CC BY
38
Бабаян А.М.1, Исаджян С. А.2, Петросян М.Т.3, Саакян Н.Ж.4, Трчунян А. А.5 ©
'Лаборант, 2студент, 3к.б.н., доц., 4к.б.н., 5д.б.н., проф., чл.-корр. НАН РА, каф. микробиологии,
биотехнологии микроорганизмов и растений, ЕГУ
ОЦЕНКА АНТИМИКРОБНОЙ И АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТЕЙ ИЗОЛИРОВАННОЙ КУЛЬТУРЫ HYPERICUM ELONGATUM LEDEB
Аннотация
Статья посвящена изучению биосинтетической активности полученной нами изолированной культуры HypericumelongatumLedeb. Первые признаки каллусообразования наблюдаллись на 18-20 день культивирования на питательной среде, содержащей 1 мг/л кинетина, 0,5 мг/л НУК (а-нафтилуксусная кислота) и 0,2 мг/л ГК (гиббереллиновая кислота). Дальнейшее культивирование проводилось на среде MC (Мурасиге-Скуга),корнеобразование наблюдалось на питательной среде в присутствии только 0.1 мг/л НУК. Была выявлена высокая антибактериальная активность изучаемой культуры в отношениик различным грамположительным и грамотрицательным микроорганизмам. Было показано также, что данная культура обладала и высокой антиоксидантной активностью.
Ключевые слова: Hypericum elongatum, антибактериальная и антиоксидантная активности. Keywords: Hypericumelongatum, antibacterial and antioxidant activity.
Зверобой вытянутый (Hypericum elongatum Ledeb.) многолетнее травянистое растение семейства Hypericaceae. Растение отличается высоким содержанием биологически активных соединений, таких как эфирное масло, каротин, дубильные вещества, кверцетин, кверцитрин, гиперин, рутин, витамин C, витамин P и витамин E, антоцианы, антрахиноны, каротиноиды, смолистые вещества [1]. Растение широко используется в народной медицине. Настой травы оказывает антигельминтное действие. Используется при гастритах, язве желудка, дизентерии, поносах, заболевании печени, почек, мочевого пузыря, геморрое, ревматизме, желтухе, малярии, раке печени и тд., рекомендован в научной медицине для применения наряду со зверобоем продырявленным (H. perforatum) [2; 3; 4]. Работа посвящена изучению антибактериальной и антиоксидантной активностей экстрактов полученной нами изолированной культуры H. еlongatum.
Материал и методы: Для исследования растения H. elongatum были собраны с территории Ереванского ботанического сада. В качестве экспланта были использованы цветки растения. Каллусные культуры были получены на модифицированной питательной среде Мурасиге-Скуга (МС) [5], отличающейся составом фитогормонов 0.5мг/л НУК, 1.0мг/л кинетин; 0.2мг/л ГК. Для дальнейшего поддержания роста каллусы выращивались как на вышеназванной среде, так и на среде МС. Для корнеобразования использовалась среда МС, в которой из фитогормонов присутствовала только 0.1 мг/л НУК. Антибактериальную активность определяли методом диффузии активных метаболитов в агар [6] и измерением диаметров зон отсутствия роста тестмикроорганизмов образовавщихся вокруг колодцев с экстрактом. Для этого один граммвоздушно-сухой ткани экстрагировали в 10мл 40% этаноле в течении 2 ч. на магнитной качалке при температуре 40С. Полученную суспензию центрифугировали и надосадочную жидкость использовали как грубый экстракт антибиотика. Опыты были поставлены в трехкратной повторности. В качестве тест -организмов использовали штаммы из коллекции культур микроорганизмов кафедры Микробиологии и биотехнологии растений и микроорганизмов. Антиоксидантная активность определялась методомэкспресс-теста, с использованием ДФПГ (2.2-дифенил-1-пикрилгидразил) [7]. Для данного анализа 1 грамм воздушно-сухой ткани
экстрагировали в 70 %этаноле в течении нескольких часов при температуре 100С. Полученную
© Бабаян А.М., Исаджян С.А., Петросян М.Т., Саакян Н.Ж., Трчунян А.А., 2014 г.
суспензию центрифугировали и надосадочную жидкость высушивали при комнатной температуре. Полученный сухой осадок экстрагированных веществ хранился при 70С для дальнейшего использования. Ресуспензию экстрагированных веществ проводилив 96% этаноле.
