CC BY
201
Бюллетень Брянского отделения РБО, 2017. № 1 (9). С. 50-58.
Bulletin of Bryansk dpt. of RBS, 2017.
N1 (9). P. 50-58.
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ
УДК: 582.29:615.281.9
ЛИШАЙНИКИ HYPOGYMNIA PHYSODES, EVERNIA PRUNASTRI, CLADONIA ARBUSCULA И XANTHORIA PARIETINA
КАК ИСТОЧНИКИ ВЕЩЕСТВ С АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ АКТИВНОСТЬЮ
© О. М. Храмченкова
V. M. Khramchankova
Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Cladonia arbuscula and Xanthoria parietina lichens as sources of the substances with antibacterial activity
УО «Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины» 246019, Республика Беларусь, г. Гомель, ул. Советская, 104. Тел.: + (375) 232-57-89-05, e-mail: [email protected]
Аннотация. Биомассу Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Xanthoria parietina и Cladonia arbuscula экстрагировали в аппарате Сокслета ацетоном, бензолом, этанолом, гексаном и петролейным эфиром. Выход сухих экстрактов составлял до 13,7% сухой массы лишайника при использовании этанола, бензола и ацетона и 5,2 - 7,2% при использовании петролейного эфира. Оценивали антибактериальную активность экстрактов в отношении коллекционных штаммов Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis и Pseudomonas aeruginosa. Экстракты из лишайников наиболее эффективно подавляли рост Bacillus subtilis. В отношении Staphylococcus aureus наиболее эффективными были ацетоновые экстракты из Evernia prunastri, Cladonia arbuscula и Xanthoria parietina; бензоловые - из Evernia prunastri и Cladonia arbuscula; этаноловые - из Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Cladonia arbuscula и Xanthoria parietina. В отношении Eschericia coli наиболее эффективны ацетоновый и бензоловый экстракты из Evernia prunastri; этаноловые экстракты из Evernia prunastri и Cladonia arbuscula. В отношении Pseudomonas aeruginosa наиболее эффективен этаноловый экстракт из Hypogymnia physodes. Бензоловый экстракт из Xanthoria parietina и петролейно-эфирный экстракт из Cladonia arbuscula антибактериальной активности не проявили.
Ключевые слова: лишайники, Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Xanthoria parietina, Cladonia arbuscula, экстракты, антибактериальная активность, Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa.
Abstract. Acetone, benzene, ethanol, hexane and petroleum ether extracts were obtained from thallus of Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Xanthoria parietina and Cladonia arbuscula lichens. The amounts of the extract residues determined after removal of the solvents of the filtrates with a rotary evaporator were 9,2-10,7 % for the acetone extract, 7,2-12,9 % for the benzene extract, 11,3-13,7 % for the ethanol extract, 9,6-10,1 % for the hexane extract and 9,6-10,1 % for the petroleum ether extract. The antimicrobial activities of these extracts were tested against reference strains: Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa. The tested extracts showed strong antimicrobial activity against Bacillus subtilis. The acetone extracts from Evernia prunastri, Cladonia arbuscula and Xanthoria parietina, benzene extracts from Evernia prunastri and Cladonia arbuscula, ethanol extracts from Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Cladonia arbuscula and Xanthoria parietina showed strong antibacterial activity against Staphylococcus aureus. The best antibacterial activity was determined against Eschericia coli in Evernia prunastri acetone and the benzene extracts as well as in Evernia prunastri and Cladonia arbuscula ethanol extracts. The ethanol extract of Hypogymnia physodes showed better antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa. No antibacterial activity of the benzene extract from Xanthoria parietina and the petroleum ether extract from Cladonia arbuscula was observed.
Keywords: lichens, Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Xanthoria parietina, Cladonia arbuscula, extracts, antibacterial activity, Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa.
Введение
О существовании особых лишайниковых веществ догадывались еще в средние века, когда составители различных лечебников и фармакопей включали порошки и экстракты лишайников в рецепты для лечения различных заболеваний. С начала прошлого столетия, когда арсенал физико-химических методов исследования существенно расширился, изучению
состава и свойств лишайниковых метаболитов посвящалось много исследований. Каждый следующий шаг развития методологии структурной и функциональной биохимии растений (лишайники длительное время относили к царству растений) сопровождался возвратом интереса специалистов к познанию разнообразия и свойств лишайниковых веществ. К концу прошлого столетия уже существовали фундаментальные работы, систематизировавшие накопленные знания (Rundel, 1978; Fahselt, 1994; Huneck, Yoshimura, 1996; Nash, 1999).
