CC BY
155
УДК 581.19
СОДЕРЖАНИЕ КСАНТОНОВ В НАДЗЕМНОЙ ЧАСТИ РАСТЕНИЙ HEDYSARUM THEINUM KRASNOB. И H. ALPINUM L. (FABACEAE) ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ В СИБИРСКОМ БОТАНИЧЕСКОМ САДУ (ТОМСК)
© Т.А. Кукушкина1, Н.С. Зиннер2 , Г.И. Высочина1, Т.П. Свиридова2
1 Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, ул. Золотодолинская,
101, Новосибирск, 630090 (Россия), e-mail: vysochina_galina @mail.ru 2Сибирский ботанический сад Томского государственного университета, пр. Ленина, 36, Томск, 634050 (Россия), e-mail: [email protected]
Исследована динамика накопления мангиферина и суммы ксантонов в растениях копеечника чайного Hedysarum theinum Krasnob, и копеечника альпийского H. alpinum L. (Fabaceae), интродуцированных в Сибирском ботаническом саду (Томск, лесная зона Западной Сибири). Кроме мангиферина, во всех фазах обнаружено еще одно вещество, а в фазе вегетации - два. Определено содержание мангиферина и суммы ксантонов в разновозрастных растениях копеечников по фазам фенологического развития. H. theinum синтезирует до 2,7% мангиферина, H. alpinum - до 3,0%. Даны рекомендации по сбору сырья, содержащего ксантоны.
Ключевые слова: Hedysarum theinum Krasnob., Hedysarum alpinum L., ксантоновые гликозиды, мангиферин, интродукция, лекарственные растения.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №09-04-90782 Введение
Ксантоны - класс природных соединений, имеющих структуру дибензо^-пирона. Название ксантонов происходит от греческого ксантос, что значит желтый, так как природные производные ксантона имеют желтую или кремовую окраску. Первый представитель этого ряда - генцизин - выделен в 1921 г. из горечавки желтой. Углубленные исследования ксантонов начались с 1969 г. в Японии, Франции, США, Швеции, Индии, а также в странах СНГ. В настоящее время насчитывается до 300 ксантоновых производных, выделенных из растений [1]. Эта группа химических соединений обладает различной биологической активностью: ингибирует нервные центры, оказывает эстрогенное, противовирусное, протистоцидное и бактерицидное действие [2].
Среди большого числа известных ксантонов особенно широко распространены С-гликозиды мангиферин и изомангиферин. Ксантоновый гликозид мангиферин одним из первых введен в научную медицину. Мангиферин был выделен впервые из манго (Mangifera indica L.), впоследствии его обнаружили в других группах цветковых растений и папоротниках. Данное вещество привлекает к себе внимание не столько широким распространением в растительном мире, сколько своей биологической активностью. Ранее из надземной части Hedysarum alpinum L. исследователями Всесоюзного научно-исследовательского института лекарственных растений (ВИЛР) был получен препарат «Алпизарин», который является индивидуальным соединением ксантоновой природы - мангиферином. По данным российских ученых, препарат оказывает прямое ингибирующее действие на вирус простого герпеса, цитомегаловирус, полностью подавляя его репродукцию, а также влияет на выработку гамма-интерферона, имеет иммуностимулирующую активность [3]. Мангиферин обладает высокой биологической активностью, и это подтверждают современные зару-
* Автор, с которым следует вести переписку.
бежные исследования. Выявлена иммунопротекторная [4], радиопротекторная [5, 6], антиоксидантная [7] активность. Мангиферин обладает протекторной функцией при индуцированном инфаркте миокарда, восстанавливая антиоксидантные свойства энзимов сердечной ткани. Отмечено высокоэффективное действие мангиферина в предотвращении сердечно-сосудистых дисфункций благодаря антиоксидантным и кардио-тоническим свойствам [6].
Объектами нашего исследования являются выращенные в почвенно-климатических условиях Томской области особи Hedysarum theinum Krasnob. - копеечника чайного и H. alpinum L. - копеечника альпийского.
H. theinum - многолетнее травянистое растение, широко используемое в народной медицине. Редкий высокогорный альпийский вид, имеющий дизъюнктивный центральноазиатский и южносибирский ареалы [8]. В надземной части H. theinum ранее обнаружены моносахара, дисахара, дубильные вещества, витамин C, каротин, вещества ксантоновой природы (мангиферин, изомангиферин) [9]. Подземная часть является основным компонентом множества биологически активных добавок. Последними исследованиями установлено наличие в подземной части олигомерных катехинов [10], изофлавоноидов: (-)-медикарпина, (-)-вестинола, формононетина, бутилфенолов, а также жирных кислот: пальметиновой, линоленовой, олеиновой, бегеновой и лигноцериновой [11].