Результаты и обсуждение: Каллусная культура#, elongatumна среде МС и ее модификации имела плотную, однородную консистенцию. На 20-25 день культивирования ткань приобретала бурую окраску, что, вероятно, свидетельствует об аккумуляции в ней вторичных метаболитов (Рис.1). На обеих питательных средах в каллусной культуре происходил спонтанный стеблевой органогенез, в результате чего образовывались многочисленные побеги, которые в дальнейшем при наличии света зеленели (Рис. 2). Образованные побеги морфологически не отличались от интактных растений.Корнеобразование наблюдалось на питательной среде МС, в которой из фитогормонов присутствовала только 0.1 мг/л НУК.
Рис, 1. Каллусная культураН. Elongatum на среде
МС
Рис. 1. Каллусная культураН. Elongatum на среде МС
Изолированная культура#, elongatum проявлялавысокую биологическую активность. Экстракт из интактных растенийпроявлял выраженную антибактериальную активность в отношении различных микроорганизмов (Bacillussubtilis A1WT, Escherichiacoli VKPMM-17, Salmonellatyphimurium TA 100, Staphylococcusaureus WDCM 5233, Staph.citreus WT, Enterococcushirae ATCC 9790). Каллусная культура в основном сохраняла способность интактных растений к синтезу веществ с противомикробной активностью [8].
Каллусная культура H. elongatum проявляла также и высокую антиоксидантную активность. Так, выяснилось, что антиоксидантная активность всех концентраций экстрагированных веществ (1000 цг/мл, 500 цг/мл, 100 цг/мл and 50 цг/мл) полученных из каллусной ткани, выращенной в условиях темноты была почти втрое выше активности тех же концентраций веществ, полученных из каллусов Н. elongatum, выращенных в условиях света (Таблица 1).
Таблица 1
Антиоксидантная активность различных концентраций экстрагированных веществ из каллусной ткани H.elongatum, выращенной в условиях темноты и света
Рис. 2. Стеблевой органогенез каллусной культурыН. elongatum на среде МС
Каллуснаякультура Антиоксидантнаяактивность (%)
Концентрации экстрагированных веществ (цг/мл)
1000 цг/мл 500 цг/мл 100 цг/мл 50 цг/мл
H.elongatum (темнота) 95% 54.6% 39.7% 10.8%
H.elongatum (свет) 28.7% 22.7% 2.8% 2.4%
Таким образом, изолированная культура Н. elongatum, полученная биотехнологическим путем может быть предложена в качестве источника веществ с высокими антибактериальными и антиоксидантными свойствами, способными конкурировать с известными антибиотиками и антиоксидантами [9-27].
Литература
1. A. Cakir, A. Mavi, A. Yildirim, et. al. - Isolation and characterization of antioxidant phenolic compounds from the aerial parts of Hypericumhyssopifolium L. by activity-guided fractionation. // Ethnopharmacol.-2003. v. 87, N 1, p.73-83.
2. Б.Б. Айзенман Влияние антибиотических веществ растительного происхождения на макроорганизм// В кн. “Фитонциды”. Науковадумка. - 1975, с.23-32.
3. F.Caraci, R.Crupi,F.Drago,E.Spina- Metabolic drug interactions between antidepressants and anticancer drugs: Focus on selective serotonin reuptake inhibitors and hypericum extract // Curr. Drug metabolism. - 2011 v.12, p.570-7.
4. А.Н. Арзуманян, Е.Н. Щербакова, и др. - Биосинтетическая активность изолированной культуры зверобоя продырявленного Hypericum perforatum. // Биол. жур. Армении. - 2002, N 3-4, с. 222-226.
5. T. Murashige, F. Skoog- A revised medium for rapid growth and with tohoco tissues cultures. // Physiol. Plantarum. -1962,N 15, p.475-477.
6. A.W. Bauer, W.M.M.Kirby, J.C.Sheriss, M. Turck- Antibiotic susceptibility testing by standarised single method. // Am J ClinPathol. -1966. N45, p.493-496.
7. P.Kalita, T.K. Barman, et al. - Estimation of total flavonoids content (TFC) and antioxidant activities of methanolic whole plant extract of Biophytumsensitivum Linn. // J. Drug Del. Therap. - 2013, v.3, N4, p. 3337.
8. M.T. Petrosyan, Y.N. Shcherbakova et al. - Isolated Culture of St.-John’s Wort Elongated (HypericumelongatumLedeb.) as the Source of Biologically Active Compounds. // Rep. Nat. Ac. Sci. Armenia. - 2012, v. 113, N 2, p.195-202.
