CC BY
81
Сухенко Л.Т.
Астраханский государственный университет E-mail: [email protected]
ПЕРСПЕКТИВЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРОТИВОМИКРОБНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ НЕКОТОРЫХ ДИКОРАСТУЩИХ РАСТЕНИЙ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
В результате изучения распространения исследуемых лекарственных растений на территории Астраханской области установлены достаточно высокие запасы Helichrysum arenarium (L.) Moench, Achillea micrantha Wild, а также запасы и распространенность Glycyrrhiza glabra L. Исследованы места обитания и эколого-биологические особенности этих растений, проведено исследование состава и биологической (антибактериальной) активности. В результате обнаружено выраженное антибактериальное действие Helichrisum arenarium (L.) Moench, Achillea micrantha Wild и высокая противотуберкулезная активность препаратов Glycyrrhiza glabra L.
Ключевые слова: Glycyrrhiza glabra L., солодка голая, Achillea micrantha Wild, тысячелистник мелкоцветковый, Helichrisum arenarium (L.) Moench, цмин песчаный, распространение, запасы, химический состав, экстрагирование, противомикробная активность.
Введение
Астраханская область обладает уникальным природно-ландшафтным положением и климатическими особенностями, связанными с повышенным уровнем инсоляции, крайне низкой влажностью воздуха, засушливыми глинисто-песчаными почвенными ландшафтами Приволжских песков среди многочисленной сети рукавов, протоков, ильменей Волго-Ахтубинской поймы и дельты Волги в целом. В силу сложившихся природно-экологических условий здесь успешно уживаются как пустынно-песчаные, так и тропические представители флоры. Таким образом, на территории Астраханской области создана уникальная природно-ландшафтная обстановка для развития фитоценозов различной структуры с разнообразием видов и представителей флористического состава [2, 13, 14].
Среди дикорастущей флоры Астраханской области встречаются лекарственные виды растений, содержащие разнообразного химического состава, в том числе биологически активные, вещества, обладающие противомикробной активностью и фитонцидными свойствами [3, 4].
Известно, что на химизм лекарственных растений влияет комплекс экологических условий, который связан с географическими особенностями, такими как широта и долгота, высота над уровнем моря, близость водных бассейнов, количество осадков, солнечных и тепловых факторов во время вегетации. С изменением географической обстановки изменяется весь комплекс взаимно связанных факторов (смена тепла и холода, интенсивность солнечного света,
доступность ультрафиолетовых лучей и т.д.). В связи с этим, по мнению многих авторов, в растениях южных широт накапливается обычно больше действующих веществ [7, 8]. Известны химические вещества лекарственных растений, обладающие противомикробной активностью (флавоноиды, эфирные масла, спирты, смолы, дубильные вещества, аллицин, рафанин, хамазулен и многие другие). В связи с этим в последнее время актуальным оказалось исследование свойств многих лекарственных растений дикорастущей флоры с противомикробны-ми, иммуномодулирующими и иммуногенными свойствами, имеющих в составе не только известные науке активные вещества, а также белковые соединения (лектины), которые являются аналогами антител животных и человека. С учетом этого возникла необходимость изучения распространения и запасов в Астраханской области дикорастущих растений с уникальными свойствами. Целью данной работы являлось исследование запасов и распространения ценного лекарственного растительного сырья в природе Астраханской области, исследование химических веществ и их компонентов, содержащихся в экстрактах изучаемых растений, изучение их химической и биологической антимикробной (противотуберкулезной) активности.
Материалы и методы
Среди изучаемых видов были Glycyrrhiza glabra L., сем. Fabaceae, распространенная в пойме р. Волга; Helichrysum arenarium (L.) Moench и Achillea micrantha Wild, сем. Asteraceae [1, 6, 9, 14].