H. alpinum - многолетнее травянистое растение, произрастающее на сырых лугах, в разреженных лесах в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке (Амурская область), севере Монголии и Китая [8]. В надземной части содержатся флавоноиды (гиперозид, полистахозид, хедизерит-1), кумарины, следы алкалоидов, дубильные вещества, полисахариды, аскорбиновая кислота - до 137,5 мг% [12]. В цветках обнаружены флавоноиды - 3^-а-рамнофуранозид кверцетина и авикулярин [13]. Подземная часть растения содержит 30-40% полисахаридов, при гидролизе которых высвобождается галактоза, ксилоза, галактуроновая кислота и немного рамнозы [14], а также сапонины [12], флавоноиды и кумарины [13].
Интродукция H. alpinum и H. theinum в Сибирском ботаническом саду Томского государственного университета (СибБС ТГУ) проводится с 1989 г. В результате многолетних исследований сформированы устойчивые интродукционные популяции этих видов. Данных о количественном содержании мангиферина в H. theinum в доступной нам литературе не обнаружено.
Цель данной работы - определение количественного содержания ксантоновых гликозидов в растительном сырье двух видов копеечника - H. alpinum и H. theinum, выращенных в лесной зоне Западной Сибири.
Экспериментальная часть
Интродукционные популяции H. theinum и H. alpinum расположены на экспериментальном участке СибБС ТГУ. Растения выращивали на светло-серой лесной оподзоленной почве с содержанием гумуса 4,6%, pH 5,4. Образцы для анализа были собраны в 2009 г. Исследовали надземную часть разновозрастных особей H. theinum и H. alpinum, находящихся в различных стадиях фенологического развития.
Количественное содержание мангиферина определяли хроматоспектрофотометрическим методом [15, 16] в нашей модификации. Отличия использованной методики касаются в основном способов экстракции и элюирования веществ. Определения проводили в трех повторностях, приведены средние значения. 0,5 г (точная навеска) измельченного сырья заливали 50 мл 60% этанола и экстрагировали на водяной бане 1 ч. Отфильтровывали через бумажный фильтр и повторяли экстракцию еще дважды по 30 мин. Объединенный экстракт упаривали досуха и остаток растворяли в небольшом количестве 70% этанола (объем замеряли).
0,05 мл спиртового экстракта наносили на бумагу (марка FN) и разгоняли восходящим способом в 40%-ной уксусной кислоте. Затем высушенную хроматограмму просматривали под УФ-светом, проявлялись два-три ярко-оранжевых пятна, одно из которых - мангиферин (при сравнении с образцом мангиферина фирмы «Sigma»). Вырезанные пятна измельчали и далее смывали вещества 60%-ным этанолом в течение 6 ч. Это оптимальный режим для полной экстракции ксантонов, установленный опытным путем. Отфильтровывали в градуированные пробирки и замеряли объем элюатов. Оптическую плотность замеряли на спектрофотометре Agilent 8453, длина волны 319 нм (для мангиферина), 316 и 257 нм - для остальных веществ.
Содержание мангиферина в образце рассчитывали по формуле:
X = V1xV2xCx100 / РхУ3х1000, где Х - количество мангиферина в образце, %; V1 - объем экстракта, мл; V2 - объем элюата, мл; С - концентрация раствора мангиферина в элюате, мг/мл; Р - навеска абсолютно сухой массы сырья, г; V3 - объем экстракта, взятый для нанесения на хроматограмму, мл.
Содержание двух других ксантонов было определено по мангиферину.
Обсуждение результатов
При хроматографическом разделении экстрактов было отмечено, что у исследуемых копеечников во все фазы фенологического развития синтезировалось два вещества ксантоновой природы, одно из которых идентифицировано как мангиферин на основе сходства хроматографического поведения и совпадения спектров с мангиферином фирмы «Sigma». Другое вещество, возможно, изомангиферин, имело менее интенсивную окраску и было расположено на хроматограмме ниже пятна мангиферина, его максимум поглощения - 316 нм. Также отмечено появление в фазу вегетации у особей 4 лет H. alpinum и у особей всех возрастов H. theinum третьего ксантона, его максимум поглощения - 257 нм.