Особый интерес вызывали бактерицидные свойства лишайниковых веществ. Открытие антибиотиков и довольно быстро появившиеся биотехнологии их получения, а затем и химического синтеза, послужили причиной снижения интенсивности изучения лишайниковых метаболитов как асептических средств, так как любой антибиотик мог быть получен в любом количестве практически без привлечения натурного сырья. Новым толчком для всплеска исследований в обозначенной области послужило осознание фактов роста резистентности болезнетворных микроорганизмов к антибиотикам, появления штаммов, практически не чувствительных к ним.
Состав и свойства лишайниковых метаболитов в настоящее время изучаются очень интенсивно (Orange et al., 2001; Rancovic, 2010; Elix, 2014), в том числе - с позиции наличия уже известных свойств, для распространенных видов лишайников, обитающих на определенной территории. Несмотря на достаточно полное описание хода биосинтеза вторичных метаболитов в слоевищах лишайников, сведения о количественном содержании этих веществ в единице биомассы существенно отличаются. Практически отсутствуют работы о взаимосвязи внешних и внутренних факторов и продукцией лишайниковых веществ, довольно редки и фрагментарны работы, связанные с познанием функции этих веществ в слоевищах самих лишайников, за исключением a priori экстремальных условий существования, где можно вычленить фактор, определяющий назначение вещества, присутствующего в слоевище в наиболее значимом количестве. В настоящее время известно более 1000 вторичных лишайниковых метаболитов, набор которых в слоевищах определенного вида, как правило, исчерпывается 1 - 10 соединениями (Huneck, Yoshimura, 1996; Orange et al., 2001; The Lichens..., 2009; Elix, 2014).
Извлечение биологически активных веществ из слоевищ лишайников, как правило, сводится к экстракции биомассы органическими растворителями с последующим разделением веществ (Rancovic, 2010; Smeds, Kytöviita, 2010; Molnar, Farkas, 2011). Подбор растворителей для каждого вида лишайников является актуальной научной задачей в связи с неоднозначностью описаний перечней вторичных метаболитов в слоевищах, существованием хеморас у некоторых видов, практически полным отсутствием сведений о количественном или долевом содержании данного вещества в талломах данного вида лишайников. Химические свойства различных вторичных метаболитов, присутствующих в слоевищах определенного вида лишайников, как правило, таковы, что крайне сложно или даже невозможно подобрать растворитель, извлекающий всю совокупность лишайниковых веществ. Крайне скудными являются весьма отличающиеся друг от друга сведения о химическом выходе суммы вторичных метаболитов для данного вида лишайников, отобранного в данной местности.
Антибактериальные свойства экстрактов из лишайников изучают двумя основными способами. В первом случае стандартные микробиологические процедуры выполняются с так называемым «резиноидом» - сухим экстрактом, содержащим вторичные лишайниковые метаболиты, а также все другие соединения, извлекаемые из слоевищ данным растворителем (фотосинтетические пигменты, изопреноиды и др.). Такой подход вполне обоснован, если не установлено, что данным растворителем из лишайника извлекаются вещества, токсичные для испытуемого штамма микроорганизмов. Другая группа методов базируется на препаративном извлечении из экстракта определенного соединения, или группы соединений, их химической модификации (например, перевод в водорастворимую форму) и последующем микробиологическом исследовании. Упомянутая методология является весьма продуктивной, если не доказано, что в ходе перечисленных процедур изменяются антибак-
териальные свойства изучаемого лишайникового метаболита (Rancovic, 2010; Evernia..., 2013; Rancovic, 2015).
Целью настоящей работы было изучение антибактериальных свойств пяти видов экстрактов из четырех видов, распространённых листоватых и кустистых лишайников.
Объекты и методы исследований
Для исследования были выбраны виды часто встречающихся лишайников с хорошо описанным составом вторичных метаболитов, три из которых являются стандартными при аналитическом определении лишайниковых веществ (Huneck, Yoshimura, 1996; Orange et al., 2001; Elix, 2014).
Гипогимния вздутая - Hypogymnia physodes (L.) Nyl. (син. Parmelia physodes (L.) Ach.) -распространённый полиморфный вид листоватых лишайников семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales класса Lecanoromycetes отдела Ascomycota. Талломы розетковидные, с беспорядочно расположенными, тесно сближенными или налегающими друг на друга лопастями, в центре довольно плотно прижаты к субстрату. Лопасти выпуклые, на концах часто расширенные, губовидно отогнутые, внутри полые. Слоевища прикрепляются к субстрату всей нижней поверхностью. Верхняя сторона светло-серая или серо-зелёная, гладкая, часто матовая, иногда с тёмными пятнами. Нижняя сторона чёрная, матовая, по краям коричневая, блестящая. Сердцевина белая, рыхлая, с пустотами внутри слоевища. Слоевище гетеромерное, гонидиальный слой непрерывный. Фотобионт - Trebouxia Puym. (Войцехович, 2013). Встречается преимущественно на стволах и ветвях хвойных и берёзы, но растет и на всевозможных лиственных породах, а также на самых разнообразных других субстратах - обработанной древесине и каменистом субстрате, иногда на почве (Определитель., 1971; Горбач, 1973; The Lichens., 2009). Биомассу лишайника отбирали на стволах сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) и берёзы повислой (Betula pendula Roth.)
