CC BY
71
Химия растительного сырья. 2000. № 3. C. 77-84.
УДК 547.913:543.544.45
РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ARTEMISIA GMELINII WEB. ET STECHM. ФЛОРЫ СИБИРИ
© М. А. Ханина,а Е. А. Серых,а Л.М. Покровский,6 А.В. Ткачевб,в’*
а Сибирский медицинский университет, Московский тракт, 2, Томск, 634050 (Россия)
б Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, проспект Академика Лаврентьева, 9, Новосибирск, 630090 (Россия)
в Новосибирский государственный университет, кафедра органической химии, ул. Пирогова 2, Новосибирск, 630090 (Россия) e-mail: [email protected]
Авторы благодарят Конкурсный центр фундаментального естествознания при Санкт-Петербургском университете (грант "Изучение летучих терпеноидов полезных растений Сибири и Дальнего Востока”)
Исследована надземная часть растения Artemisia gmelinii Web. et Stechm. различных популяций Сибири и выращенной в условиях культуры в СибБС при ТГУ. Установлено наличие эфирного масла (до 0.45%), в составе которого основными компонентами являются йомоги-спирт (до 24%), 1,8-цинеол (до 32%), камфора (до 40%), борнеол (до 24%), ацетат артемизиевого спирта (до 20%) хризантенилацетат (до 73%). Микросокопическими исследованиями показано, что эфирное масло локализуется в терпеноидсодержа-щих образованиях трех типов - неспециализированных паренхимных клетках, схизогенных вместилищах и эфирномасличных железках.
Artemisia gmelinii Web. et Stechm. - восточно-азиатский ксеромезофит. Полукустарник. Широко распространен, имеет хорошо развитую надземную часть. Растет отдельными кустами или образует заросли в лесах, на лесных полянах, опушках, в степях, зарослях кустарников, на степных, каменистых, скалистых склонах, песчано-галечных берегах рек, поднимаясь до среднегорного пояса [1-5]. Описан с Лены и Ангары, тип хранится в Берлине (B), копии - в Санкт-Петербурге (LE).
Данный вид полыни популярен в народной и традиционной медицине при широком спектре заболеваний [6-10]. Наличие сырьевой базы, высокая биологическая активность суммарных извлечений из травы Artemisia gmelinii привлекали внимание ученых. При экспериментальных исследованиях было установлено, что водные и спиртовые извлечения из надземной части растения и эфирное масло ускоряют свертываемость крови, обладают желчегонной, протистоцидной, антибактериальной, антигельминтной и фунгицидной активностью [11-15]. При изучении химического состава биологически активных веществ Artemisia gmelinii было установлено, что высокая антимикробная активность эфирного масла в отношении кокковой (белый и золотистый стафилококк), палочковидной неспороносной и спорообразующей флоры (кишечная, паракишечная, ложносибиреязвенная и сенная палочки), а также ряда патогенных микробов, обусловлена наличием в маслах кислородсодержащих соединений [14]. Присутствие 1,8-цинеола и изовалериановой кислоты в составе эфирного масла обусловило его высокую противоглистную активность [16, 17].
Имеющиеся сведения по химическому составу биологически активных веществ Artemisia gmelinii в основном касаются растений, произрастающих за пределами России [18], и, как показывает анализ дан-
Автор, с которым следует вести переписку.
ных по указанному виду полыни, произрастающей в Сибирском регионе, они весьма ограничены и охватывают только основные компоненты монотерпеновой фракции эфирного масла [16].
В связи с перспективностью данного вида полыни для медицины и слабой ее изученности с химической точки зрения мы предприняли более детальный анализ состава эфирного масла Artemisia gmelinii флоры Сибири.
Материалы и методы
Материал для анализа - надземная часть растений Artemisia gmelinii - был собран в различных природных популяциях (томская, горно-алтайская, красноярская) и в условиях культуры - на экспериментальном участке Сибирского ботанического сада при Томском госуниверситете (исходная форма - Томская популяция). Характеристики образцов приведены в таблице 1. Гербарные образцы растений хранятся в Гербарии им. П.Н. Крылова Томского государственного университета (TK), Гербарии им. В.В. Сапо-жникова Алтайского государственного университета (ALTB) и в Гербарии ЦСБС СО РАН Новосибирска (NS). Эфирные масла получены методом гидродистилляции (метод Клевенджера [19]) (образцы 1-5, 7-8) и перегонкой с водяным паром по методу Рутовского [20] (образец 6) из воздушно-сухого сырья в виде легких подвижных прозрачных жидкостей с характерным запахом. Эфирное масло исследовали методом хромато-масс-спектрометрии на газовом хроматографе Hewlett-Packard 5890/II так, как описано в работе [21]. Состав масел приведен в таблице 2. Микроскопический анализ проводили на свежем и высушенном материале [22]. Результаты микроскопических исследований даны на рисунках 1 и 2.