С.В. Русакова и Е.Л. Нухимовский [16] обнаружили наибольшее накопление мангиферина в листьях и генеративных органах H. neglectum и его минимальное содержание в стеблях. Предварительными исследованиями H. alpinum этот факт подтвержден. Впервые отмечено отсутствие ксантонов в генеративных органах H. theinum.
В связи с необходимостью минимизации затрат на заготовку сырья содержание мангиферина определяли в надземной части, а не в отдельных органах растений. Установлено, что интродуцированные особи H. theinum и H. alpinum способны в почвенно-климатических условиях лесной зоны Западной Сибири синтезировать значительное количество веществ ксантоновой природы, в частности мангиферина (табл. 1).
H. theinum накапливает от 0,7 до 2,7% мангиферина, при этом наиболее высокими показателями отличаются фазы вегетации, бутонизации и цветения. У растений разного возраста отмечены следующие отличия: в фазе вегетации больше ксантонов у растений 6 лет, в фазе бутонизации - 7, в фазе цветения -4 года. У копеечника чайного более значительного возраста - 17 лет - происходит понижение содержания мангиферина в фазе бутонизации. неидентифицированное ксантоновое соединение синтезируется в количестве от 0,3 до 0,8%, больших различий по его содержанию в зависимости от фазы развития не наблюдалось. Суммарное содержание ксантонов варьирует от 1,0 до 3,3%.
H. alpinum синтезирует от 1,4 до 3,0% мангиферина и от 0,3 до 1,1% второго ксантона. Сумма ксантонов варьирует от 1,5 до 4,1%. Для H. alpinum отмечена та же закономерность, что и для H. theinum, т.е. фазы вегетации, бутонизации и цветения характеризуются наиболее высоким содержанием ксантонов, при этом в цветении в ряде случаев меньше веществ, чем в бутонизации. Высокое содержание ксантонов отмечено для растений H. alpinum всех возрастов, включая 13-летние.
Исходя из показателей содержания мангиферина и суммы ксантонов, оптимальными сроками заготовки сырья следует считать фазы полной бутонизации и начала цветения. Выбор срока заготовок сырья зависит не только от содержания веществ, но и от массы сырья в соответствующий период. Большое количество ксантонов в вегетирующих растениях объясняется, вероятно, отсутствием в пробе стеблей, содержащих малое количество веществ.
В результате проведенных исследований обнаружено высокое содержание ксантонового гликозида мангиферина и суммы ксантонов в надземной части H. theinum и H. alpinum. Данные, полученные нами для
H. theinum, позволяют рекомендовать этот вид, наряду с H. alpinum, как источник получения ксантонов.
Содержание мангиферина и суммы ксантонов в надземной части H. theinum и H. alpinum, выращенных
в условиях лесной зоны Западной Сибири (юг Томской области) (% от воздушно-сухой массы сырья)
Возраст, лет 4 5 6 7 13 17
Фенофаза В Б Ц П В Б Ц П В Б Ц П В Б Ц П В Б Ц П В Б Ц П
S а .к -g манги- ферин сумма 1,6 1,3 1,5 1,1 2,7 2,3 1,0 1,1 2,1 2,5 0,7 1,2 2,0 1,1 1,0 1,1
ксанто- нов 2,1 1,7 2,0 1,5 3,3 2,8 1,6 1,5 2,7 3,1 1,0 1,6 2,8 1,7 1,4 1,6
S а к а манги- ферин сумма 3,0 2,5 2,0 1,9 3,0 2,1 2,1 1,6 1,5 2,2 1,4 1,1 2,2 2,1 2,4 1,8 3,0 2,4 2,2 1,6
ксанто- нов 3,4 3,3 2,7 2,4 4,1 2,9 2,8 1,8 1,9 2,8 2,0 1,5 3,0 2,7 3,1 2,4 3,7 3,2 2,9 1,9
Примечание. Фазы развития: В - вегетация; Б - бутонизация; Ц - цветение; П - плодоношение; ... - данные отсутствуют.
Таким образом, изучение динамики накопления мангиферина и суммы ксантонов у особей H. theinum и H. alpinum, выращенных в почвенно-климатических условиях лесной зоны Западной Сибири (юг Томской области), выявило период максимального накопления веществ в фазе вегетации и незначительное снижение в последующие фазы развития - бутонизации и цветении - и определило сроки заготовки сырья - фазы полной бутонизации и начала цветения.