9. Bruskov V.I., Gudkov S.V., Chalkin S.F., Smirnova E.G., Yaguzhinskii L.S. Self-oscillating water luminescence induced by laser irradiation. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2009. Т. 425. № 1. С. 114-116.
10. Штаркман И.Н., Гудков С.В., Черников А.В., Брусков В.И. Влияние аминокислот на образование перекиси водорода и гидроксильных радикалов в воде и 8-оксогуанина в днк при воздействии рентгеновского излучения. // Биохимия. 2008. Т. 73. № 4. С. 576-586.
11. Брусков В.И., Гудков С.В. и др. Автоколебательный процесс люминесценции воды, индуцированный лазерным облучением. // Доклады Академии наук. 2009. Т. 425. № 6. С. 827-829.
12. Гудков С.В., Гармаш С.А., Штаркман И.Н., Черников А.В., Карп О.Э., Брусков В.И. Долгоживущие радикалы белка, индуцируемые рентгеновским облучением, являются источником активных форм кислорода в водной среде. // Доклады Академии наук. 2010. Т. 430. № 1. С. 123-126.
13. Асадуллина Н.Р., Гудков С.В., Брусков В.И. Антиоксидантные свойства ксантозина при воздействии рентгеновского излучения. // Фундаментальные исследования. 2011. № 10-1. С. 22-25.
14. Асадуллина Н.Р., Гудков С.В., Брусков В.И. Кофеин модифицирует эффекты рентгеновского излучения при воздействии на мышей после облучения, проявляя радиозащитные свойства. // Доклады Академии наук. 2012. Т. 442. № 3. С. 405.
15. Asadullina N.R., Usacheva A.M., Gudkov S.V. Protection of mice against x-ray injuries by the post-irradiation administration of inosine-5'-monophosphate // Journal of Radiation Research. 2012. Т. 53. № 2. С. 211-216.
16. Shtarkman I.N., Gudkov S.V., Chernikov A.V., Bruskov V.I. X-ray- and heat-induced generation of hydrogen peroxide and hydroxyl radicals in aqueous solutions of L-amino acids. // Biophysics. 2008. Т. 53. № 1. С. 1-7.
17. Asadullina N.R., Gudkov S.V., Bruskov V.I. Caffeine modifies effects of x-ray action on mice after exposure to radiation and exhibits radioprotective properties. // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2012. Т. 442. № 1. С. 22-25.
18. Попова Н.Р., Гудков С.В., Брусков В.И. Природные пуриновые соединения как радиозащитные средства. // Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Т. 54. № 1. С. 38.
19. Куликов А.В., Аpxипова Л.В. и др. Aтопичеcки тpанcплантиpованные ткани тимуcа сто^бны дистантно изменять метаболичеотий cтатуc оpганизма. // Биофизика. 2008. Т. 53. № 6. С. 1144-1148.
20. Куликов Д.А., Машков А.Е. и др. Компежация мышечной джфункции ^ямой кишки. // Биофизика. 2010. Т. 55. № 6. С. 1147-1148.
21. Mashkov A.E., Kulikov A.V. и др. Experience of anal insufficiency treatment using medullary transplantation in experiment and clinic. // Альманах клинической медицины. 2011. № 25. С. 13-16.
22. Маpcагишвили Л.Г., Бобылёв А.Г. и др. Влияние фуллеpенов С60 на амилоиды Х-белка // Биофизика. 2009. Т. 54. № 2. С. 202-205.
23. Marsagishvili L.G., Bobylev A.G. и др. Effect of fullerenes C60 on X-protein amyloids. // Biophysics. 2009. Т. 54.№ 2. С. 135-138.
24. Бобылёва Л.Г. и др. Изучение амилоидных свойств гладкомышечного белка смитина. // Технологии живых систем. 2010. Т. 7. № 8. С. 64-68.
25. Белослудцев К.Н. и др. Возможный механизм образования и регуляции пальмитат-индуцированной циклоспорин А-нечувствительной митохондриальной поры. // Биохимия. 2005. Т. 70. № 7. С. 987-994.
26. Белостудцева Н.В., Белостудцев К.Н. и др. Влияние xолеcтеpина на фоpмиpование в митоxондpияx и липоcомаx пальмитат/Сa2+ -актив^уемой ropbi. // Биофизика. 2009. Т. 54. № 3. С. 464-470.
27. Белостудцев К.Н., Белостудцева Н.В., М^онова Г.Д. Роль митоxондpиальной пальмитат/Сa2+-актив^уемой поpы в пальмитат-индуциpованном апоптозе. // Биофизика. 2008. Т. 53. № 6. С. 967-971.
