CC BY
186
УДК 581.6:577.175.24
РЕСУРСЫ, БИОТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИХ РАСТЕНИЙ
© 2010 С О. Володина, В В. Володин, И.Ф. Чадин
Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, г. Сыктывкар
Поступила в редакцию 07.05.2010
В связи с необходимостью разработки новых лекарственных препаратов и биологически активных добавок к пище адаптогенного действия большой интерес представляют фитоэкдистероиды - полигидро-ксилированные стерины, структурно идентичные или близкие гормонам линьки членистоногих, для которых показан широкий спектр физиологической активности, малая токсичность и отсутствие гормонального действия у млекопитающих. Нами разработана методология скрининга растений на содержание фитоэкдистероидов и установлены закономерности их распространения среди сосудистых растений. Выявлены перспективные виды в отделах папоротникообразных и покрытосеменных растений из географически удаленных флор (европейский северо-восток России, Урал, Северный Кавказ, Украина, Дальний Восток). Установлен состав и динамика содержания экдистероидов в ряде перспективных видов дикорастущих и культивируемых растений родов Rhaponticum (R. carthamopides, R. serratu-loides), Serratula (S. coronata, S. tinktoria, S. quinquefolia, S. radiata, S. gmelini), Silene (S. tatarica, S. repens), Chenopodium (Ch. bonus-henricus) и др. Разработаны методы микроклонального размножения некоторых видов экдистероидсодержащих растений. Получены высокопродуктивные штаммы каллусных и суспензионных культур растительных клеток - продуценты экдистероидов. Разработана технология получения экдистероидсодержащей субстанции Серпистен из надземной части растений Serratula coronata. Результаты доклинических исследований показали выраженное противоишемическое, гипо-липидемическое, антидиабетическое, противолучевое и актопротекторное действие. На ее основе разработаны три капсулированные формы БАД (Кардистен - противоишемического, Диастен - противо-диабетического и Адастен - иммуностимулирующего действия), которые рекомендованы для использования в гериатрии и восстановительной медицине.
Ключевые слова: полезные растения, ресурсы, биотехнология, экдистероиды, адаптогенные средства
В настоящее время большой интерес к использованию в качестве растительного сырья для получения новых адаптогенных лекарственных препаратов, тонизирующих пищевых добавок, косметических композиций представляют экдистероидсодержащие растения. Впервые экдистероиды были обнаружены в растениях в 60-х годах ХХ века японскими исследователями. В настоящее время известно уже более 150 различных по структуре соединений этого типа, представляющих собой полигидроксилирован-ные стерины, структурно идентичные или близкие истинным гормонам линьки членистоногих (рис. 1). Они обнаружены у представителей более 100 семейств покрытосеменных растений. Однако лишь очень немногие виды экдистеро-идсодержащих растений пригодны в качестве сырья для получения фитоэкдистероидов. В связи с этим актуальными направлениями исследований являются поиск новых растительных
Володина Светлана Олеговна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected] Володин Владимир Витальевич, доктор биологических наук, заведующий лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected]
Чадин Иван Федорович кандидат биологических наук ,заместитль директора. E-mail: [email protected]
источников с высоким содержанием экдистероидов и разработка научно обоснованных технологий получения экдистероидов из растительного сырья и методами современной биотехнологии с помощью культивируемых растительных клеток.
До начала наших исследований в литературе существовала устойчивая точка зрения об отсутствии связей между распространением эк-дистероидов и филогенетической классификацией растений, что, естественно, затрудняло поиск новых экдистероидсодержащих видов. Для скрининга растений на содержание экдистерои-дов нами разработана методология, основанная на принципах хемосистематики и использовании экспрессных и чувствительных методов анализа: 1) биотесте на культурах клеток Drosophila melanogaster, которые чувствительны к присутствию в биоматериале веществ с активностью гормона линьки, 2) радиоиммунном анализе, позволяющем определять следовые количества экдистероидов в пробе и 3) ВЭЖХ. Данная методология позволяет с достаточной степенью вероятности прогнозировать обнаружение экди-стероидов на внутрисемейственном уровне в определенных трибах и родах. Благодаря этой методологии, нами проведен скрининг флоры европейского северо-востока России на содержание экдистероидов.