Эверния сливовая - Evernia prunastri (L.) Ach. - распространенный вид кустисто-листоватых лишайников семейства Parmeliaceae порядка Lecanorales класса Lecanoromycetes отдела Ascomycota. Слоевище в виде цельной пластинки или разветвлённое, свисающее или приподнятое над субстратом, прикреплено к субстрату псевдогомфом, ризоиды отсутствуют. Верхняя поверхность беловато- или серовато-зелёная; нижняя более светлая, беловатая, часто с розовым оттенком. Таллом гетеромерный, покрытый со всех сторон хорошо развитым коровым слоем. Коровой слой образован гифами, расположенными перпендикулярно к поверхности, параплектенхимный, бесцветный во внутренней части и чуть зеленоватый во внешней. Сердцевина состоит из рыхло переплетенных гиф. Гони-диальный слой у слоевищ, имеющих листоватое строение, размещается под верхней корой, у слоевищ с радиальным строением образует цилиндр, а на поперечном срезе выглядит в виде кольца. Фотобионт - Trebouxia Puym. (Войцехович, 2013). Встречается на стволах и ветвях деревьев лиственных, или хвойных пород, особенно на опушках леса, у лесных дорог и в других открытых, хорошо освещённых местах. Иногда переходит к обитанию на обработанной древесине (крыши, заборы и т.д.), валунах, почве, песках в речных дюнах, хвое ветвей (Горбач, 1973; Определитель., 1996; The Lichens., 2009). Биомассу лишайника отбирали на стволах дуба черешчатого (Quercus robur L.).
Ксантория настенная - Xanthoria parietina (L.) Th. Fr. - распространённый вид листоватых лишайников семейства Teloschistaceae порядка Teloschistales класса Lecanoromycetes отдела Ascomycota. Слоевище розетковидное. Розетки распростёртые, лопастные, много-листные, плотно прилегающие к субстрату. Лопасти плоские, с волнистым или складчатым краем. Верхняя поверхность чуть глянцевая или матовая, золотисто-жёлтая, красновато-жёлтая или зеленовато-жёлтая в затемненных местах. Нижняя сторона слоевища белая, по краям чуть желтоватая, морщинистая, с редкими рассеянными по всей поверхности ризина-ми. Верхняя кора параплектенхимная, в верхней своей части с инкрустацией в виде зёрен париетина и потому жёлтая. Гонидиальный слой непрерывный, подстилает бесцветную
часть коры. Фотобионт - Trebouxia Puym. (Войцехович, 2013). Сердцевина рыхлая, белая. Нижняя кора бесцветная, параплектенхимная. Встречается на коре деревьев как лиственных, так и хвойных пород, а также на обработанной древесине и камнях. Особенно обильно развивается на деревьях открытых мест, вдоль дорог, вблизи человеческого жилья (Горбач, 1973; Определитель..., 2004; The Lichens..., 2009). Биомассу лишайника отбирали на стволах тополя чёрного (Populus nigra L.).
Кладония лесная - Cladonia arbuscula (Wallr.) Flot. (Syn. Cladonia sylvatica (L.) Hoffm.) -распространённый вид кустистых лишайников семейства Cladoniaceae порядка Lecanorales класса Lecanoromycetes отдела Ascomycota. Горизонтальное слоевище в виде бледно-желтоватой накипной корочки, быстро исчезающее. Подеции полые, 5-15 см высотой, беловато-зеленовато- или синевато-сероватые, иногда с желтоватым оттенком, образующие отдельные, в верхней части густо разветвлённые кустики или разной величины подушки. Апикальные веточки отогнуты в одну сторону, коричневые. Ветвление анизотомическое, пазухи обычно продырявленные; главная ось ясная, грубая, 0,5-3 мм в диаметре. Поверхность подециев иногда корковидная, часто лишенная корового слоя. Фотобионт -Asterochloris Tschermak-Woess (Войцехович, 2013). Апотеции маленькие, тёмно-коричневые, встречаются редко. Пикнидии с бесцветным содержимым. Обитает на почве в сухих борах, в светлых таёжных лесах, на верховых болотах, на гниющих пнях и старых крышах (Горбач, 1973; Определитель., 1978; The Lichens., 2009). Биомассу лишайника отбирали на почве в средневозрастном сосняке лишайниковом.