Таблица 1. Характеристика исследованных образцов сырья Artemisia gmelinii Web. et Stechm.
а рц ее g 8 ор Нб о Характеристика места сбора сырья, время сбора и фаза развития растений Содержание масла, %*
1 Республика Алтай, Усть-Коксинский район, в 4 км от п. Нижний Уймон, вниз по течению р. Катунь, разнотравный луг, 20.07.97 г., фаза бутонизации 0.07
2 Республика Алтай, Чарышский р-он, окр. п. Тулата, скальные обнажения юговосточной экспозиции, остепненный луг, 15.07.97 г., фаза бутонизации 0.40
3 Томская область, окр. Томска, Аникино, южные остепненные склоны, 03.07.95 г., фаза бутонизации и начала цветения 0.11
4 Красноярский край, Шарыповский район, окр. д. Дубинино, опушка березового леса, 08.08.94 г., фаза цветения 0.45
5 Красноярский край, Шарыповский р-он, окр. д. Дубинино, березовый лес, сухие поляны, 08.08.94 г., фаза цветения 0.44
6 Томская область, окр. Томска, Аникино, южные остепненные склоны, 03.07.95 г., фаза бутонизации и начала цветения (эфирное масло получено по методу Рутовского) 0.30
7 СибБС, Томск, экспериментальный участок, 15.08.95 г., фаза цветения 0.38
8 Там же, что и № 7, 21.09.95 г., фаза плодоношения 0.26
Примечание: * содержание эфирного масла в надземной части растений приведено в % в пересчете на
вес воздушно-сухого сырья.
Верхняя эпидерма листа, складчатость кутикулы в местах прикрепления волосков (а), эфирномасличные железки располагаются в углублениях эпидермы (б, в)
Нижняя эпидерма листа с погруженными устьицами (а), схизогенные вместилища вдоль жилок листа (б)
20 мкм
Листочек обертки, общий вид (а), край листочка обертки (б), эпидерма в срединной части (в), Т-образные волоски (г) и эфирномасличные железки (д)
Фрагменты анатомической структуры цветоложа: места прикрепления цветков (а), клетки эпидермы (б), эфирномасличные железки (в)
Рис. 1. Фрагменты анатомической структуры вегетативных и генеративных органов Artemisia gmelinii Web. et Stechm.
100 мкм
Фрагменты анатомической структуры пес- Фрагменты анатомической структуры обое-
тичного цветка. Общий вид (а), пыльцево- полого цветка. Общий вид (а), кончик зуб-
спринимающая ткань рыльца (б), эпидер- чика (б), эпидерма с эфирномасличными
ма с эфирномасличными железками (в) железками (в)
Рис. 2. Фрагменты анатомической структуры вегетативных и генеративных органов Artemisia gmelinii Web. et Stechm.
Результаты и обсуждение
Полынь Artemisia gmelinii морфологически очень близка к другому виду полыни - Artemisia santoli-nifolia [23], поэтому важно выявить характерные морофолгические отличия, которые могли бы служить отличительными диагностическими признаками сырьевой части растения Artemisia gmelinii при заготовках растительного сырья. С этой целью было предпринято микроскопическое исследование надземной части образцов полыни Artemisia gmelinii, которое показало, что основная часть эфирного масла локализуется в трех типах терпеноидсодержащих структур: экзогенных - эфирно-масличные железки, эндогенных - схизогенные вместилища, которые сопровождают проводящую систему осевых органов, и неспециализированные паренхимные клетки вегетативных и генеративных органов (рис. 1, 2).