2U 2i Ь4 ,27
(Лафон, 1998 г.) R1=OH=O R2=OH
Было проанализировано 409 видов из 308 родов и 82 семейств покрытосеменных растений. Большая часть из них представляла случайную выборку видов (381 вид). Другая часть была отобрана из «положительных» триб (30 видов), в которых мы предполагали высокую вероятность обнаружения экдистероидов. Как и ожидалось, большинство экдистероидсодержащих видов было обнаружено в соответствии с хемотаксо-номическим прогнозом. Виды с высоким содержанием были рекомендованы для интродукции и введения в культуры растительных клеток. Высокое содержание экдистероидов характерно для очень немногого числа видов. Вместе с тем следовые количества экдистероидов были обнаружены у подавляющего числа исследованных видов. Этот факт пока не находит своего объяснения с точки зрения понимания функций, которые могут экдистероиды выполнять в растениях, но позволяет выдвинуть ряд интересных гипотез, касающихся того, что гены, ответственные за биосинтез экдистероидов будучи приобретенными на ранних стадиях эволюции растений присутствуют в геноме всех растений, однако их экспрессия происходит лишь в некоторых таксонах близкородственных видов (в трибах). Если это предположение окажется верным, то биосинтез экдистероидов можно вызвать экспериментально путем воздействия на регуляторные гены и, таким образом, можно будет разрабатывать принципиально новые подходы к созданию трансгенных растений, устойчивых к атаке насекомых-фитофагов, а также получать культуры растительных клеток, суперпродуценты экди-стероидов в качестве агентов для биотехнологии.
Успешность применения данной методологии позволила нам расширить географию поиска экдистероидсодержащих растений. Нами проведен скрининг растений из отделов Polypo-diophyta и Magnoliophyta во флоре Урала, Северного Кавказа, Украины, российского Дальнего Востока и Китая. Учитывая высокую вероятность обнаружения экдистероидов в папоротниках,
проведен анализ 42 видов папоротников из 36 родов и 22 семейств. По данным биотеста экди-стероиды были обнаружены в 10 видах из 7 семейств. В 4 видах экдистероиды обнаружены впервые: Athyrium sinense, Aleuritopteris argentea, Callipteris esculenta и Selenodesmium obscurum. Папоротниками с высоким содержанием экдистероидов являются Polypodium vulgare (Северный Урал) и Onoclea sensibilis (Дальний Восток), которые могут быть рекомендованы для интродукции или введения в культуру растительных клеток.
Проведен целенаправленный скрининг растений в «положительных трибах» ряда семейств покрытосеменных растений. Большое число экдистероидсодержащих видов обнаружено в подтрибе Cardueae-Centaureinae (сем. As-teraceae). Показано высокое содержание экди-стероидов во всех десяти исследованных видах рода Serratula (серпуха), причем в растениях S. cardunculus, S. coriaceae, S. radiata, S. gmelinii экдистероиды обнаружены впервые. Экдисте-роиды обнаружены в образцах двух видов растений рода Stemmacantha (синоним Rhaponticum): S. uniflorum (российский Дальний Восток) и S. serratuloides, (Южный Урал). По сравнению с известным продуцентом S. car-thamoides оба других исследованных вида характеризуются более высоким содержанием эк-дистероидов. В растениях S. serratuloides экдистероиды обнаружены впервые. На Южном Урале нами обнаружены обширные заросли этого редкого вида растений.
В семействе Caryophyllaceae экдистерои-ды обнаружены в соответствии с хемотаксоно-мическим прогнозом в образцах десяти видов: Lychnis wilfordii (российский Дальний Восток), Silene repens из дальневосточных и южноуральских популяций; S. italica, S. longiflora, S. supina, S. gallica, S. jundzillii, Oberna cserei, произрастающих на территории Украины; Silene tatarica, Coccyganthe flos-cuculi (европейский северо-восток России). Все эти виды являются представителями «положительной» трибы Lychnideae. В растениях S. jundzillii и O. cserei экдистероиды обнаружены впервые. Видами с высоким содержанием 20Е являются Silene repens (0,96%), S. italica (2,05%), S. gallica (1,17%), Silene jundzillii (1,44%) Среди представителей флоры европейского северо-востока России наиболее перспективным ресурсным видом является растение смолевка татарская (S. tatarica).