Тысячелистник мелкоцветковый и цмин песчаный произрастают в Астраханской области на крупном массиве бугристо-грядовых песков площадью 6000 кв. км (Приволжские Астраханские пески). С севера на юг массив песков пересекает автомагистраль Астрахань - Волгоград. На 25-м, 28-м, 31-м километрах этой трассы по обе стороны от дороги (на запад и восток) были проложены шесть маршрутов длиною в 1000 м каждый. Для определения запасов сырья на этих маршрутах через каждые 30 м закладывались учетные площадки (1 кв. м). При наличии на них изучаемых видов срезались верхушки побегов с соцветиями (10-15 см длиной). Солодка голая произрастает в пойменной части Астраханской области вдоль берегов рек, ериков, протоков и др. водоемов. Запасы подземных и надземных органов солодки определялись по учетным площадкам площадью 1 кв. м каждая. Обследования проводились в Икрянинском, Володарском и Приволжском районах области. Проводился сбор растений для дальнейших исследований их свойств [5, 14]. Кроме того, были изучены некоторые биологически активные компоненты исследуемых растений в жидких экстрактах из собранных и высушенных частей дикорастущих растений: водно-спиртовых (1), буферных (2) экстрактах корней Glycyrrhiza glabra; водно-спиртовых экстрактах соцветий Achillea micrantha (3), Helichrysum arenarium (4). Были исследованы химические компоненты экстрактов методами тонкослойной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии. Из экстрагированных веществ готовили препараты с антимикробной активностью. Противомикробные исследования препаратов после отработки активной дозы проводили методом прямой диффузии в питательную среду, засеянную бактериальной суспензией, путем внесения в лунку препаратов растений Glycyrrhiza glabra, Helichrysum arenarium, Achillea micrantha. После экспозиции в термостате проводили измерение диаметров зон задержки роста (ДЗЗР) засеянных бактерий вокруг лунок с экстрактами. Изучение противотуберкулезной активности проводили в жидкой среде Школьниковой, засеянной Mycobacterium tuberculosis H37Rv с пересевом на среду Левенш-тейна - Йенсена. Противомикробная активность растительных экстрактов в отношении культивируемого штамма Mc. tuberculosis H37Rv
была изучена в специализированном учреждении с соблюдением всех мер осторожности по отношению к экспериментальным животным (согласно Женевской конвенции) и окружающей среде. Все исследования подвергались статистической обработке.
Результаты и обсуждение
В результате проведенных экспедиционных выездов были исследованы запасы растительного сырья некоторых районов Астраханской области. Данные результатов маршрутных исследований по определению запасов сырья тысячелистника мелкоцветкового Achillea micrantha и цмина песчаного Helichrisum arenarium приведены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, более продуктивным по запасам исследуемого лекарственного сырья является Achillea micrantha (5,73±0,4 г/м2), превышающий запасы Helichrisum arenarium (3,11±0,06 г/м2) в 1,8 раза.
Результаты изучения продуктивности сырья солодки голой представлены в таблице 2.
Как видно из данных таблицы 2, заросли Glycyrrhiza glabra Приволжского района по первым двум основным показателям - корни и корневища (1125,0±25,8 г/м2) - значительно превышают таковые Икрянинского района (660,0±58,0 г/м2).
Результаты исследования химических компонентов методами тонкослойной хроматографии и хроматомасс-спектрометрии и ТСХА в водно-спиртовом экстракте из корня Glycyrrhiza glabra показали наличие следующих соединений: пик 1, 2, 3 соответствует N,N’-дибензоилоксигептадиамиду (С21Н22^06), в пике 4 обнаружен атмосферный азот, пик 5 соответствует этил-а^-глюкопиранозиду (С8Н16О6), пик 6 соответствует кофеину (C8H10N4O2). Таким образом, в водно-спиртовых экстрактах корня Glycyrrhiza glabra, соцветий Achillea micrantha, Helichrysum arenarium идентифицирован 4',7 -диоксифлавонон, в препарате буферной экстракции из корня Glycyrrhiza glabra идентифицирован наринге-нин, в образцах соцветий Achillea micrantha идентифицирован паренгенин.