Экстракцию лишайниковых метаболитов проводили ацетоном, бензолом, этанолом, ге-саном и петролейным эфиром 40-70 в аппарате Сокслета на протяжении 6 - 8 часов. Полноту экстракции контролировали стандартным методом (Воскресенский, 1973). После окончания экстракции растворитель удаляли, сухие экстракты направляли на определение бактерицидных свойств.
Дальнейшие исследования проводили на тест-культурах стандартных микроорганизмов: Staphylococcus aureus ATCC 6538; Eschericia coli ATCC 11775; Bacillus subtilis ATCC 6633; Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145. Использовали тесты на бульонных культурах и плотных питательных средах, рост колоний исследовали с использованием стандартных тест-носителей (Meynell, Meynell, 1970).
Результаты исследований
Литературные данные о составе вторичных метаболитов лишайников отличаются (табл. 1), хотя, например, в работе (Molnar, Farkas, 2011) показано, что для Hypogymnia physodes набор веществ не зависел ни от места отбора, ни от срока хранения образца.
Таблица 1
Состав и свойства вторичных метаболитов лишайников
Вид Состав вторичных метаболитов, источник Брутто-формула, молекулярная масса, свойства, (по: Нипеск, УозЫшита, 1996) Вид экстракта, источник Вид фармакологической активности, источник
Hypogymnia physodes Атранорин (Горбач, 1973; Определитель..., 1971; Справочное., 1990; Orange et al., 2001; The Lichens., 2009) адл, М = 374,3. Температура плавления - 196 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН и парафенилендиамином - желтый, с FeClз - красно-коричневый. гексановый (Biologically., 2009) анальгетик (Biologically..., 2009)
бензоловый (Kumar, Müller, 1999; Biologically., 2009) жаропонижающая (Kumar, Müller, 1999)
бензоловый, ацетоновый, метаноловый (Valencia-Islas et al., 2007) антиоксидантная (Valencia-Islas et al., 2007)
Хлоратранорин (Huneck, Yoshi-mura, 1996; The Lichens., 2009) ^9^70108, М = 408,8. Температура плавления 138 °С. Цветные реакции: с FeC1з - фиолетовый. гексановый (Biologically., 2009) анальгетик (Biologically., 2009)
Бензоловый (Biologically., 2009) жаропонижающая (Biological-
Вид Состав вторичных метаболитов, источник Брутто-формула, молекулярная масса, свойства, (по: Нипеск, УозЫшита, 1996) Вид экстракта, источник Вид фармакологической активности, источник
ly..., 2009)
бензоловый, ацетоновый, метаноловый (Valencia-Islas et al., 2007) антиоксидантная (Valencia-Islas et al., 2007)
Физодовая кислота (Определитель... , 1971; Горбач, 1973; Справочное., 1990; Orange et al., 2001; Identification., 2003; The Lichens., 2009) С26Н30О8, М = 470,5. Температура плавления - 205 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН + №ОС1 - красный, с FeCl3 - бледно-фиолетовый. Метаноловый (Effect., 2016) цитотоксическая (Effect., 2016)
Физодаловая кислота (Определитель..., 1971; Горбач, 1973; Справочное., 1990; Huneck, Yoshimura, 1996; Orange et al., 2001; The Lichens., 2009) C2oHl6Оlo, М = 416,3. Температура плавления - 245 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН - красно-коричневый, с парафенилендиамином - оранжевый, с FeCl3 - фиолетовый. метаноловый (Effect., 2016) цитотоксическая (Effect., 2016)
3- Гидрокси-физодовая кислота (Huneck, Yoshimura, 1996; The Lichens., 2009) C26HзoО9, М = 486,5. Температура плавления - 193-194 °С. Цветные реакции: с FeCl3 - голубовато-фиолетовый. метаноловый (Effect., 2016) цитотоксическая (Effect., 2016)
Протоцетраро- вая кислота (Справочное., 1990; The Lichens., 2009) ^8^09, М = 374,3. Температура плавления - 245-250 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН - жёлтый, с парафенилендиамином - оранжево-красный. ацетоновый (Chemical., 2012) антиоксидантная (Chemical., 2012)
ацетоновый (Cytotoxic., 2013) цитотоксическая (Cytotoxic., 2013)
Evernia prunastri Атранорин (Горбач, 1973; Определитель., 1996; Справочное., 1990; The Lichens., 2009) То же, что для Hypogymnia physodes