Большой интерес представляет обнаружение высокой концентрации экдистероидов в образце растения Chenopodium bonus-henricus (марь доброго Генриха) (сем. Chenopodiaceae), которое в прошлом использовалось в пищу во многих европейских странах. Научный интерес представляет обнаружение экдистероидов в представителях сем. Ranunculaceae. Высокое
содержание экдистероидов впервые найдено в образце растения морозник кавказский Не11е-borus caucasicus из флоры Северного Кавказа.
Нами были выявлены местообитания ряда практически важных видов растений, даны краткие эколого-ценотические характеристики сообществ с их участием. Детально исследована динамика содержания экдистероидов у 9 видов растений: Silene tatarica (европейский северо-восток России), & repens (Южный Урал), Obema behen (европейский северо-восток России),
Serratula coronata (географически удаленные популяции), & inermis (Московская обл., Украина), & radiata (Северный Кавказ), & gmelinii (Южный Урал), & quiquefolia (Северный Кавказ), Stemmacantha serratuloides (Южный Урал). Исследован состав и динамика содержания эк-дистероидов в ряде перспективных видов растений в условиях интродукции в среднетаежной зоне европейского северо-востока России (Республика Коми). В статье приведены наиболее значимые данные.
Таблица 1. Продуктивность ценопопуляций ¡¡Нет tatarica по биомассе и теоретический выход 20-гидроксиэкдизона с единицы площади
№ цено Продуктивность по биомассе, г/м2 Содержание сухого вещества, %
попу ля-ций Дата исследования Фаза развития сырая сухая Выход 20Е, мг/м2
1 5.07.01 бутонизация 124,9 ± 30,2 54,6 ± 7,4 43,7 131,0
2 4.07.02 бутонизация 216,4 ± 82,0 76,7 ± 17,2 49,3 653,1
4 4.07.02 бутонизация 138,4 ± 14,5 59,6 ± 3,5 45,8 1553,9
5 20.07.01 цветение 195,5 ± 46,7 71,2 ± 11.6 31,1 438.0
6 20.07.01 цветение 676,5 ± 155,5* 190.3 ± 34,6 223,3 ± 37,8 88,1 ± 16,0 34,1 50,1 899,7 98,0
7 20.07.01 цветение 226,7 ± 57,6 82,0 ± 18,0 38,0 516,6
8 6.08.02 цветение 249,8 ± 63,0 77,3 ±15,6 36,0 1366,1
9 6.08.02 цветение 322,0 ± 64,7 105,6 ±18,7 34,2 807,9
11 18.07.01 цветение 601,0 ± 110,2 248,9 ± 29,2 31,6 441,0
12 11.07.02 бутонизация 183,1 ± 28,9 75,6 ± 6,8 32,0 1999,9
Примечание: здесь и далее в числителе - значения продуктивности, содержания сухого вещества и выхода 20Е из надземной части, в знаменателе - значения показателей для корней
Смолевка татарская (БИвнв ¿Мапеа, СагуорЬуНаееае). Для определения продуктивности были выбраны типичные местообитания этого вида: песчаные обнажения вдоль шоссе Сыктывкар - Ухта и песчаные пляжи на правом берегу р. Сысола в районе сел Пажга и Лозым Сыктывдинского района Республики Коми. Продуктивность смолевки татарской изучали в 10-ти сообществах в течение двух лет наблюдений в различных местообитаниях. Анализ продуктивности надземной части смолевки татар -ской в различных ценопопуляциях показывает, что этот показатель выше для прирусловых ценопопуляций, чем для придорожных (табл. 1). Кроме того, нами было установлено, что при одинаковой продуктивности ценопопуляций по сырой и сухой биомассе расчетный выход 20Е с единицы площади значительно отличался по своей величине. Различные значения расчетного выхода 20Е можно объяснить резкими отличиями в значениях доли генеративных побегов и плотности особей. Таким образом, в це-нопопуляциях, характеризующихся высокими
показателями продуктивности надземной массы растений преимущественно за счет вклада особей, находящихся в предгенеративном возрастном состоянии, нельзя прогнозировать высокий выход 20Е с единицы площади. Исходя из этих соображений, не является неожиданным тот факт, что выход 20Е оказался наиболее высоким в ценопопуляциях 4, 8 и 12 с меньшими значениями продуктивности, но в которых доля генеративных побегов больше. Исходя из структуры урожая надземной части и теоретического выхода 20Е из отдельных частей растений, нами даны рекомендации по заготовке растительного сырья смолевки татарской (табл. 2). Рассчитано, что 80% ожидаемого количества 20Е можно получить из соцветий. Таким образом, в качестве растительного сырья следует заготавливать только верхнюю треть растений. В дальнейшем, для оценки запасов растений этого вида нами планируется использовать методы дистанционного зондирования территорий с помощью спек-трозонального анализа спутниковых изображений и данных аэрофотосъемки.
