Макро- и микроэлементы коры и побегов некоторых видов ивы, произрастающих на Северном Кавказе Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 582.623:615.322(470.62/.67)

Т.М. Дементьева1, Е.В. Компанцева2 , Е.Г. Санникова2 , О.О. Фролова

МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ КОРЫ И ПОБЕГОВ НЕКОТОРЫХ ВИДОВ ИВЫ, ПРОИЗРАСТАЮЩИХ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ

'Дальневосточный государственный медицинский университет, 680000, ул. Муравьева-Амурского, 35, тел. 8-(4212)-76-13-96, e-mail: nauka@mai.fesmu.ru; 2Пятигорский медико-фармацевтический институт — филиал ВолгГМУ, 357532, пр. Калинина, 11, тел. 8-(8793)-32-44-74, e-mail: v.l.adzhienko@pmedpharm.ru, г. Пятигорск-32

Резюме

Методом масс-спектрометрии проведено определение элементного состава в коре и побегах ивы вавилонской, гибрида ивы вавилонской с ивой белой, ивы трехтычинковой, ивы пурпурной.

Ключевые слова: кора, побеги, ива вавилонская, гибрид ивы вавилонской с ивой белой, ива трехтычинковая, ива пурпурная, макро- и микроэлементы, масс-спектрометрия.

Т.М. Dementieva1, Е.^ Kompantseva2, E.G. Sannikova2,

O.O. Frolova

MACRO AND MICRO ELEMENTS OF BARK AND SHOOTS OF SOME WILLOW TREES GROWING

IN THE NORTHERN CAUCASUS

'Far Eastern State Medical University, Khabarovsk; 2Pyatigorsk medical-phatmaceutical Institute, affiliate of Volgograd state medical university, Pyatigorsk

Summary

Using mass-spectrometry the authors determine elements composition in bark, shoots of Babylon Willow and hybrid of Babylon Willow and White Willow, Purple Willow and some other types of this tree.

Key words: bark, shoots, Babylon willow, white Willow, Purple Willow, macro, microelements, mass spectrometry.

Микро- и макроэлементы необходимы для полноценной жизни человеческого организма, в котором можно найти значительную часть элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева. Так, в настоящее время обнаружено свыше 70 химических элементов, содержащихся в тканях организма в различных количествах. Известно, что химические элементы являются важнейшими катализаторами различных биохимических процессов, обмена веществ, играют значительную роль в адаптации организма в норме и патологии [1]. В организм человека они поступают с пищей. Все элементы условно делят на эссенциальные (жизненно-важные), условно-эссенциальные (жизненно-важные, но вредные в определенных дозах) и условно-токсичные [2].

Растения являются хорошими источниками макро-и микроэлементов, так как они в растении накапливаются в органически связанной форме более доступной для человека.

Кора ивы давно используется в народной медицине. В последние годы проводились исследования химического состава побегов, соцветий и листьев ивы. Были выявлены противовоспалительные, анальгезирующие, жаропонижающие, хондропротекторные, гастроза-щитные свойства. В настоящий момент известно, что основными действующими веществами изученных видов ивы являются фенологликозиды, флавоноиды, дубильные вещества, а также в состав входят феноло-кислоты, аскорбиновая кислота, аминокислоты, сапонины, эфирные масла и полисахариды, которые могут вносить вклад в общий фармакологический эффект [3]. Элементный состав растений рода Ива на настоя-

щий момент изучен недостаточно. Так, например, при изучении элементного состава коры ивы пятитычин-ковой обнаружены такие важные микро- и макроэлементы как азот, фосфор, кальций, магний, натрий и калий [4]. В Украине в 2015 г опубликованы результаты элементного анализа побегов ивы козьей. Преобладающими макроэлементами оказались (мг/100 г) калий (1 120), кальций (895) и кремний (450) [5].