Из важных в морфологическом отношении признаков отметим следующие. Лист амфистоматичес-кий, устьица сильнопогруженные, аномоцитного типа, клетки верхней и нижней эпидермы почти изоди-аметрические со слабо извилистыми стенками, покрыты кутикулой, складчатость которой выражена в местах прикрепления Т-образных волосков. Лист железистый. Эфирно-масличные железки сильно погруженные, не выступают над поверхнеостью листа, находятся в углублениях эпидермы. Соцветие -корзинка, почти шаровидная 2-3.5 мм шир. Обертка многорядая, наружные листочки обертки шерстистые или почти гладкие, ланцетовидные, внутренние - эллиптические, с широким пленчатым краем, в средней части травянистые, железистые, опушены прижатыми Т-образными волосками. Пестичный цветок узко-трубчатый, железистый, незначительно расширенный к основанию, неяснозубчатый. Эфирно-масличные железки выступают над поверхностью эпидермы. Клетки эпидермы тонкостенные, прозенхимные. Пыльцевоспринимающая ткань лопастей рыльца не сплошная. Обоеполый цветок широко-трубчатый, железистый, с короткими прямыми зубцами. Клетки эпидермы прозенхимные
со слабоизвилистыми стенками. Железки прижатые. Цветоложе - голое, железистое. Железки крупные, встречаются в обилии.
Образцы эфирного масла, полученные методом гидродистилляции для химического анализа, представляют собой подвижные легкие жидкости цветом от ярко-желтого до зеленого с сильным полынным запахом. По нашим данным, в траве Artemisia gmelinii содержится от 0.07 до 0.45% эфирного масла (в пересчете на воздушно-сухое сырье). Наибольшее содержание эфирного масла в траве данного вида полыни установлено для красноярской популяции (0.45%). Образцы растений горно-алтайской популяции, собранных из различных местообитаний, значительно различаются по содержанию эфирного масла в траве (от 0.07 до 0.40%). В эфирном масле обнаруживается от 14 до 147 и более компонентов, основные из которых легко идентифицируются (табл. 2). Исключение составляют 4 вещества из интродуциро-ванных образцов с экспериментального участка (образцы № 7 и 8), которые по времени удерживания находятся в области ацетатов бициклических монотерпеновых спиртов. Масс-спектры этих веществ, показанные на рисунке 3, пока не поддаются интерпретации и требуют дальнейших исследований.
При сравнительном анализе эфирного масла Artemisia gmelinii из разных популяций становится очевидным, что среди исследованных образцов можно выделить по крайней мере два хемотипа, для которых состав эфирного масла различается очень сильно. Первый хемотип представлен образцом №1 из Г орного Алтая. Этот хемотип характеризуется самым низким содержанием масла и наличием большого количества 6-ацетоксипинена (хризантенилацетата), который составляет около 73% от цельного масла. Второй хемотип представлен образцами №2-6. Эти образцы, хотя и собраны в разных местах (Республика Алтай, окрестности Томска, Красноярский край), дают схожее по составу масло, в котором константными компонентами (т.е. теми, которые обнаруживаются во всех образцах эфирного масла) являются п-цимол (0.6-4%), 1,8-цинеол (4-32%), у-терпинен (0.2-1.2%), камфора (13-40%), изоборнеол (0.2-0.6%), пинокарвон (0.2-0.6%), борнеол (12-24%), терпинеол-4 (1.8-4.5%), а-терпинеол (1.0-1.7%), борнилацетат (0.5-3.5%), спатчуленол (0.5-1.9%) и окись кариофиллена (0.6-2.5%) Присутствие и содержание остальных компонентов варьируются.
Artemisia gmelinii прошла испытание в культуре на экспериментальном участке Сибирского ботанического сада (СибБС) при Томском государственном университете. При оценке испытания с учетом предложений В.Н. Голубева с соавторами [24] по шестибалльной шкале с выявлением 4-х степеней перспективности для культуры, для Artemisia gmelinii установлена 3 степень перспективности, согласно которой данный вид полыни отнесен к перспективным [25]. В культуре Artemisia gmelinii становится травянистым многолетником с одревеснением самых нижних частей побегов. В процессе вегетации растения наблюдается динамика в содержании эфирного масла: фаза цветения - 0.36%; фаза плодоношения -0.26%. При сравнительном хроматографическом анализе образцов эфирных масел растений томской популяции и растений, выращенных в условиях интродукции (интродуцентов), выявлено, что в содержании основных компонентов появляются отличия, что выражается в появлении ряда компонентов, которые отсутствовали в масле из природной популяции. Этими компонентами являются монотерпеноиды, йомоги-спирт (20-24%), артемизиевый спирт (4.2-6.4%), ацетат артемизиевого спирта (12-20%) и четыре компонента с содержанием 0.3-2.5% не установленной структуры. При этом значительно снижается содержание камфоры (до 3-4%) при одновременном сохранении остальных базовых компонентов, характерных для эфирного масла из разных природных популяций.