Таблица 2. Структура урожая и расчетный выход 20-гидроксиэкдизона из растений БИепе tatarica (на примере 10-ой ценопопуляции)
Части растений Продуктивность по сухой биомассе, г Доля в структуре урожая Содержание 20Е, % мас. Выход 20Е, мг/м2 Доля от общего выхода 20Е, %
стебли 27,1 ± 3,4 0,46 0,09 ± 0,01 20,0 5,0
листья 13,1 ± 3,3 0,23 0,47 ± 0,07 60,0 13,0
соцветия 17,8 ± 2,2 0,31 2,09 ± 0,13 370,0 82,0
общая биомасса 58,0 ± 8,9 450.0
Серпуха пятилистная (Serratula quinque-folia, Asteraceae). Интересные данные были получены при сравнительном изучении состава и динамики содержания экдистероидов у дикорастущих и культивируемых растений серпухи пятилистной («5. quinquefolia), у которой в естественных местообитаниях под пологом леса в предгорьях Северного Кавказа основным экди-стероидом, как и для других исследованных видов, является 20Е, а в условиях интродукции на европейском Севере - инокостерон, структурный изомер 20Е, отличающийся от последнего положением одной гидроксильной группы в боковой цепи (рис. 2). Этот важный факт мы объяснили не влиянием пониженных температур, а резким отличием в световом режиме при выращивании на открытых делянках в условиях длинного светового дня на Севере по сравнению с естественными местообитаниями. В пользу этого предположения свидетельствуют данные о различной биологической активности 20Е и инокостерона. Последний по сравнению с 20Е обладает более ярко выраженным антиокси-дантным действием, так что в системе целого растения он может выступает в качестве дополнительного защитного фактора против повреждающего действия света. Значение роли светового режима на состав экдистероидов в серпухе пятилистной подтверждено нами экспериментально. При выращивании растений в условиях искусственного затенения (освещенность 190-230ммоль/м2 сек FAR) соотношение 20Е и ино-костерона не изменилось по сравнению с дикорастущими растениями, произрастающих под пологом леса (в обоих случаях мажорным компонентом в листьях растений являлся 20Е). У растений, выращенных на открытых делянках, доминирующим экдистероидом в листьях вновь оказался инокостерон (освещенность 833 ммоль/ м2 сек FAR) (рис. 3). На наш взгляд, исследования по биохимической адаптации серпухи пятилистной следует продолжить, поскольку, кроме теоретического интереса, обнаруженный факт может иметь весьма важное практическое значение. При выращивании в местных условиях серпуха пятилистная может служить источником весьма ценного экдистероида - ино-костерона, для которого показана перспекти-
ва использования в качестве антиоксидантного, анаболического и сахароснижающего средства.
Результаты нашего многолетнего скрининга растений на содержание экдистероидов послужили основой для более глубоких биохимических, биотехнологических и фармакологических исследований растений серпухи венценосной БеггаШ1а coronata Ь. Ранее нами было установлено, что в надземной части растений, находящихся в фазе бутонизации и начала цветения, содержание 20Е составляет около 2% в расчете на сухую массу, что на порядок выше, чем в корневищах фармакопейного экдистероидсодержащего вида ра-понтикума сафлоровидного. Нами также показано, что, кроме 20Е, являющегося основой препарата «Экдистен» из корневищ рапонти-кума, в серпухе венценосной, как и в серпухе пятилистной, содержится его структурный изомер - 258-инокостерон (11% от суммы эк-дистероидов). Несмотря на то, что существует принципиальная возможность разделения этих двух соединений хроматографическими методами, при разработке экдистероидсодержащей субстанции «Серпистен» из надземной части серпухи венценосной представлялось не целесообразным отделять инокостерон от 20Е. Было предложено стандартизировать в качестве субстанции смесь экдистероидов 20Е и ино-костерона в соотношении, характерном для нативных растений. Использование альтернативного растительного сырья надземной части серпухи венценосной вместо подземных органов рапонтикума сафлоровидного, новая технология выделения фитоэкдистероидов и наличие в листьях серпухи венценосной дополнительного компонента инокостерона потребовали от нас дополнительных фармакологических исследований, которые завершились разработкой и госрегистрацией экдистероид-содержащей субстанции «Серпистен» и трех капсулированных форм БАД на ее основе -«Кардистен» противоишемического и гиполи-пидемического, «Диастен» - противодиабети-ческого и «Адастен» - иммуностимулирующего действия.