В настоящее время актуальным стало принимать ЛРС в нативной форме, что позволяет считать, что в организм человека попадает и весь комплекс его макро- и микроэлементов. Однако вместе с полезными веществами в организм поступают, накопленные в процессе жизнедеятельности растения, неблагоприятные для здоровья элементы. Так как растения получают вещества, необходимые для питания из почвы, содержание в них токсичных для человека веществ непосредственно связанно с местом произрастания. Особенному влиянию загрязняющих факторов подвержены водные и воздушные ресурсы, находящиеся в черте городов и их окрестностях.

Чаще всего ивы произрастают по берегам водоемов, откуда впитывают вместе с влагой токсичные вещества. Кроме того, одновременно с процессом дыхания надземная часть дерева насыщается вредоносными для человеческого организма элементами.

Так, Жиряковым А.С. проведена работа по выявлению закономерности накопления тяжелых металлов (ТМ) прибрежно-водными растениями, определению наиболее загрязненных ТМ водоемов на территории г. Кирова и Кировской области [6]. Установлено, что наиболее информативными являются представители

рода Ива, а именно: ива козья (S. caprea L.), ива пепельная (S. cinerea L.), ива остролистная (S. acutifolia Willd.), ива ломкая (S. fragilis L.), ива корзиночная (S. viminalis L.), ива пятитычинковая (S.pentandra L.), ива трехтычинковая (S. triandra L.) и ива феликолистная (S. phylicifoliaL.). Проведенные исследования показали, что в загрязнённых местообитаниях ивы достоверно накапливают больше меди, никеля, кадмия и свинца, по сравнению с растениями фоновых местообитаний (Cu 29,15/4,41; Ni 3,19/2,01; Cd 0,85/0,49; Pb 2,9/1,43 мг/кг соответственно). Установлено, в частности, что наибольшее количество свинца содержится в побегах ивы, меньше - в соцветиях и коре. Минимальная концентрация свинца выявлена в листьях.

В связи с этим, нормирование содержания тяжелых металлов и мышьяка в ЛРС и фитопрепаратах - одна

Материалы

Объектами исследования служили кора и побеги ивы вавилонской (Salix Babylonia L.), гибрида ивы вавилонской и ивы белой (Salix babylonia L. х Salix alba L.), ивы трехтычинковой (Salix triandra L.) и ивы пурпурной (Salix purpurea L.), которые заготавливались в 2011-2015 годах на территории Ставропольского края. Для сбора сырья использовали от 3 до 4 деревьев. После сбора сырье объединяли и сушили на воздухе в тени и в хорошо проветриваемых помещениях. Для анализа отбирали пробы методом квартования.

Определения элементного состава ивы вавилонской, ее гибрида, ивы трехтычинковой и ивы пурпур-

из важнейших задач современной отечественной науки. В настоящее время нормативы содержания тяжелых металлов и мышьяка в ЛРС регламентируется ГФ XIII ОФС.1.5.3.0009.15 «Определение содержания тяжелых металлов и мышьяка в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах».

Представляет интерес определить наличие макро-и микроэлементов, содержащихся в изучаемых нами видах ивы, произрастающей на Северном Кавказе, с целью оценки их вклада в фармакологическое действие.

Цель исследования - изучение элементного состава коры и побегов ивы вавилонской и ее гибрида с ивой белой, ивы трехтычинковой и ивы пурпурной, произрастающих на Северном Кавказе.

и методы

ной проводили методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборе масс-спектрометр ICP-MSElan 9000, производства Канада. Исследование проводили в Хабаровском инновационно-аналитическом центре Института тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина РАН. Пробу сырья подготавливали по методике, указанной в ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 «Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой» [7].

Результаты

В результате проведенных исследований коры и побегов всех исследуемых видов ивы определено 35 элементов, т. е. элементный состав во всех видах одинаковый (таблица). Ряд элементов, таких как германий, бериллий, ниобий, иттербий, гафний, вольфрам и таллий находятся в следовых количествах.

