Научная статья на тему 'Выделение и общая характеристика полисахаридов из пижмы обыкновенной, мать-и-мачехи и лопуха войлочного'

Выделение и общая характеристика полисахаридов из пижмы обыкновенной, мать-и-мачехи и лопуха войлочного Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
798
177
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Химия растительного сырья
Scopus
ВАК
AGRIS
CAS
RSCI

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Полле А. Я., Оводова Р. Г., Попов С. В.

Из воздушно-сухих соцветий пижмы обыкновенной, корней мать-и-мачехи и лопуха войлочного методом последовательной экстракции водой, подкисленной водой (рН 4) и 0.7% оксалата аммония выделили по четыре полисахаридные фракции. Идентификация моносахаридного состава в гидролизатах полученных фракций с помощью бумажной и газожидкостной хроматографии показала, что все полисахаридные фракции исследуемых растений близки друг другу. Углеводные цепи выделенных полисахаридов содержат остатки гликуроновых кислот, арабинозы, галактозы, рамнозы, ксилозы, глюкозы и маннозы. В результате ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе получены полисахариды с высоким содержанием гликуроновых кислот. В качестве нейтральных моносахаридов в их состав входят рамноза, арабиноза и галактоза. На основании полученных данных можно предположить, что изучаемые полисахариды относятся к классу пектиновых веществ и/или кислых арабиногалактанов. Показано, что полисахаридные фракции исследуемых растений обладают способностью связывать в сыворотке крови атерогенные липопротеиды низкой плотности, причем полисахаридные фракции пижмы обладают наибольшей активностью. Эти данные могут указывать на антиатеросклеротическое действие изучаемых полисахаридов. Наибольший интерес для дальнейшего исследования представляют полисахариды пижмы обыкновенной (танацетаны).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Полле А. Я., Оводова Р. Г., Попов С. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Выделение и общая характеристика полисахаридов из пижмы обыкновенной, мать-и-мачехи и лопуха войлочного»

Химия растительного сырья. 1999. №1. С. 33-38

ВЫДЕЛЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИСАХАРИДОВ ИЗ ПИЖМЫ ОБЫКНОВЕННОЙ, МАТЬ-И-МАЧЕХИ И ЛОПУХА ВОЙЛОЧНОГО

© А.Я. Полле, Р.Г. Оводова, С.В. Попов

Институт физиологии Коми научный центр Уральского отделения РАН, Сыктывкар (Россия)

E-mail: ovoys@iph.komi.ru

Из воздушно-сухих соцветий пижмы обыкновенной, корней мать-и-мачехи и лопуха войлочного методом последовательной экстракции водой, подкисленной водой (рН 4) и 0.7% оксалата аммония выделили по четыре полисахаридные фракции. Идентификация моносахаридного состава в гидролизатах полученных фракций с помощью бумажной и газожидкостной хроматографии показала, что все полисахаридные фракции исследуемых растений близки друг другу. Углеводные цепи выделенных полисахаридов содержат остатки гликуроновых кислот, арабинозы, галактозы, рамнозы, ксилозы, глюкозы и маннозы. В результате ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе получены полисахариды с высоким содержанием гликуроновых кислот. В качестве нейтральных моносахаридов в их состав входят рамноза, арабиноза и галактоза. На основании полученных данных можно предположить, что изучаемые полисахариды относятся к классу пектиновых веществ и/или кислых арабиногалактанов.

Показано, что полисахаридные фракции исследуемых растений обладают способностью связывать в сыворотке крови атерогенные липопротеиды низкой плотности, причем полисахаридные фракции пижмы обладают наибольшей активностью. Эти данные могут указывать на антиатеросклеротическое действие изучаемых полисахаридов. Наибольший интерес для дальнейшего исследования представляют полисахариды пижмы обыкновенной (танацета-ны).

Для выделения полисахаридных фракций использовали экстракцию водой и водными растворами. Для осаждения из водных растворов полисахарида добавляли этанол в соотношении 1 :4 (по объему).

Схема выделения полисахаридов представлена на рисунке 1 . Выход полисахаридов по фракциям приведен в таблицах 1-3. Нами получено по 4 полисахаридных фракции при экстракции каждого из исследуемых растений.

Идентификацию моносахаридного состава полисахаридных фракций после предварительного их гидролиза 2М трифторуксусной кислотой (ТФУ) проводили с помощью бумажной (БХ) и газожидкостной хроматографии (ГЖХ). БХ показала, что все изучаемые полисахариды содержат остатки уроновых кислот. Кроме того, с помощью БХ в гидролизатах полисахаридов лопуха, мать-и-мачехи и пижмы идентифицированы рамноза

Введение

Настоящая работа посвящена выделению и общей химической характеристике полисахаридов растений: лопуха войлочного (Arctium tomentosum Mill.), мать-и-мачехи (Tussilago farfara L.) и пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.).