Рис. 2. Экдистероиды БеггаНйа дгащие/оПа
ЗОЕ
3 «|| И
Рис. 3. Аналитические хроматограммы экдистероидсодержащих фракций, полученных в результате препаративной ВЭЖХ-хроматографии экстрактов серпухи пятилистной
Результаты нашего многолетнего скрининга растений на содержание экдистероидов послужили основой для более глубоких биохимических, биотехнологических и фармакологических исследований растений серпухи венценосной БвггаШ1а еогопМа Ь. Ранее нами было установлено, что в надземной части растений, находящихся в фазе бутонизации и начала цветения, содержание 20Е составляет около 2% в расчете на сухую массу, что на порядок выше, чем в корневищах фармакопейного экдистеро-идсодержащего вида рапонтикума сафлоровид-ного. Нами также показано, что, кроме 20Е, являющегося основой препарата «Экдистен» из корневищ рапонтикума, в серпухе венценосной, как и в серпухе пятилистной, содержится его структурный изомер - 258-инокостерон (11% от суммы экдистероидов). Несмотря на то, что существует принципиальная возможность разделения этих двух соединений хроматографиче-скими методами, при разработке экдистероид-содержащей субстанции «Серпистен» из надземной части серпухи венценосной представлялось не целесообразным отделять инокостерон от 20Е. Было предложено стандартизировать в качестве субстанции смесь экдистероидов 20Е и инокостерона в соотношении, характерном для
нативных растений. Использование альтернативного растительного сырья надземной части серпухи венценосной вместо подземных органов рапонтикума сафлоровидного, новая технология выделения фитоэкдистероидов и наличие в листьях серпухи венценосной дополнительного компонента инокостерона потребовали от нас дополнительных фармакологических исследований, которые завершились разработкой и госрегистрацией экдистероидсодержащей субстанции «Серпистен» и трех капсулированных форм БАД на ее основе - «Кардистен» противоише-мического и гиполипидемического, «Диастен» -противодиабетического и «Адастен» - иммуностимулирующего действия.
Получение экдистероидов из растительного сырья. Особенностями разработанной схемы получения экдистероидсодержащей субстанции из надземной части растений серпухи венценосной являются: 1) водная экстракция растительного сырья; 2) извлечение из сгущенного водного экстракта конечного продукта смесью органических растворителей; 3) упаривание органических извлечений досуха; 4) очистка экдистероидов путем хроматографии на оксиде алюминия 5) перекристаллизация конечного продукта. Способ позволяет получать
смесь экдистероидов, содержащую 75-80% 20Е, 11-15% инокостерона, 3-7% экдизона. Разработанный способ применим к выделению экдистероидов из других видов растительного сырья: биомассы серпухи неколючей, серпухи пятилистной, серпухи лучевой, серпухи Гмелина, стеммаканты серпуховидной, смолевки ползучей, смолевки татарской.
Культуры растительных клеток - продуценты экдистероидов. Направленностью проводимых нами ранее совместно с Институтом физиологии растений работ было получение высокопродуктивных штаммов растительных клеток - продуцентов 20Е, основного экди-стероида растений. В то же время в этих исследованиях получению штаммов клеточных культур - продуцентов преимущественно минорных или нетипичных метаболитов экдистероидной природы уделялось мало внимания. Не были разработаны способы выделения экдистероидов из клеточной биомассы.