Выводы
При выращивании в лесной зоне Западной Сибири Hedysarum theinum Krasnob. копеечник чайный и Hedysarum alpinum L. копеечник альпийский способны синтезировать большое количество ценных биологически активных веществ ксантоновой природы. Впервые обнаружено высокое содержание мангифе-рина и суммы ксантонов в надземной части копеечника чайного - до 2,7 и 3,3% соответственно. Особи копеечника альпийского синтезируют до 3,0% мангиферина и 4,1% суммы ксантонов. Оптимальными сроками заготовки сырья следует считать фазы полной бутонизации и начала цветения. При хроматографическом разделении экстрактов из надземной части копеечников обнаружено, помимо мангиферина, еще два вещества ксантоновой природы, одно из них отмечено только в фазу вегетации.
Список литературы
1. Семенов А.А. Очерки химии природных соединений / отв. ред. Г. А. Толстиков. Новосибирск, 2000. 664 с.
2. Головкин Б.Н., Руденская Р.Н., Трофимов И.А. Биологически активные вещества растительного происхождения. Т. 2. М., 2001. 764 с.
3. Ловкова М.Я., Рабинович А.М., Понаморева С.М., Бузук Г.Н., Соколова С.М. Почему растения лечат. М., 1989. 255 с.
4. Muruganadan S., Gupta J., Lal P.K. Immunotherapeutic effect of mangiferin mediated by the inhibition of oxidative stress to activated lymphocytes neutrophilis and macrophages // Toxicology. 2005. N215. Pp. 57-68.
5. Jagetia G.C., Venkatesha V.A. Mangiferin protects human peripheral blood lymphocytes against y-radiation-induced DNA strand breaks: a fluorescence analysis of DNA unwinding assay // Nutrition Reserch. 2006. N26. Pp. 303-311.
6. Jagetia G.C., Baliga M.S. Radioprotection by mangiferin in DBAxC57BL mice: a preliminary study // Phytomedicine. 2005. N12. Pp. 209-215.
7. Prabhu S., Jainu M., Sabitha K.E., Devi C.S.S. Role of mangiferin on biochemical alteration and antioxidant status in isoproterenol-induced myocardial infarction in rats // Journal of Ethnopharmacology. 2006. N107. Pp. 126-133.
8. Флора Сибири / под ред. А.В. Положий, Л.И. Малышева. Новосибирск, 1994. Т. 9. 279 с.
9. Неретина О.В., Громова А.С., Луцкий И.В., Семенов А.А. Компонентный состав видов рода Hedysarum (Fabaceae) // Растительные ресурсы. 2004. Т. 40, вып. 4. С. 111-137.
10. Агафонова О.В., Володарская С.Б. Продуктивность и содержание олигомерных катехинов у Hedysarum theinum Krasnob. в Центральном и Юго-Западном Алтае // Растительные ресурсы. 2000. Т. 36, вып. 3. С. 47-52.
11. Нечепуренко И.В., Половинка М.П., Сальникова О.И., Покровский М.Н., Комарова Н.И., Салахутдинов Н.Ф., Нечепуренко С.Б. Компоненты этилацетатного экстракта корней Hedysarum theinum Krasnob. // Химия природных соединений. 2007. №1. С. 6-9.
12. Растительные ресурсы СССР: Цветковые растения, их химический состав, использование. Семейства: Hydrangeaceae -Haloragaceae. СПб., 1987. 460 с.
13. Маркова Л.П., Беленовская Л.М., Надеждина Т.П. Дикорастущие полезные растения флоры Монгольской народной республики. Л., 1985. Т. XXIII. 236 с.
14. Телятьев В.В. Полезные растения Центральной Сибири. Иркутск, 1985. 384 с.
15. Кривут Б.А., Федюнина Н.А., Кочерга С.И., Русакова С.В. Спектрофотометрическое определение мангиферина // Химия природных соединений. 1976. №1. C. 44-46.
16. Русакова С.В., Нухимовский Е.Л. Некоторые биологические особенности Hedysarum neglectum Ledeb. и содержание в нем мангиферина // Растительные ресурсы. 1977. Т. 13, вып. 3. С. 478-480.
Поступило в редакцию 30 июля 2010 г.