Усниновая кислота (Горбач, 1973; Определитель., 1996) ад^О,, М = 344,3. Температура плавления - 203 °С. Цветные реакции: с КОН - жёлтый, с КОН + №ОС1 - бледно-жёлтый. a^TOHOBhiH (Kumar, Müller, 1999; Valencia-Islas et al., 2007; Biologically., 2009) ^aponoHH^aro^aa (Kumar, Müller, 1999; Valencia-Islas et al., 2007; Biologically., 2009)
reKcaHOBhiH, MeTaH0J0-BhiH, nerpojieHHo-э$нрнhIH (Kumar, Müller, 1999; Valencia-Islas et al., 2007; Biologically., 2009) цнтотокснцeскas (Kumar, Müller, 1999; Valencia-Islas et al., 2007; Biologically., 2009)
Эверновая кислота (Huneck, Yoshimura, 1996; The Lichens., С17Н16О7, М = 332,3. Температура плавления - 172-174 °С. Цветные реакции: с FeCl3 - красный. a^TOHOBhiH (Evernia., 2013) aHTHOKCHgaHTHaa (Evernia., 2013)
a^TOHOBhiH (Antiproliferative., 2009) цнтотокснцeскas (Antiprolifera-
Вид Состав вторичных метаболитов, источник Брутто-формула, молекулярная масса, свойства, (по: Нипеск, УозЫшига, 1996) Вид экстракта, источник Вид фармакологической активности, источник
2009) tive., 2009)
Салациновая кислота (Горбач, 1973; Определитель., 1996) С18Н12О10, М = 388,2. Температура плавления - 260-280 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН - жёлтый, с парафенилендиамином - оранжевый, с FeCl3 - винно-красный. ацетоновый (Горбач, 1973; Определитель., 1996) -
4,2- Диортоме-тилгирофоровая кислота(Orange et al., 2001) С26Н24О10, М = 388,2. Температура плавления - 140-145 °С. ацетоновый, гексановый (Определитель., 2004) -
Xanthoria parietina Париетин (Справочное., 1990; Orange et al., 2001; Определитель ., 2004) С16Н12О5, М = 284,3. Температура плавления - 206-210 °С. Цветные реакции: с КОН - фиолетовый. ацетоновый (Solhaug et al., 2003) УФ-протекторная (Solhaug et al., 2003)
Париетиновая кислота (Справочное., 1990; Orange et al., 2001; Определитель., 2004) С16Н10О7, М = 314,2. Температура плавления - 304-305 °С. ацетоновый (Справочное., 1990; Orange et al., 2001; Определитель ., 2004) -
7-Хлорэмодин (Orange et al., 2001) С15Н9СЮ5, М = 304,7. Температура плавления - 286-287 °С. ацетоновый (Orange et al., 2001) -
Цитреозелин (Orange et al., 2001) С15Н10О6, М = 286,2. Температура плавления - 287-288 °С. ацетоновый (Orange et al., 2001) -
Cladonia arbuscula Усниновая кислота (Горбач, 1973; Определитель., 1978; Справочное., 1990; The Lichens., 2009) То же, что для Evernia prunastri (Identification., 2003; Jin et al., 2008; Biologically., 2009; Behera et al., 2012)
Фумарпрото-цетраровая кислота (Горбач, 1973; Определитель., 1978) С22Н16О12, М = 473,4. Температура плавления - 250-260 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН - коричневый, с парафенилендиа-мином - оранжево-жёлтый. ацетоновый (Горбач, 1973; Определитель., 1978) -
Урсоловая кислота (Горбач, 1973; Определитель., 1978) С30Н48О3, М = 456,2. Температура плавления - 280-292 °С. бензоловый, ацетоновый (Горбач, 1973; Определитель., 1978) -
Псоромовая кислота(The Lichens., 2009) С18Нм08, М = 358,3. Температура плавления - 265 °С (разложение). Цветные реакции: с КОН и парафенилендиамином - жёлтый. ацетоновый (Behera et al., 2012) антиоксидантная (Behera et al., 2012)
ацетоновый (Cytotoxic., 2013) цитотоксическая (Cytotoxic., 2013)
Такие соединения как атранорин, усниновая, фумарпротоцетраровая и ряд других кислот встречаются в слоевищах многих видов лишайников (Справочное., 1990; Huneck, Yoshimura, 1996; Elix, 2014; The isolation., 2011), другие - являются если не видоспецифич-ными, то, по крайней мере, реже встречающимися. Выделенные из слоевищ лишайниковые
вещества демонстрировали не только упомянутые выше фармакологические свойства, но и антибактериальную, фунгицидную и даже ларвицидную активность.
Содержание вторичных лишайниковых метаболитов оценивается величинами от 1-2% до 20% и даже 30% сухой массы слоевищ, если речь идет о сухой массе «резиноида». При экстракции биомассы одного вида лишайника разными органическими растворителями выход сухого экстракта варьирует в пределах одного порядка (Kumar, Müller, 1999; The Antimicrobial.., 2004; The isolation., 2011; Antimicrobial., 2013).