Большой интерес к этим растениям определяется их использованием в медицине и малой изученностью химической структуры и физиологической активности входящих в их состав полисахаридов.

Обсуждение результатов

Измельченное воздушно-сухое сырье исчерпывающе экстрагировали метанолом и хлороформом с целью дезактивации ферментов и удаления низкомолекулярных примесей.

(Rha), арабиноза (Ara), галактоза (Gal), глюкоза (Glc) и показано наличие гликуроновых кислот.

С помощью ГЖХ моносахаридов в виде соответствующих ацетатов полиолов [1], кроме вышеперечисленных нейтральных моносахаридов,

идентифицированы ксилоза (Xyl) и манноза (Man), которые присутствуют в гидролизатах в минорных количествах и не видны на БХ.

Результаты качественного и количественного анализа моносахаридного состава исследуемых фракций приведены в таблицах 1-3.

Рассматривая полученные нами данные для полисахаридов всех трех исследуемых растений, а также анализируя имеющиеся литературные данные, можно сказать, что наибольший интерес для дальнейшего изучения представляют полисахариды пижмы T. vulgare, поскольку они наименее изучены, а данное растение отмечено наибольшим их содержанием по сравнению с двумя другими растениями (табл. 1-3). Для полисахаридов пижмы мы предлагаем название танацетаны.

Таблица 1

Моносахаридный состав полисахаридных препаратов из корней лопуха A. tomentosum Mill

Фракция Выход, % Содержание, %

Общие сахара Уроновые кислоты Белок Rha Ara Xyl Man Glc Gal

ATl 4.0 99.0 8.9 4.4 1.6 4.3 0.7 1.0 2.7 3.9

at2 0.6 66.0 40.4 26.0 2.2 5.8 1.0 1.5 2.3 3.9

AT3 1.0 80.0 76.0 2.0 3.6 16.1 0.5 сл. 1.1 6.4

at4 4.0 68.9 96.0 0 2.2 2.3 0.2 сл. 0.5 2.1

Таблица 2

Моносахаридный состав полисахаридных препаратов из корней мать-и-мачехи T. farfara L

Фракция Выход, % Содержание, %

Общие сахара Уроновые кислоты Белок Rha Ara Xyl Man Glc Gal

TF1 5.7 99.0 4.4 3.3 0.3 1.5 сл. 0.7 4.7 2.6

tf2 1.4 99.0 32.0 1.7 2.2 6.3 сл. 0.7 2.2 4.9

TF3 2.7 82.5 61.0 2.3 4.4 2.5 0.7 сл. 1.4 8.2

tf4 1.0 51.0 56.8 1.7 9.3 7.6 1.0 сл. 2.0 14.2

Ранее было установлено, что количество гликуроновых кислот в танацетанах в фазе массового цветения пижмы Т. уп^агв составляет 43.3% от веса сухого полисахаридного препарата, что указывает на принадлежность к классу пектинов [2, 3].

Танацетаны были исследованы на способность связывать в сыворотке крови атерогенные липо-протеиды низкой плотности (ЛПНП), которые, как известно [4-6], являются инициаторами атеросклеротического процесса. В результате было найдено, что танацетаны способны связывать различные количества ЛПНП в сыворотке крови человека (табл. 4), при этом наибольшей активностью обладает танацетан ТУ2, связывающий 74% ЛПНП. Эти данные могут указывать на антиате-росклеротическую активность танацетанов и, в первую очередь, танацетана ТУ2.

ВЫДЕЛЕНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ

Рис. 1. Выделение полисахаридов

Таблица 3

Моносахаридный состав танацетанов - полисахаридных препаратов из соцветий пижмы T. vulgare L

Танаце- таны Выход, % Содержание, %

Общие сахара Уроновые кислоты Белок Rha Ara Xyl Man Glc Gal

TVi 5.0 57.0 56.0 20.0 2.0 5.6 1.1 0.В 1.9 6.5

TV2 2.6 57.0 40.0 17.0 2.1 5.В 0.9 0.9 2.5 6.3

TV3 2.5 7В.0 60.0 6.5 6.5 15.1 1.0 сл. 1.2 11.3

TV4 6.1 62.0 46.0 4.4 5.5 В.4 0.9 0.5 1.2 В.5

сл. - следовое количество

Таблица 4

Связывание атерогенных ЛПНП полисахаридами лопуха A. tomentosum Mill, мать-и-мачехи T. farfara L и пижмы T. vulgare L*

Полисахаридная Связывание атерогенных

фракция ЛПИП, %

AT1 0

at2 0

AT3 12.0

at4 22.4

TFj 36.0

tf2 30.4

TF3 2В.0

tf4 30.0

TV1 69.0

TV2 74.0

TV3 60.0

TV4 59.0

* - способность полисахаридов изменять оптическую плотность смеси сыворотки крови в присутствии ионов Ca2+. Данные представлены в % по отношению к активности гепарина, принятой за 100%.