Такие эссенциальные макро- и микроэлементы, как фосфор, молибден и медь содержатся в большем количестве в побегах, чем в коре во всех видах ивы. Цинк и хром, наоборот, больше содержится в коре, чем в побегах, кроме ивы трехтычинковой, в которой хрома больше в побегах, чем в коре. Согласно литературным данным, нормальная концентрация меди в растениях находится в пределах 0,2-20 мг/кг, а цинка 0,15-300 мг/кг, и все исследуемые виды ивы не имеют отклонений от нормы [8].

Обращает на себя внимание марганец, который содержится в большем количестве в побегах, чем в коре во всех видах ивы, кроме ивы пурпурной. Марганец по содержанию в растениях стоит непосредственно после железа. Он участвует во многих ферментных системах как окислительно-восстановительных, так и гидролитических. Согласно предположению Браун-штейна А.Е. [9], марганец осуществляет в танидонос-ных растениях - специфическую функцию - уравновешивание отрицательного потенциала, возникшего в результате накопления больших количеств сильных восстановителей (в данном случае танидов). Содержание марганца в зеленых частях растений - танидоно-сов 100-1 000 мг на килограмм сухого веса и выше, а в

и обсуждение

обычных растениях - 20-80 мг/кг и очень редко 100 мг/ кг. Кроме того, отмечено, что в водных культурах ивы концентрация марганца достигала в листьях до 1200 мг/кг. Так и при анализе сырья ивы, собранной в пойме реки Кубань содержание марганца достигло значения 1650 мг/кг в побегах и 940 мг/кг в коре ивы трехты-чинковой. Образцы других видов ивы, собранных по берегам более мелководной реки Подкумок, содержали значительно меньшее количество марганца.

При анализе условно-эссенциальных элементов обнаружено большое содержание кобальта в побегах всех видов ивы. Серебро в большем количестве содержат побеги ивы вавилонской, гибрида ивы вавилонской с ивой белой и ивы трехтычинковой, а в иве пурпурной наибольшее содержание серебра наблюдается в коре. Отмечены также незначительные колебания в содержание лития и ванадия как в коре, так и побегах ивы вавилонской и ивы пурпурной.

Так как ГФ XIII издания регламентирует содержание в ЛРС свинца, кадмия, ртути и мышьяка, то мы определили содержание этих элементов в нашем сырье. При анализе исследуемых видов ивы наибольшая концентрация мышьяка и кадмия наблюдалась в коре. Свинца, предел которого в ЛРС не должен превышать 6 мг/кг, наибольшее содержание обнаружено в побегах ивы вавилонской (5,98 мг/кг) и гибрида ивы вавилонской с ивой белой (4,17 мг/кг), что очевидно связано с местом сбора сырья, а именно парковая зона недалеко от загруженной автодороги. Кадмий, содержание которого не должно превышать 1 мг/кг, почти в крити-

ческих количествах найден также в коре ивы вавилонской (0,99 мг/кг) и ивы пурпурной (0,98 мг/кг), а в целом почти во всех образцах обнаружено значительное количество кадмия, от 0,23 до 0,6 мг/кг Содержание

ртути в коре и побегах ивы вавилонской, ее гибриде и иве пурпурной колеблется незначительно, а в иве трех-тычинковой больше содержится в коре.