В табл. 2 приведены результаты определения сухой массы экстрактов из биомассы лишайников, полученных с использованием различных растворителей.
Таблица 2
Процентный выход экстрактов из лишайников
Вид лишайника Ацетон Бензол Этанол Гексан Петролейный эфир
Hypogymnia physodes 10,5 ± 0,46 12,6 ± 0,94 11,8 ± 0,84 8,4 ± 0,68 7,2 ± 0,76
Evernia prunastri 10,7 ± 1,02 12,9 ± 0,82 12,2 ± 0,96 9,7 ± 0,87 6,5 ± 0,82
Xanthoria parietina 9,2 ± 0,75 7,2 ± 0,87 11,3 ± 0,53 10,1 ± 0,69 7,1 ± 0,73
Cladonia arbuscula 9,7 ± 0,77 10,9 ± 0,98 13,7 ± 0,63 9,6 ± 0,68 5,2 ± 0,86
Растворители различной химической природы извлекают из измельченной биомассы лишайников определенные наборы соединений, состоящие как из вторичных метаболитов, так и из веществ основного обмена. Этим можно объяснить достоверность отличий процентного выхода экстрактов для одного и того же вида лишайников.
Антибактериальная активность полученных экстрактов была не одинаковой в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий, болезнетворных и свободно живущих видов. В опытах с бульонными культурами рост Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis и Eschericia coli не начинался в присутствии ацетоновых, бензоловых и этаноловых экстрактов из Hypogymnia physodes, Evernia prunastri и Cladonia arbuscula. В отношении Pseudomonas aeruginosa наиболее эффективными были ацетоновый, бензоловый и этаноло-вый экстракты из Hypogymnia physodes и Evernia prunastri, а также этаноловый экстракт из Cladonia arbuscula. На рост Pseudomonas aeruginosa не влияли бензоловый экстракт из Xanthoria parietina и петролейно-эфировый экстракт из Cladonia arbuscula.
Выращивание культур микроорганизмов на плотных питательных средах показало, что наибольшее ингибирующее действие экстракты из лишайников проявили в отношении Bacillus subtilis, наименьшее - в отношении Pseudomonas aeruginosa. Рост колоний Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis и Pseudomonas aeruginosa не начинался в присутствии этаноловых экстрактов из Hypogymnia physodes, Evernia prunastri и Cladonia arbuscula; бензолового и ацетонового - из Hypogymnia physodes.
В опытах с тест-носителями установлено, что рост Staphylococcus aureus через 24 часа подавляли все виды экстрактов из всех изучаемых лишайников; рост Eschericia coli не подавляли петролейно-эфирные экстракты из Xanthoria parietina и Cladonia arbuscula, а также бензоловый экстракт из Xanthoria parietina; рост Bacillus subtilis не подавлял только гекса-новый экстракт из Evernia prunastri; рост Pseudomonas aeruginosa не начинался только в присутствии этанолового экстракта из Hypogymnia physodes, и не подавлялся петролейно-эфировыми и гексановыми экстрактами.
Заключение
Воздушно-сухую биомассу четырех видов лишайников - Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Xanthoria parietina и Cladonia arbuscula - экстрагировали ацетоном, бензолом, этанолом, гексаном и петролейным эфиром. Наименьший выход сухих экстрактов (5,2 ^ 7,2% сухой массы лишайника) отмечался при использовании петролейного эфира. Наибольший выход экстрактов (7,2 ^ 13,7% сухой массы лишайника) получали при использовании этанола, бензола и ацетона. 56
Оценивали антибактериальную активность полученных экстрактов в отношении коллекционных штаммов Staphylococcus aureus, Eschericia coli, Bacillus subtilis и Pseudomonas aeruginosa. В отношении Staphylococcus aureus наиболее эффективными были ацетоновые экстракты из Evernia prunastri, Cladonia arbuscula и Xanthoria parietina; бензоловые - из Evernia prunastri и Cladonia arbuscula; этаноловые - из Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Cladonia arbuscula и Xanthoria parietina. В отношении Eschericia coli наиболее эффективны ацетоновый и бензоловый экстракты из Evernia prunastri; этаноловые экстракты из Evernia prunastri и Cladonia arbuscula. В отношении Bacillus subtilis эффективны ацетоновые, бензоловые, этаноловые и петролейно-эфирные экстракты из Hypogymnia physodes, Evernia prunastri, Cladonia arbuscula и Xanthoria parietina, а также гексановые экстракты из Hypogymnia physodes и Xanthoria parietina. В отношении Pseudomonas aeruginosa наиболее эффективен этаноловый экстракт из Hypogymnia physodes. Бензоловый экстракт из Xanthoria parietina и петролейно-эфирный экстракт из Cladonia arbuscula антибактериальной активности не проявили.