Кроме того, на основании хромато-масс-спектрометрического анализа в водно-спиртовых экстрактах корня Glycyrrhiza glabra выявлены ^№-дибензоилоксигептадиамид, этил-а-
Таблица1. Запасы сырья Helichrisum arenarium и Achillea micrantha
Наименование вида Стороны Средняя воздушно-сухая масса Средний сухой вес Средний запас сырья
25 км 28 км 31 км
г/м2 кг/га г/м2 кг/га г/м2 кг/га г/м2 кг/га г/м2 кг/га
Achillea micrantha восточная 2,4±0,04 24,0 6,55±0,21 65,5 2,3±0,03 23,0 3,75±0,1 37,5 5,73±0,04 57,3
западная 8,15±0,06 81,2 13,32±0,09 133,2 1,7±0,12 17,0 7,7±1,0 77,1
Helichrysum arenarium восточная 2,95±0,1 29,2 1,7±0,05 17,0 2,35±0,1 23,5 2,35±0,2 23,5 3,11±0,06 31,1
западная 7,35±0,1 73,5 2,2±0,2 22,0 2,2±0,18 22,0 3,9±0,25 39,0
Примечание: под выражением «сторона» подразумеваются стороны горизонта относительно места начала полевых исследований.
Таблица 2. Запасы сырья Glycyrrhiza glabra в исследуемых районах
Сырье Средняя воздушно-сухая масса Средняя продуктивность
Приволжский район, X±m Икрянинский район, X±m
г/м2 кг/га г/м2 кг/га г/м2 кг/га
Корни и корневища 1125,0±25,8 11250 660,0±58,0 6600 895,2±90,0 8952
Побеги 400,0±14,2 4000 233,0±8,5 2330 320±25,5 3200
Соцветия 52,0±4,45 520 98,0±16,7 980 78,8±10,8 788
Плоды 461,0±8,8 4610 60,0±5,5 600 290,5±15,2 2905
D-глюкопиранозид, кофеин, в буферных экстрактах - кофеин.
В результате бактериологических исследований была обнаружена ингибирующая активность препаратов этих растений, представленная на рисунках 1, 2.
На диаграмме отражена активность экс-трактов из растений в отношении условнопатогенных форм бактерий Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Наибольшую чувствительность Staphylococcus aureus проявил к растительному экстракту из Helichrysum arenarium (ДЗЗР=39,0±0,4), затем Glycyrrhiza glabra (28,5±0,2),
Achillea micrantha (20,8±0,5).
Исследуемый штамм Escherichia coli показал высокую чувствительность к Helichrysum arenarium (ДЗЗР=39,0±0,8) и Achillea micrantha (ДЗЗР=
21,0±0,5). Таким образом, обнаружена достаточно высокая активность экстрактов соцветий Helichrysum arenarium по отношению как к Staphylococcus
aureus, так и Escherichia coli. Экстракты Glycyrrhiza glabra и Achillia micranta активны оказались по отношению к Staphylococcus aureus, Achillea micrantha ингибирует Escherichia coli
40
30
20
10
Glycyrrhiza _ glabra
En
Helichrysu________
arenarium ^
Achillea _ micranhta
□ St. aureus DEsch. coli
Рисунок 1. Сравнительная противомикробная активность растительных экстрактов
□ Рифампицин ПТубазид
□ Helichrysum arenarium □ Glycyrrhiza glabra
□ Пенициллин
□ Achillea micranhta
Рисунок 2. Сравнительная противотуберкулезная активность растительных экстрактов
более выраженно, чем Staphylococcus aureus. Экстракты Glycyrrhiza glabra почти не подавляют развитие кишечной палочки при высокой ингибирующей активности в отношении Staphylococcus aureus, что отражалось во многих других исследованиях.
Результаты сравнительной противотуберкулезной активности экстрагируемых веществ изучаемых растений и коммерческих антибиотических препаратов представлены нарисунке 2.