Нами проведен скрининг 8 штаммов кал-лусных культур Serratula coronata Ь. из коллекции нашей лаборатории на содержание экдисте-роидов. Показано, что качественный и количественный состав этих соединений является специфичным для каждого штамма. Перспективным продуцентом 20Е остается штамм 01 1.1, из которого в 1999 г. была получена суспензионная культура, депонированная во Всероссийскую коллекцию растительных клеток. Интерес представляет штамм S. coronata Н1 1.1, в хромато-грамме биомассы клеток которого обнаружены два интенсивных пика неидентифицированных соединений экдистероидной природы. Интересно отметить, что эти же соединения были обнаружены хроматограммах образцов растениях S. coronata, собранных на Южном Урале на засоленном участке степи (8С-2). Полагая, что изменение в составе сопутствующих экдистероидов в растениях может являться следствием адаптивных реакций в системе целого растения в ответ на специфические условия среды обитания, есть целесообразность в дальнейшей работе исследовать влияние стрессирующих факторов на уровень и направление биосинтеза экдистероидов в клеточных культурах. Большой научный и практический интерес представляет штамм С111 1.2, селективно продуцирующий преимущественно инокостерон в достаточно высокой концентрации (0,29%) и лишь незначительное количество 20Е (0,01%). Способность к селективному биосинтезу инокостерона является ценной характеристикой штамма, поскольку для целей получения индивидуального инокостерона использование штамма S. coronata С111 1.2 позволяет избежать весьма трудоемкую стадию разделения смеси 20Е и инокостерона, имеющих очень близкие хроматографические характеристики.
При разработке схемы выделения экдистероидов из клеточной биомассы мы учитывали факт более высокого содержания в ней общих липидов по сравнению с растительной биомассой. По своему составу экдистероидный препарат, выделенный из биомассы культивируемых клеток, оказался близок субстанции, полученной из нативных растений серпухи венценосной, что указывает на возможность использования суспензионной культуры клеток в качестве альтернативного источника экдистероидов. Аналогичным образом была получена субстанция инокос-трона при использовании штамма S. coronata CIII 1.2
Выводы:
1. Проведен выборочный скрининг сосудистых растений из отделов Po-lypodiophyta, Pino-phyta и Magnoliophyta из географически удаленных флор (европейская часть России, Украина, Урал, Северный Кавказ, Западная Сибирь, Дальний Восток). Экдистероиды впервые обнаружены в папоротниках Athyrium sinense, Aleuri-topteris argentea, Callipteris esculenta и Se-lenodesmium obscurum. Среди покрытосеменных растений экдистероиды обнаружены в четырех видах рода Serratula (Asteraceae): S. cardunculus, S. coriaceae, S. radiata и S. gmelinii; Stemmacan-tha serratuloides (Asteraceae); двух представителях семейства Caryophyllaceae: Silene jundzillii и Oberna cserei; трех представителях семейства Ranunculaceae: Helleborus caucasicum, Hepatica insularis и Clematis fusca; а также Bupleurum triradiatum (Apiaceae); Iris uniflora (Iridaceae). Полученные данные расширяют сведения о распространении экдистероидов в мировой флоре.
2. Дана эколого-ценотическая характеристика сообществ с участием ресурсного экдистеро-идсодержащего вида растений смолевки татарской (Silene tatarica); определены продуктивность ценопопуляций и выход 20Е из надземной части растений S. tatarica. Установлено, что с точки зрения наибольшего выхода фитоэкдисте-роидов наряду с данными продуктивности надземной массы наиболее значимым показателем является доля генеративных побегов смолевки татарской в ценопопуляциях.
3. Проведены сравнительные исследования состава и распределения экдистероидов в дикорастущих и культивируемых растениях 2 видов рода Silene, 5 видов рода Serratula и одного вида рода Stemmacantha (S. serratuloides). Показано влияние эколого-географических факторов на состав и содержание экдистероидов. Показано, что в условиях культуры на Севере в листьях растений S. quinquefolia доминирующим экди-стероидом является инокостерон, а не 20Е, являющийся основным экдистероидом растений в естественных местообитаниях (Северный Кавказ), что, как показано, связано с различным уровнем освещенности в естественных
местообитаниях (полог леса) и при выращивании на открытых делянках. Ряд исследованных видов рекомендован для интродукции в качестве источников 20E, инокостерона и других структурно модифициованых фитоэкдистероидов.
4. Разработаны научные основы технологии получения экдистероидсодержащей субстанции адаптогенного действия «Серпистен» из надземной части растений серпухи венценосной, на которую получен товарный знак.
