и лечения заболеваний различной этиологии (в частности, сахарного диабета).
Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к накоплению их в лекарственных растениях, что оказывает негативное воздействие на качество заготавливаемого сырья, поскольку поллютанты часто выступают в роли ингибиторов биохимических процессов, благодаря которым происходит образование различных органических соединений, в том числе биологически активных веществ [10]. Поэтому проблема экологической чистоты лекарственных растений становится особенно актуальной и требует увеличения контроля качества растительного сырья с учётом содержания тяжелых металлов.
Таблица 1. Результаты электронно-зондового химического анализа минерального остатка образцов травы галеги лекарственной (химический состав по элементам)
Элемент Образец Средний показатель
Галега, 2017 Галега, 2016
Массовое содержание элемента, %
С 13,23 9,94 11,59
О 30,09 26,29 28,19
Ме 6,7 8,35 7,53
2,45 1,47 1,96
Р 2,03 4,00 3,02
Б 1,24 0,31 0,78
С1 0,76 4,04 2,40
К 22,70 27,40 25,05
Са 20,81 18,21 19,51
Мп - - -
А1 - - -
Таблица 2. Содержание меди, цинка и хрома в траве галеги лекарственной
Образец Медь, мг/кг Цинк, мг/кг Хром, мг/кг
Галега, 2015 7, 85 19,51 0,80
Галега, 2016 7,03 17,85 0,74
Галега, 2017 4,94 16,07 0,80
Таблица 3. Удельная активность цезия-137 в образцах травы галеги лекарственной
Образец Фактическое значение удельной активности цезия-137, Бк/кг Норматив цезия-137 Бк/кг по ГН 10-117-99
Галега, 2015 <10 74,0
Галега, 2016 < 10
Галега, 2017 < 10
В соответствии с гигиеническими требованиями безопасности растительного сырья, которые регламентированы техническим регламентом Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», образцы травы галеги лекарственной были проанализированы на предмет содержания токсичных элементов, а именно свинца, мышьяка, ртути и кадмия. Результаты анализа показали, что в образцах травы галеги лекарственной 2015-2017 гг. заготовки не обнаружены свинец, мышьяк, ртуть, кадмий; образцы соответствуют показателю безопасности, предъявляемому к лекарственному растительному сырью.
Радиоактивные вещества поступают в части растений в результате абиогенного круговорота элементов и в последующем корневого поглощения. Цезий-137 и стронций-90 являются основными с точки зрения радиационной опасности нуклидами на территории, подвергшейся радиоактивному загрязнению. Республиканские допустимые уровни содержания радионуклидов цезия-137 в растительном сырье регламентированы Гигиеническим нормативом 2.6.1.8-10-2004 «Республиканский допустимый уровень содержания цезия-137 в лекарственно-техническом сырье (РДУ/ЛТС - 2004)». Результаты исследований представлены в табл. 3.
В соответствии с полученными данными, удельная активность цезия-137 в образцах травы галеги лекарственной меньше 10 Бк/кг, что соответствует требованиям гигиенического норматива и свидетельствует о безопасности лекарственного растительного сырья.
ВЫВОДЫ
1. При исследовании элементного состава травы галеги лекарственной было обнаружено 9 элементов и составлен ряд накопления макро- и микроэлементов: О > К >Са > С > Mg > Р > > С1 > > 8.
2. В образцах травы галеги лекарственной обнаружены медь, цинк и хром, что повышает фармакологическую ценность травы галеги
лекарственной как средства для профилактики заболеваний, связанных с недостатком указанных микроэлементов, в частности сахарного диабета.
3. В траве галеги лекарственной не выявлено токсичных тяжелых металлов (свинца, мышьяка, ртути, кадмия), а также радионуклидов, что свидетельствует о безопасности данного вида лекарственного растительного сырья и возможности его заготовки в природно-климатических условиях Республики Беларусь.
4. Трава галеги лекарственной может использоваться в качестве потенциального источника биотических элементов для лечения и профилактики заболеваний различной этиологии, связанных с нарушениями микроэлементного равновесия, а также пограничных с ними патологических состояний.
ЛИТЕРАТУРА
1. Канжыгалина З.К., Касенова Р.К., Орадова А.Ш. Биологическая роль и значение микроэлементов в жизнедеятельности человека. Вестник ВКазНМУ. 2013; № 5 (2): 89-91.
2. Сусликов В.Л. Современные проблемы и перспективы медицинской микроэлементологии. Микроэлементы в медицине. 2000; № 1:C. 24.
3. Родионова Л.В. Физиологическая роль макро- и микроэлементов. Бюллетень СО РАМН. 2005; № 6 (44): 195-198.