Список литературы
Войцехович А. 2013. Фотобионты лишайников: разнообразие, экология и взаимоотношения с микобионтом. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing. 102 с. [VoitsekhovichA. 2013. Fotobionty lishainikov: raznoobrazie, ekologiya i vzaimootnosheniya s mi-kobiontom. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing. 102 p.]
Воскресенский П. И. 1973. Техника лабораторных работ. М.: Химия. 717 с. [Voskresenskii P. I. 1973. Tekhnika laboratornykh rabot. M.: Khimiya. 717 p.]
ГорбачН. В. 1973. Лишайники Белоруссии. Определитель. Минск: Наука и техника. 368 с. [GorbachN. V. 1973. Lishainiki Belorussii. Opredelitel'. Minsk: Nauka i tekhnika. 368 p.]
Определитель лишайников России. Вып. 6. Алекториевые, Пармелиевые, Стереокаулоновые. 1996 Н. С. Го-лубкова [и др.]; под. ред. Н. С. Голубковой. СПб.: Наука. 203 с. [Opredelitel' lishainikov Rossii. Vyp. 6. Alektorievye, Parmelievye, Stereokaulonovye. 1996 N. S. Golubkova [i dr.]; pod. red. N. S. Golubkovoi. SPb.: Nauka. 203 p.]
Определитель лишайников России. Вып. 9. Фусцидеевые, Телосхистовые. 2004. Н. С. Голубкова [и др.]; под. ред. Н. С. Голубковой. СПб.:Наука. 339 с. [Opredelitel' lishainikov Rossii. Vyp. 9. Fustsideevye, Teloskhistovye. 2004. N. S. Golubkova [i dr.]; pod. red. N. S. Golubkovoi. SPb.:Nauka. 339 p.]
Определитель лишайников СССР. Вып. 1. Пертузариевые, Леканоровые, Пармелиевые. 1971. Е. Г. Копачев-ская [и др.]; под. ред. И. И. Абрамова. Л.: Наука. 412 с. [Opredelitel' lishainikov SSSR. Vyp. 1. Pertuzarievye, Leka-norovye, Parmelievye. 1971. E. G. Kopachevskaya [i dr.]; pod. red. I. I. Abramova. L.: Nauka. 412 p.]
Определитель лишайников СССР. Вып. 5. Кладониевые - Акароспоровые. 1978. Н. С. Голубкова [и др.]; под. ред. И. И. Абрамова. Л.: Наука. 304 с. [Opredelitel' lishainikov SSSR. Vyp. 5. Kladonievye - Akarosporovye. 1978. N. S. Golubkova [i dr.]; pod. red. I. I. Abramova. L.: Nauka. 304 p.]
Справочное пособие по хемотаксономии лишайников (методическое пособие). 1990. Е. А. Вайнштейн [и др.]; под. ред. Н. С. Голубковой. Л.: БИН АН СССР. 152 с. [Spravochnoe posobie po khemotaksonomii lishainikov (metodicheskoe posobie). 1990. E. A. Vain-shtein [i dr.]; pod. red. N. S. Golubkovoi. L.: BIN AN SSSR. 152 p.]
Antimicrobial activity of methanol extracts of four Parmeliaceae lichen species / I. Stojanovic [et al.] // Facta universi-tatis. Series: Physics, Chemistry and Technology. 2013. Vol. 11. № 1. P. 45-53.
Antiproliferative effects on tumour cells and promotion of keratinocyte wound healing by different lichen compounds. 2009. B. E. Burlando [et al.] // Planta Med. Vol. 75. Р. 607-613.
Behera B. C., Mahadik N., Morey M. 2012. Antioxidative and cardiovascular-protective activities of metabolite usnic acid and psoromic acid produced by lichen species Usnea complanata under submerged fermentation // Pharm. Biol. Vol. 50. Р. 968-979.
Biologically active components of a Papua New Guinea analgesic and anti-inammatory lichen preparation. 2009. T. S. Bugni [et al.] // Fitoterapia. Vol. 80. Р. 270-273.
Cellular mechanisms of the anticancer effects of the lichen compound usnic acid. 2010. E. Einarsdöttir [et al.] // Planta Med. Vol. 76. Р. 969-974.
Chemical composition of three Parmelia lichens and antioxidant, antimicrobial and cytotoxic activities of some their major metabolites. 2012. N. Manojlovic [et al.] // Phytomedicine. Vol. 19. Р. 1166-1172.
Cytotoxic evaluation of phenolic compounds from lichens against melanoma cells. 2013. L. F. Brandao [et al.] // Chem. Pharm. Bull. Vol. 61. Р. 176-183.