5. Показана штаммовая специфичность кал-лусных культур клеток Serratula coronata по составу и содержанию экдистероидов. Показано, что экдистероидсодержащая фракция, полученная из клеточной биомассы серпухи венценосной (штамм GI 1.1) существенно не отличается от субстанции «Серпистен». Выявлен штамм CIII 1.2. S. coronata - продуцент инокостерона, обладающего высокой активностью гормона линьки насекомых и высокой антиоксидантой и анаболической активностью у млекопитающих.
Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Отделения биологических наук РАН «Биологические ресурсы России, оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга» (проект «Состояние ресурсов полезных растений европейского Северо-Востока России: мониторинг и разработка биотехнологических подходов по рациональному использованию и воспроизводству» и Программы Президиума РАН № 21 «Фундаментальные науки -
медицине» (проект «Молекулярно-клеточные механизмы стресс-устойчивости и оценка возможности фитофармакологической коррекции адаптивных реакций организма в неблагоприятных условиях окружающей среды, высоких физических и психоэмоциональных нагрузок».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Мартыненко, В.А. Недревесные растительные ресурсы Республики Коми. (Научные рекомендации - народному хозяйству.) / В.А. Мартыненко, Б.И. Груздев, Н. С. Котелина // Научные доклады. Коми научный центр УрО РАН. - Сыктывкар, 1994. - Вып. 109. - 32 с.
2. Дайнан, Л. Стратегия оценки роли фитоэкдистероидов как детеррентов по отношению к беспозвоночным-фитофагам // Физиология растений. -1998. - Т. 45, № 3. - С. 347-359.
3. Лафон, Р. Фитоэкдистероиды и мировая флора: разнообразие, распределение и эволюция // Физиология растений. - 1998. - Т.45, № 3. - С. 326346.
4. Фитоэкдистероиды / Под ред. В.В.Володина. Санкт-Петербург: Наука, 2003. - 293 с.
5. Володин, В.В. Экдистероиды в интактных растениях и клеточных культурах: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. - М., 1999. - 40 с.
6. Lafont, R. Practical uses for ecdysteroids in mammals and human: an update / R. Lafont, L. Dinan // Insect. Sci.. - 2003. - 3.7. - 30 р.
RESOURCES, BIOTECHNOLOGY AND UTILIZATION OF THE ECDYSTEROID-CONTAINING PLANTS
© 2010 S.O. Volodina, V.V. Volodin, I.F. Chadin Institute of Biology, Komi Scientific Centre UB RAS, Syktyvkar
At present phytoedysteroids that are structurally relative to insect moulting hormones attract attention for the development of the new effective and safe adaptogenic medicinal preparations and nutritional supplements since these compounds do not have any toxic and negative hormonal effects on mammals. We developed the methodology of the screening of plants for the ecdysteroids presence. A number of perspective plant species with high ecdysteroids content are revealed among ferns and angiosperms from the geographically remote flora (European northeast of Russia, the Urals, the North Caucasus, the Ukraine, the Far East, etc). The composition and dynamics of ecdysteroids in a number of wild and cultivated plants of the genera of Rhaponticum (R. carthamoides, R. serratuloides), Serratula (S. coronata, S. tinktoria, S. quinquefolia, S. radiata, S. gmelini), Silene (S. tatarica, S. repens), Chenopodium (Ch. bonus-henricus) are studied. The method of the micro-clonal propagation of some ecdysteroid-containing species is developed. The highly productive strains of the callus and suspension cultures of plant cells - ecdysteroids producers are obtained. The technology of obtaining the ecdysteroid-containing substance Serpisten from the overground part of Serratula coronata is developed. The results of preclinical studies showed the strongly pronounced anti-ischemic, hypolipidemic, anti-diabetic, anti-ray and actoprotective effects. On its basis three encapsulated forms of nutritional supplements (Kardisten with anti-ischemic and cardio-protective), Diasten with anti-diabetic and Adasten with immune-stimulating action) are developed and recommended for the use in geriatry and restorative medicine.
Key words: useful plants, resources, biotechnology, ecdysteroids, adaptogenic preparations
Svetlana Volodina, Candidate of Biology, Senior Research Fellow at the Laboratory of Biochemistry and Biotechnology. E-mail: [email protected]
Vladimir Volodin, Doctor of Biology, Chief of the Laboratory of Biochemistry and Biotechnology. E-mail: [email protected] Ivan Chadin, Candidate of Biology, Deputy Director. E-mail: [email protected]