4. Новиков В.С., Шустов Е.Б. Роль минеральных веществ и микроэлементов в сохранении здоровья человека. Вестник образования и развития науки Российской академии естественных наук. 2017; 21(3): 5-16.
5. Falah S. Al-Fartusie, Saja N. Mohssan. Essential Trace Elements and Their Vital Rolesin Human Body. Indian Journal of Advances in Chemical Science. 2017; 5(3): 127-136.
6. Лукин С.В. Содержание свинца, кадмия, ртути и мышьяка в агроландшафтах Белгородской области. Достижения в науке и технике АПК. 2008; № 7: 39-41.
7. Monisha Jaishankar, Tenzin Tseten, Naresh Anbalagan, Blessy B. Mathew, Krishnamurthy N. Beeregowda. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdis-cip. Toxicol. 2014; 7(2): 60-72.
8. Ловкова М.Я., Бузук Г.Н., Соколова С.М., ДеревягоЛ.Н. О возможности использования лекарственных растений для лечения и профилактики микроэлеменитозов и патологических состояний. Микроэлементы в медицине. 2005; Вып. 6 (4): 3-10
9. Бакун А. С., Гурина Н.С. Фитохимический анализ травы Галеги лекарственной. БГМУ в авангарде медицинской науки и практики: Сб. рецензир. науч. работ. М-во здравоохранения Респ. Беларусь, Бел. гос. мед. ун-т редкол.: Минск, 2017; Вып. 7: 224-227.
10. Узаков З.З. Тяжелые металлы и их влияние на растения. Международный научный журнал «Символ науки». 2018; № 1-2: 52-53.
Поступила после доработки 4 мая 2020 г.
THE STUDY OF THE ELEMENTAL COMPOSITION OF THE HERB GALEGA OFFICINALIS (GALEGA OFFICINALIS L.)
© Authors, 2020
A.S. Bakun
Post-graduate Student,
Educational Institution «Belarusian State Medical University» (Minsk)
E-mail: [email protected]
N.S. Gurina
Dr.Sc. (Biol.), Professor,
Educational Institution «Belarusian State Medical University»(Minsk) V.M. Tsarenkov Dr.Sc. (Pharm.),
Educational Institution «Belarusian State Medical University»(Minsk)
Relevance. The medicinal value of plants is determined by the content of not only biologically active substances in them, but also macro-and microelements, the accumulation of which is due to environmental factors and the nature of plants. A promising object of study as a source of macro- and microelements is Galega officinalis (Galega officinalis L.). This plant is used in folk medicine as a hypoglycemic, hypolipidemic, lactogonous, antimicrobial agent, but it is not pharmacopoeial. The purpose of the work is to study the elemental composition, the content of heavy metals, arsenic, mercury, and the specific activity of cesium-137 in the samples of the herb Galega officinalis. Material and methods. The object of the study was the herb Galega officinalis, harvested in 2015-2017 in the Vitebsk region of the Republic of Belarus. Sample preparation for obtaining the mineral residue was carried out byashing samples of the herb Galega officinalis in a muffle furnace at a temperature of 600 °C for 1 hour. The structure and elemental composition of the mineral residue were studied by scanning electron microscopy with electron probe chemical analysis. The content of heavy metals, arsenic, and mercury was carried out by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. The specific activity of cesium-137 was determined by registering gamma radiation with a scintillation detection unit, followed by converting the obtained data using an information processing unit. Results. As a result of the study of the elemental composition of the herb Galega officinalis 9 elements were discovered and a series of accumulation of macro- and microelements was compiled: O > K > Ca > C > Mg > P > Cl > Si > S. Copper, zinc and chromium were found in samples of the herb Galega officinalis, which increases the pharmacological value of the herb Galega officinalis as a means for the prevention of diseases associated with the lack of these trace elements, in particular diabetes mellitus. No toxic heavy metals (lead, arsenic, mercury, cadmium)and radionuclides were detected in the herb of the Galega officinalis, which indicates the safety of this type of medicinal plant material and the possibility of its preparation in the natural and climatic conditions of the Republic of Belarus. Conclusion. The herb Galega officinalis can be used as a potential source of biotic elements for the treatment and prevention of diseases of various etiologies associated with disturbances in trace elements, as well as pathological conditions bordering on them. Key words: Galega officinalis herb, elemental composition, heavy metals, radiation safety.
For citation: Bakun A.S., Gurina N.S., Tsarenkov V.M. The study of the elemental composition of the herb Galega officinalis (Galega officinalis L.). Problems of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2020;23(6): 16-21. https://doi.org/10.29296/25877313-2020-06-03
REFERENCES
1. Kanzhigalina Z.K., Kasenova R.K., Oradova A.Sh. Biologicheskaja rol' i znachenie mikrojelementov v zhiznedejatel'nosti cheloveka. Vestnik VKazNMU. 2013; № 5 (2): 89-91.