Условия экстракции эфирного масла из сырья мало влияют на компонентный состав получаемого продукта. Образцы масла, полученные из одного и того же сырья двумя разными методами -Клевенджера [19] (образец № 3) и Рутовского [20] (образец № 3) - мало отличаются по составу. При переходе от метода Клевенджера к методу Рутовского различия состоят в увеличении доли более легко летучих компонентов (монотерпеновые углеводороды и 1,8-цинеол) и уменьшения содержания более тяжелых компонентов (окисленных моно- и сескитрепеноидов).
Таблица 2. Содержание компонентов эфирного масла Artemisia gmelinii Web. et Stechm.
в % от цельного эфирного масла (показаны компоненты с содержанием >0.2%)
Наименование компонентов* Номер образца по таблице 1
1 2 3 4 5 6 7 8
Кумол 0.9
Трициклен 0.2
а-пинен 0.3 0.7
Камфен 0.2 1.1 2.1 6.4 0.2
ß-пинен 0.2
Сабинен 0.2
1-октен-3-ол 0.2 0.4
Дегидроцинеол 0.4
Йомоги-спирт** 20.1 24.1
а-терпинен 0.3 0.3 0.3 0.4
w-цимол 0.6 1.7 0.9 2.0 4.2 0.8 1.3
1,8-цинеол 9.3 28.3 4.4 17.2 32.4 24.1 27.0
у-терпинен 1.2 0.2 0.2 0.4 0.2 0.8 0.8
Терпинолен 0.3
Артемизиевый спирт 4.20 6.40
а-туйон 2.0
ß-туйон 1.3
и-мент-2-ен-1-ол А 4.3 4.3
и-мент-2-ен-1-ол Б 3.6 3.5 4.0
Камфора 13.0 27.6 20.9 39.9 21.1 3.4 4.2
Изоборнеол 0.6 0.3 0.2 0.2 0.5 0.2
Пинокарвон 0.2 0.3 0.3 0.6 0.3 0.3
Борнеол 1.6 18.4 24.1 16.4 12.1 17.5 2.2 13.3
Ацетат артемизиевого спирта 19.6 12.2
Терпинеол-4 4.5 2.8 2.3 2.5 1.8 2.4
а-терпинеол 1.0 1.7 1.2 1.3 1.2
Транс-пепиретол 1.7 1.6
Цис-пепиретол 3.5 2.9
Транс-карвеол 0.6
Цис-карвеол 0.3
Хризантенилацетат 72.50
Пиперитон 0.6
Вещество А*** 0.4 0.3
Вещество Б*** 2.5 1.8
Борнилацетат 1.8 3.4 0.4 3.5 1.4 0.5 0.3 0.4
Сабинилацетат 0.5
Вещество В*** 1.7 1.1
Вещество Г*** 1.7 1.0
а-тепенилацетат 0.4 0.2 0.8
а-копаен 0.5
Кариофиллен 1.6 1.6
Гумулен 0.5
Г ермакрен Д 2.9 3.2
5-кадинен 0.6 0.6
Спатчуленол 1.9 0.7 1.9 0.7 0.5 1.5 1.3
Окись кариофиллена 2.0 0.8 2.5 1.8 0.6 1.7 1.5
общее количество компонентов: 14 81 59 147 30 66 44 46
Примечание: * компоненты приведены в порядке увеличения времени удерживания,
** 2,5,5-диметил-3,6-гептадиен-2-ол, идентифицирован только по масс-спектру; *** неидентифицированные компоненты, масс-спектры показаны на рисунке 3.
Вещество А (I = 1279):
30 40 50 60 70 80
120 130 140 150
Вещество Б (I = 1287):
55 93
30 40 50 60 70 80 90 1
— 150.....................
10 120 130 140 150 160 170
69
85
99
97
69
7 9
55
03
90
Вещество В (I = 1313): Вещество Г (I = 1323):
S 43 55 65 2 533 (20.324 min): 2.D (-) 4 3 114 101 143 Sc 3 7 55 an 1357 (20.636 min): 2.D (-) 8t 99 .. ..
Э 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 17U -.-г.— , , Л1, 3ГС1 4 0 50 60 7 91 107 123 137 152 169 D 80 b 100l0/0 120 130 140 150 160 170
Рис. 3. Масс-спектры не идентифицированных компонентов эфирного масла Artemisia gmelinii Web. et Stechm.
Список литературы
1. Коробков А.А. Полыни Северо-Востока СССР. Л., 1981. 120 с.