Таблица

Элементы Содержание растительного сырья, мг/кг

Ива вавилонская Ива гибрид Ива пурпурная Ива трехтычинковая

кора 1 побеги кора 1 побеги кора 1 побеги кора 1 побеги

Эссенциальные макро- и микроэлементы

Фосфор Р 723,923 1831,503 1398,023 2240,313 1213,78 3517,00 1455,44 2052,06

Молибден Мо 0,016 0,226 0,031 0,189 0,060 0,140 0,080 2,270

Цинк Zn 105,449 72,204 221,378 211,201 274,760 228,140 160,710 74,380

Марганец Мп 16,838 38,095 60,146 74,759 165,360 86,090 941,260 1643,630

Железо Fe 216,34 210,68 277,69 290,06 281,920 197,440 243,410 198,420

Медь Си 7,077 16,349 8,028 9,129 3,650 8,480 2,210 2,280

Хром Сг 1,494 1,156 1,672 1,468 1,680 1,540 1,520 2,09

Условно-эссенциальные микроэлементы

Кобальт Co 0,455 0,661 0,206 0,240 0,260 0,310 0,220 0,650

Серебро Ag 0,097 0,644 0,058 0,071 0,450 0,040 0,040 0,330

Германий Ge <0,001 <0,001 <0,001 0,005 0,003 0,003 0,002 0,003

Литий Li 0,782 0,648 1,829 0,339 0,320 0,310 0,510 3,400

Ванадий V 0,241 0,269 0,439 0,734 0,380 0,180 0,390 0,220

Условно-токсичные микро- и ультромикроэлементы

Титан Б 6,533 8,013 13,411 23,969 7,180 3,840 10,300 4,360

Бериллий Ве <0,001 0,001 <0,001 0,009 0,00 0,00 <0,001 <0,001

Галлий Ga 0,088 0,038 0,058 0,098 0,060 0,052 0,083 0,081

Цирконий Zr 0,238 0,246 0,355 0,543 0,220 0,300 0,260 0,150

Барий Ва 5,653 4,567 5,485 4,911 13,340 4,920 10,180 2,800

Скандий Sc 0,043 0,040 0,058 0,136 0,060 0,039 0,057 0,043

Иттрий Y 0,026 0,033 0,076 0,143 0,067 0,028 0,082 0,034

Ниобий N <0.001 0,004 0,020 0,099 0,018 0,003 0,018 0,007

Олово Sn 0,083 0,052 0,088 0,064 0,169 0,098 0,074 0,067

Сурьма Sb 0,041 0,028 0,043 0,045 0,071 0,382 0,050 0,023

Цезий Cs 0,080 0,184 0,018 0,030 0,022 0,012 0,026 0,012

Лантан La 0,034 0,052 0,115 0,171 0,103 0,048 0,111 0,052

Иттербий Yb <0,001 <0,001 <0,001 0,009 0,005 0,001 0,006 0,003

Гафний Ш" <0,001 <0,001 0,004 0,016 0,004 0,004 0,004 0,002

Тантал Та 0,014 0,021 0,012 0,070 0,006 0,001 0,002 0,001

Вольфрам W <0,001 <0,001 <0,001 0,014 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

Таллий Т1 0,020 0,002 0,014 0,004 <0,001 0,00 <0,001 <0,001

Висмут Bi 0,044 0,018 0,017 0,039 0,034 0,013 0,012 0,040

Стронций Sr 203,09 225,01 199,38 183,47 437,24 220,34 308,67 189,76

Металлы регламентируемы ГФ

Мышьяк As 0.228 0,121 0,275 0,151 0,180 0,060 0,140 0,050

Кадмий Cd 0,993 0,541 0,415 0,228 0,980 0,440 0,600 0,200

Ртуть Hg 0,011 0,012 0,008 0,021 0,016 0,011 0,046 <0,001

Свинец Pb 3,712 5,976 2,053 4,168 1,190 1,820 1,630 0,880

Таким образом, в коре и побегах исследуемых видов ивы обнаружено 35 элементов. Количественное содержание этих элементов отличается незначительно по видовому признаку, а пять эссенциальных элементов, таких как фосфор, марганец, железо, медь и хром, а также три найденных условно-эссенциальных микроэлемента, таких как кобальт, литий, серебро, содержатся в коре и побегах исследуемых видов ивы в достаточном количестве и могут влиять на фармакологические свойства данных растений.

Кроме того, на основании полученных данных можно предположить, что исследуемые виды ивы, произрастающие на Северном Кавказе справляются с высокой антропогенной нагрузкой, которую в первую очередь составляет поток автотранспорта в Ставропольском крае. Растение неприхотливо, образует густые заросли, легко размножается, поэтому представляет собой объект для решения многопрофильных задач, включая укрепления берегов рек, очищение воздушного бассейна, создание климато-ладшафтного пейзажа.

Лите

1. Орлов Д.С. Микроэлементы в почвах и живых организмах // Соросов. образоват. журнал. - 1998. -№ 1. - С. 61-68.