2. Suslikov V.L. Sovremennye problemy i perspektivy medicinskoj mikrojelementologii. Mikrojelementy v medicine. 2000; № 1:C. 24.
3. Rodionova L.V. Fiziologicheskaja rol' makro- i mikrojelementov. Bjulleten' SO RAMN. 2005; № 6 (44): 195-198.
4. Novikov V.S., Shustov E.B. Rol' mineral'nyh veshhestv i mikrojelementov v sohranenii zdorov'ja cheloveka. Vestnik obrazovanija i razvitija nauki Ros-sijskoj akademii estestvennyh nauk. 2017; 21(3): 5-16.
5. Falah S. Al-Fartusie, Saja N. Mohssan. Essential Trace Elements and Their Vital Rolesin Human Body. Indian Journal of Advances in Chemical Science. 2017; 5(3): 127-136.
6. Lukin S.V. Soderzhanie svinca, kadmija, rtuti i mysh'jaka v agrolandshaftah Belgorodskoj oblasti. Dostizhenija v nauke i tehnike APK. 2008; № 7: 39-41.
7. Monisha Jaishankar, Tenzin Tseten, Naresh Anbalagan, Blessy B. Mathew, Krishnamurthy N. Beeregowda. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip. Toxicol. 2014; 7(2): 60-72.
8. Ьоукоуа М.Ла., Би1ик С.Ы., Боко^а Б.М., Оегеу]адо О уо1то1Ипо$11 £ро!^апца 1екагз1уеппуИ гаБ1еп1] Ь!]а !е^епуа I profilaktiki т^е^теп-!1010У I pato!ogIcheskIh sostojaпIj. М1кго]е!ете^у V теЬ1с1пе. 2005; Уур. 6 (4): 3-10
9. Бакип А. Б., Зиппа N.8. FItohImIcheskIj апа!^ tгavy Ga!egI !ekaгstveппoj. БЗМи V avangarde medIcIпskoj пaukI I ргакШ: БЬ. гeceпzIг. пauch. гabot. М^о zdгavoohгaпeпIja Resp. Бe!aгus', Бе!. gos. med. uп-t гedko!.: А.У. Sikorskij, О.К. DoгoпIпa. MIпsk, 2017; Уур. 7: 224-227.
10. Uzakov Z.Z. Tjazhelye metally i ih vlijanie па rastenija. Mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal паиИ». 2018; № 1-2: 52-53.
РЕЗОЛЮЦИЯ
Международной научной конференции «От растения до лекарственного препарата»
г. Москва, 4 -5 июня 2020 г.
Организаторы конференции: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений».
Место проведения: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений», г. Москва, ул. Грина, 7.
Научная конференция «От растения до лекарственного препарата» проводимая в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений» обсудила вопросы сохранения и мобилизации генетических ресурсов растений, их использования в интересах человека. Результаты научных исследований, представленные на конференции, комплексно охватывают проблемы мобилизации адаптивного потенциала растений, создания сырьевой базы отечественных препаратов растительного происхождения, изучения метаболома растений и проведения доклинических и клинических исследований лекарственных растительных средств.
Целью конференции является взаимодействие и обмен современной информацией между отечественными и зарубежными учеными, объединение ученых в области лекарственного растениеводства, фармации, медицины для интеграции современной научной и инновационной деятельности.
Заслушав и обсудив актуальные вопросы развития лекарственного растениеводства, стандартизации лекарственного растительного сырья,
получения биологически активных растительных субстанций и препаратов, проведения их доклинических исследований, участники конференции:
отмечают важность инициативы и организации проведения в ФГБНУ ВИЛАР Международной конференции «От растения до лекарственного препарата»;
предлагают одобрить систематическое проведение подобных форумов на базе ФГБНУ ВИЛАР;
считают целесообразным сосредоточиться на следующих научных направлениях:
■ мобилизация генетических ресурсов лекарственных и ароматических растений для использования в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности;
■ ботаническое ресурсоведение: биоразнообразие, популяционная биология, продуктивность лекарственных растений в природных экосистемах;
■ лекарственное растениеводство: интродукция, селекция, агротехнологии;
■ изучение метаболома растений;
■ биотехнология в лекарственном растениеводстве;
■ фитохимическое изучение и стандартизация лекарственного растительного сырья, субстанций и создание современных лекарственных форм;
■ доклинические и клинические исследования лекарственных растительных средств;
а также уделить особое внимание разработке инновационных технологий в интересах улучшения качества и увеличения продолжительности жизни людей.
ФГБНУ ВИЛАР, г. Москва, 5 июня 2020 г.