2. Коробков А.А. Род Artemisia L. // Сосудистые растения Советского Дальнего Востока. СПб., 1992. С. 120-161.
3. Красноборов И.М. Род Artemisia L. // Флора Сибири. Новосибирск, 1997. Т. 13. С. 90-141.
4. Куприянов А.Н., Пугачева С.К. Полыни (Artemisia L.) Алтайского края // Ботанические исследования Сибири и Казахстана. Барнаул, 1996. С. 3-14.
5. Поляков П.П. Род Artemisia L. // Флора СССР. М.; Л., 1961. Т. 26. С. 425-631.
6. Блинова К.Ф., Куваев Б.Б. Лекарственные растения тибетской медицины Забайкалья // Вопросы фармакогнозии. Л., 1965. Вып. 3. С. 163-178.
7. Дикорастущие полезные растения флоры Монгольской Народной Республики. Л., 1985. 235 с.
8. Телятьев В.В. Полезные растения Центральной Сибири. Иркутск, 1985. 382 с.
9. Уткин Л. А. Народные лекарственные растения Сибири // Тр. НИХФИ, 1931. Вып. 24. С. 1-133.
10. Хайдав Ц., Алтанчимэг Б., Варламова Т.С. Лекарственные растения в монгольской народной медицине. Улан-Батор, 1985. 390 с
11. Гаммерман А.Ф., Блинова К.Ф., Бадмаев А.Н. Антимикробные свойства лекарственных растений тибетской медицины // Фитонциды, их биологическая роль и значение для медицины и народного хозяйства. Киев, 1967. С. 107-114.
12. Дмитрук С.Е. Поиск антигрибковых средств среди эфирномасличных растений Сибири // 2-я Респуб. конф. по мед. ботанике. Киев, 1988. С. 231-232.
13. Калинкина Г.И. Фармакогностическое исследование эфирномасличных растений флоры Сибири. Автореф. дис. ...докт. фарм. наук. М., 1995 44 с.
14. Михайлова Г.Н., Березовская Т.П., Усынина Р.В. и др. Антимикробные свойства эфирных масел некоторых видов полыней Сибирской флоры // Некоторые вопросы фармакогнозии дикорастущих и культивируемых растений Сибири. Томск, 1969. С. 32-39.
15. Соловьева М.И. К холеретической активности полыни Гмелина // Некоторые вопросы фармакогнозии дикорастущих и культивируемых растений Сибири. Томск, 1969. С. 66-69.
16. Березовская Т.П., Амельченко В.П., Красноборов И.М., Серых Е.А. Полыни Сибири (систематика, экология, химия, хемосистематика, перспективы использования). Новосибирск, 1991. 124 с.
17. Березовская Т.П., Дудко В.В., Усынина Р.В., Уралова Р.П., Серых Е.А. Химический состав некоторых видов полыни Сибири // Актуальные проблемы изучения эфирномасличных растений и эфирных масел. Кишинев, 1970. С. 132.
18. Род Artemisia L. - Полынь // Растительные ресурсы СССР (цветковые растения, их химический состав, использование) Семейство Asteraceae. СПб., 1993. С. 30-73.
19. Государственная Фармакопея СССР. Вып.2. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье МЗ СССР. XI изд. М., 1990. 400 с.
20. Горяев М.И., Плива И. Методы исследования эфирных масел. Алма-Ата, 1962. 751 с.
21. Опарин Р.В., Покровский Л.М., Высочина Г.И., Ткачев А.В. Исследование химического состава эфирного масла Monarda fistulosa L. и Monarda didyma L., культивируемых в условиях Западной Сибири // Химия растительного сырья. 2000. № 3. С. 17-22.
22. Долгова А.А., Ладыгина Е.Я. Руководство к практическим занятиям по фармакогнозии. М., 1977. 255 с.
23. Ханина М.А., Серых Е.А., Амельченко В.П. Атлас анатомических признаков полыней. Томск, 1999. 55 с.
24. Голубев В.Н., Сова Т.В. Эколого-биологическая структура галофитных лугов Керченского п-ва Крыма // Растит. ресурсы. 1992. Т. 28. Вып. 4. С. 13-25.
25. Амельченко В.П., Серых Е.А., Ханина М.А. Интродукционное изучение полыней Сибири // Теоретические и практические аспекты изучения лекарственных растений. Томск, 1996. С. 14-17.
Поступило в редакцию 9 января 2000 года После переработки 18 апреля 2000 года