Effect of four lichen acids isolated from Hypogymnia physodes on viability of rat thymocytes. 2013. V. Pavlovic [et al.] // Food Chem. Toxicol. Vol. 51. Р. 160-164.
Elix J. A. 2014. A Catalogue of Standardized Thin Layer Chromatographic Data and Biosynthetic Relationships for Lichen Substances / J. A. Elix. Canberra: Australian National University. 330 p.
Evernia prunastri and Pseudoevernia furfuraceae lichens and their major metabolites as antioxidant, antimicrobial and anticancer agents. 2013. M. Kosanic [et al.] // Food Chem. Toxicol. Vol. 53. Р. 112-118. Fahselt D. 1994. Secondary biochemistry of lichens // Symbiosis. Vol. 16. P. 117-165.
HuneckS., YoshimuraI. 1996. Identification of lichen substances. Berlin: Springer. 493 p.
Identication and quantitation of allelochemicals from the lichen Lethariella canariensis: phototoxicity and antioxidative activity. 2003. F. J. Toledo Marante [et al.] // J. Chem. Ecol. Vol. 29. P. 2049-2071.
Jin J. Q., Li C. Q., He L. C. 2008. Down-regulatory effect of usnic acid on nuclear factor-kappaß-dependent tumor necrosis factor-alpha and inducible nitric oxide synthase expression in lipopolysaccharide-stimulated macrophages RAW 264.7 // Phytother. Res. Vol. 22. P. 1605-1609.
Kumar K. C., Müller K. 1999. Lichen metabolites. Inhibitory action against leukotriene B4 biosynthesis by a non-redox mechanism // J. Nat. Prod. Vol. 62. P. 817-820.
Kumar J. 2014. Antioxidant Capacities, Phenolic Profile and Cytotoxic Effects of Saxicolous Lichens from Trans-Himalayan Cold Desert of Ladakh / J. Kumar [et al.] // PLoS ONE. Vol. 9 (6). P. 1- 9.
Meynell G. G., MeynellE. 1970. Theory and practice in experimental bacteriology. Cambridge University Press. 347 p.
Molnar K., Farkas E. 2011. Depsides and depsidones in populations of the lichen Hypogymnia physodes and its genetic diversity // Ann. Bot. Fennici. Vol. 48. P. 473-482.
Nash III T. H. 1999. Lichen biology. Cambridge University Press. 486 p.
Orange A., James P. W., White F. J. 2001. Microchemical methods for the identification of lichens. London: British Lichen Society. 101 p.
Rankovic B., Rankovic D., Marie D. 2010. Antioxidant and antimicrobial activity of some lichen species. // Microbiology. Vol. 79. P. 809-815.
Rankovic B. 2015. Lichen Secondary Metabolites: Bioactive Properties and Pharmaceutical Potential. Springer, Heidelberg. 201 p.
RundelP. W. 1978. The ecological role of secondary lichen substances // Biochem. Syst. Ecol. Vol. 6. P. 157-170.
Smeds A. I., Kytöviita M. 2010. Determination of usnic and perlatolic acids and identification of olivetoric acids in Northern reindeer lichen (Cladonia stellaris) extracts // The Lichenologist. Vol. 42 (06). P. 739 - 749.
Solhaug K. A. 2003. UV-induction of suncreening pigments in lichens / K. A. Solhaug, Y. Gauslaa, L. Nybakken, W. Bilger // New Phytol. Vol. 158. P. 91-100.
The Antimicrobial Activity of Extracts of the Lichen Hypogymnia tubulosa and Its 3-Hydroxyphysodic Acid Constituent. 2004. M. Yilmaz [et al.] // Z. Naturforsch. Vol. 60. P. 35-38.
The isolation, analytical characterization by HPLC-UV and NMR spectroscopy, cytotoxic and antioxidant activities of baeo-mycesic acid from Thamnolia vermicularis var. subuliformis. 2011. N. T. Manojlovic [et al.] // Hem. ind. Vol. 65 (5). P. 591-598.
The Lichens of Great Britain and Ireland. 2nd ed. 2009. Eds.: C.W. Smith [et al.]. London: British Lichen Society. 700 p.
Valencia-Islas N, Zambrano A., Rojas J. L. 2007. Ozone reactivity and free radical scavenging behavior of phenolic secondary metabolites in lichens exposed to chronic oxidant air pollution from Mexico City // J. Chem. Ecol. Vol. 33. P. 1619-1634.
Сведения об авторах
Храмченкова Ольга Михайловна
к. б. н., доцент кафедры ботаники и физиологии растений Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины, Гомель E-mail: [email protected]
Khramchankova Volga Mikhaylavna
Ph. D. in Biology, Ass. Professor of the Dpt. Botany and Plant physiology Francisk Skorina Gomel State University, Gomel E-mail: [email protected]