2. Ягафарова Г.А. Содержание свинца в почве и в тысячелистнике азиатском в условиях Южного Урала // Вестник Башкирского университета. Разд.: биология и медицина. - 2006. - № 3. - С. 68-69.

3. Фролова О.О. Биологически активные вещества растений рода ива (Salix L.) / О.О. Фролова, Е.В. Ком-панцева, Т.М. Дементьева // Фармация и фармакология. - 2016. - № 2. - С. 41-49.

гтура

4. Дейнеко И.П. Химический состав отдельных элементов ствола ивы пятитычинковой (Salix pentandra L.) // Проблемы химической переработки древесного сырья: сб. тр. - СПб., 2000. - С. 104-108.

5. Borova E.B. Elemental composition of Salix caprea L. // Topical issues of new drugs development : abst. оf Intern. Scientific And Practical Conference Of Young Scientists And Student (April 23, 2015). - Kharkov, 2015. -P. 62.

6. Жиряков А.С. Особенности аккумуляции тяжелых металлов представителями рода ива / Современ-

ные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства. - 2007. - № 1. - С. 156.

7. ПНД Ф 16.1:2.3:3.11-98 Количественный химический анализ почв. Методика выполнения измерений содержания металлов в твердых объектах методом спектрометрии с индуктивно-связанной плаз-

мой. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// standartgost.ru/g.

8. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. - М., 1974. - 300 с.

9. Браунштейн А.Е. На стыке химии и биологии. -М.: Наука, 1987. - 240 с.

Literature

1. Orlov D.S. Trace elements in soil and living organisms // Soros educational journal. - 1998. - № 1. -P. 61-68.

2. Yagafarova G.A. Content of the lead in the soil and in Achillea asiatica in the Southern Urals // Bulletin of Bashkir University. Section: Biology and Medicine. -2006. - № 3. - P.68-69.

3. Frolova O.O. Biologically active substances of plants of Salix L. genus / O.O. Frolova, E.V. Kompant-seva, T.M. Dementyeva // Pharmacy and Pharmacology. -2016. - № 2. - P. 41-49.

4. Deineko I.P. Chemical composition of certain elements of a stalk of Salix pentandra L. // Problems of chemical processing of raw wood: collected works - SPb., 2000. - P. 104-108.

5. Borova E.V Elemental composition of Salix cap-rea L. // Topical issues of new drugs development: abst. of

Intern. Scientific and Practical Conference of Young Scientists and Students (April 23, 2015). - Kharkov, 2015. -P. 62.

6. Zhiryakov A.S. Peculiarities of accumulation of heavy metals by the representatives of the willow genus / Current problems of nature management, game management, and fur farming. - 2007. - № 1. - P. 156.

7. PND F (Federal Environmental Regulatory Documents) 16.1:2.3:3.11-98 Quantitative chemical analysis of soil. Technique of measurement of the content of metals in hard objects by the method of spectrometry with inductive-connected plasma. [Electronic source]. - Mode of access: http://standartgost.ru/g.

8. Ermakov V.V, Kovalsky V.V. Biological significance of selenium. - M., 1974. - 300 p.

9. Braunshtein A.E. At the intersection of chemistry and biology. - M.: Nauka, 1987. - 240 p.

Координаты для связи с авторами: Дементьева Татьяна Михайловна - кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармации и фармакологии ДВГМУ, тел. +7-914-212-14-94, е-таП: tmdementeva@mail.ru; Компанцева Евгения Владимировна - доктор фармацевтических наук, профессор, кафедра фармацевтической и токсикологической химии Пятигорского медико-фармацевтического института - филиала ВолгГМУ МЗ РФ, тел. +7-918-774-87-26, е-таП: dskompanceva@mail.ru; Санникова Евгения Геннадьевна - редактор редакционно-издательского отдела Пятигорского медико-фармацевтический института - филиала ВолгГМУ МЗ РФ, тел. +7-906-440-20-25, е-mail: Je-Je4ka2012@yandex.ru.

□□□