На данной диаграмме отражена сравнительная противотуберкулезная активность экстрактов из растений Glycyrrhiza glabra, Achillea micrantha, Helichrysum arenarium и известных антибиотиков, где показательным является более высокая противотуберкулезная активность экстрактов корня Glycyrrhiza glabra, сравнимая с антибиотиком рифампи-цином и превышающая действие тубазида и пенициллина.
В результате изучения противотуберкулезной активности в культуре микобактерий обнаружено полное отсутствие колоний Mc. tuberculosis H37 Rv на среде Левенштейна - Йен-сена под действием препарата из корня Glycyrrhizaglabra в дозе 0,025 мкг/мл (пробирка 5 - 1: 0,25). В пробирках с дозой активного вещества Glycyrrhiza glabra 0,015 мкг/мл обнаружены изолированные колонии бежевого цвета (пробирка 8), в контрольной пробирке с суспензией Mc. tuberculosis H37Rv в среде Левенш-тейна - Йенсена без экстракта наблюдается рост культуры многочисленными бежевыми колониями (пробирка 7). В контрольной пробирке с цельным экстрактом Glycyrrhiza glabra не обнаружено даже следов роста культуры (пробирка 9). Оказалось, что препараты Glycyrrhiza glabra в неоднократных исследованиях обладают высокой противотуберкулезной активностью, то есть происходит тотальное подавление Mc. tuberculosis H37Rv в дозе 0,025 мкг/мл [10].
Таким образом, экстрагируемые оригинальным способом вещества растений обладают довольно выраженным антибактериальным действием против банальных условно-патогенных форм бактерий, а также более выраженной активностью против микобактерий туберкулеза в сравнении с некоторыми терапевтическими антибиотиками.
Выводы
В результате проведенных исследований:
1. Впервые в Астраханской области установлены запасы сырья Helichrysum arenarium, Achillea micrantha, которые в среднем составили у первого вида 57 кг/га, а у второго - 31кг/га в воздушно-сухом состоянии. Запасы сырья Glycyrrhiza glabra колебались у корней и корневищ от 6,6 т/га до 11 т/га. Продуктивность надземных органов была у стеблей - 3,2 т/г; соцветий - 0,79 т/га; плодов - 2,9 т/га.
2. Методами химического анализа в водноспиртовых экстрактах корня Glycyrrhiza glabra обнаружен диоксифлавонон ^№-дибензоилок-сигептадиамид, этил-а^-глюкопиранозид; в буферных экстрактах Glycyrrhiza glabra идентифицированы нарингенин, кофеин. В экстрактах соцветий Achillea micrantha, Helichrysum arenarium идентифицированы 4',7-диоксифла-вонон, паренгенин.
3. Обнаружена высокая активность по отношению к Staphylococcus aureus и Escherichia coli экстрактов соцветий Helichrysum arenarium, экстракты исследуемых растений Glycyrrhiza glabra и Achillea micrantha более активны оказались по отношению к Staphylococcus aureus. Glycyrrhiza glabra почти не подавляет развитие кишечной палочки.
4. Сравнительная противотуберкулезная активность экстрактов растений Glycyrrhiza glabra, Achillea micrantha, Helichrysum arenarium и известных антибиотиков оказалась высокой, в особенности корня Glycyrrhiza glabra.
5. В неоднократных исследованиях препараты Glycyrrhiza glabra обладали высокой противотуберкулезной активностью в дозе 0,025 мкг/мл, что является перспективным для создания противотуберкулезных фитопрепаратов с высокой активностью для дополнительной профилактической и комплексной терапии. Был получен и поддерживается патент за №2362577 [10].
6. Накопление высоких концентраций про-тивомикробных веществ у дикорастущих лекарственных растений позволяет предлагать их для применения в практике клинических исследований в связи с минимальным побочным влиянием на организм человека, они могут быть использованы для комплексного лечения,что согласуется с мнением многих авторов [8, 11].
10.02.2011
Список литературы:
1. Абрамова Л.М., Баширова Р.М., Муртазина Ф.К., Усманов И.Ю. Характеристика ценопопуляций Glycyrrhiza korshinskyi Grig. на юго-востоке республики Башкортостан // Растительные ресурсы. 2001. Т. 37. Вып. 2. С. 24-29.
2. Бармин А.Н. О мониторинге растительности в дельте р. Волги // Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. 1996. Ч. 2. С. 17-18.
3. Блинова К.Ф., Яковлев Г.П. Ботанико-фармакогностический словарь / Ред. Блиновой К.Ф., Яковлева Г.П. М., 1990. С. 124-270.
4. Георгиевский В.П., Комиссаренко Н.Ф., Дмитрук С.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений. Новосибирск: Наука, 1990. С. 52 - 333.
5. Ефремов А.П., Лукьянов О.Л., Зайко Л.Н., Семенюк Н.В. Запасы сырья дикорастущих лекарственных растений в междуречье Лабы и Урупа (Краснодарский край)// Растительные ресурсы. 1994. Т. 30. Вып. 1-2. С. 65-72.
6. Крогулевич Р.Е. Продуктивность и содержание белка в листьях Glycyrrhiza uralensis Fisch. в вегетационном опыте // Растительные ресурсы. 2002. Вып. 2. С. 117-119.
7. Лавренов В.К., Лавренова Г.В. Современная энциклопедия лекарственных растений. СПб., 2006. 271с.
8. Муравьева Д.А. // Фармакогнозия. М., 1978. С. 15-627.
9. Новиков В.С. Популярный атлас-определитель. Дикорастущие растения. М., 2004. 416 с.
10. Пилипенко В.Н., Бармин А.Н. К состоянию популяции Sphaeranthus volgensis Tzvel. в дельте р. Волги // Экологобиологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. 1998. С. 95-96.
11. Русакова Е.Г. Анализ экологической структуры флоры дельты Волги // Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия. 1998. С. 99-100.
12. Станков С.С., Талиев В.И. Определитель высших растений Европейской части СССР. Ленинград, 1948. 1150 с.
13. Сухенко Л.Т., Урляпова Н.Г., Назарова Г.Н. Экстракт солодки голой, обладающий противотуберкулезной активностью. Патент РФ № 2362577. / БИ. 2009. №12.
14. Юдина В.Ф., Дьячкова Т.Ю., Бразовская Т.И., Максимова Т.А. Восстановление ценопопуляций Comarum palustre L. после заготовки надземной части // Растительные ресурсы. 1998. Вып. 3. С. 51-55.
Сведения об авторе: Сухенко Людмила Тимофеевна, доцент кафедры биотехнологии и биоэкологии биологического факультета Естественного института, кандидат биологических наук, докторант Астраханского государственного университета 414056, Астрахань, ул. Татищева, 20-а, тел. (8512)474264, е-mail: [email protected]
UDC 573.6 Sukhenko L.T.
PROSPECTS FOR THE ALLOCATION ANTIMICROBIALS BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES FROM SOME WILD PLANTS OF ASTRAKHAN REGION
As a result of studying of distribution of investigational medicinal plants in the Astrakhan region it was established high enough reserves of Helichrysum arenarium (L.) Moench, Achillea micrantha Wild, as well as stocks and the prevalence of Glycyrrhiza glabra L. The author investigated habitats, and ecological and biological characteristics of these plants, studied of composition and biological (antimicrobial) activity. As a result, strong antibacterial effect of Helichrisum arenarium (L.) Moench, Achillea micrantha Wild and high anti-TB activity of the preparations Glycyrrhiza glabra L were found.
Key words: Glycyrrhiza glabra L., liquorice, Achillea micrantha Wild, yarrow small-scale flowering, Helichrisum arenarium (L.) Moench, H. arenarium, distribution, inventory, chemical composition, extraction, antimicrobial activity.