Для выяснения природы танацетанов изучаемые полисахаридные фракции были подвергнуты колоночной ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-целлюлозе (Cl- форма). В результате ступенчатой элюции водносолевыми растворами получены танацетаны с содержанием белка менее 1 %. Анализ моносахаридного состава танацетанов методом ГЖХ показал, что основными являются остатки Rha, Ara и Gal. Высокое содержание гли-

куроновых кислот (60-90%) в танацетанах указывает на возможную принадлежность их к классу пектинов.

Таким образом, на основании полученных нами данных можно предположить, что эти полисахариды относятся к классу пектиновых веществ и/или кислых арабиногалактанов.

Экспериментальная часть

Растительное сырье

В данной работе были использованы корни лопуха войлочного и мать-и-мачехи, а также соцветия пижмы обыкновенной, заготовленные на территории Республики Коми.

Общие экспериментальные условия

Для БХ использовалась хроматографическая бумага “Фильтрак FN-15”; “FN-12”; “FN-3” и т.д. БХ моносахаридов проводили в системе н. бутанол ; пиридин ; вода (6 ; 4 ; 3), для обнаружения пятен использовали кислый анилинфталат при нагревании 105°C.

Общее содержание углеводов определяли фе-нол-серным методом [7], содержание гликуроно-вых кислот - по реакции с конц. H2SO4 и 2,3-диметилфенолом [В], белка - по методу Лоури [9]. Спектрофотометрические измерения проводили на приборе СФ-26.

ГЖХ выполняли на хроматографе Hewlett-Packard 4890A с пламенно-ионизационным детектором и интегратором HP 33 95А на капиллярной колонке RTX-1 (0.25 мм 0 х 30 м), газ-носитель -Ие, сброс 1 і 60. Моносахариды анализировали в

виде ацетатов полиолов с использованием внутреннего стандарта мио-инозита (1 мг/мл) [1] в температурном режиме: 175°С (1 мин) ^ 250 °С (2 мин), А 3°/мин. Процентное содержание моносахаридов от суммарного препарата вычисляли из площадей пиков, используя коэффициенты отклика детектора.

Выделение полисахаридов Схема выделения полисахаридов представлена на рисунке 1 .

а) Корни лопуха войлочного (76 г) загружали в измельченном виде в аппарат Сокслета в бумажных конвертах и проводили экстракцию метанолом. Экстракцию вели до обесцвечивания метанола в аппарате Сокслета. Остаток сырья исчерпывающе экстрагировали хлороформом.

Высушенное от растворителей сырье (66.5 г) трижды экстрагировали при перемешивании (1.5 л дист. воды х 3, 30 мин, 24°С). Экстракцию полисахарида проводили до отрицательной реакции на углеводы по фенол-серному методу [7].

Объединенные водные экстракты центрифугировали и осаждали полисахарид 4-мя объемами этилового спирта. Осадок полисахарида отделяли центрифугированием, растворяли в минимальном объеме дистилированной воды, диализовали и лиофилизовали. В результате получили полисахаридную фракцию АТ!, выход - 2.9 г.

Остаток растительного материала дважды экстрагировали при перемешивании (2 л дист. воды х 3, 4 ч, 70°С). Далее выделение и анализ полисахарида проводили так же, как и при экстракции водой (20°С). В результате получили полисахаридную фракцию АТ2, выход - 0.5 г.

Остаток сырья, оставшийся после фильтрования, экстрагировали при перемешивании подкисленной дистилированной водой (2 л дист. воды х

2, 4 ч, 70°С, рН 4). Дальнейшее выделение и анализ полисахарида проводили, как описано выше. В результате получили полисахаридную фракцию АТ3, выход - 0.7 г.

Остаток сырья, оставшийся после фильтрования в процессе последней экстракции, экстрагировали при перемешивании 0.7%-ным водным раствором оксалата аммония (1.5 л х 2, 4 ч, 70°С). Последующее выделение полисахарида проводили, как описано выше. В результате получили полисахаридную фракцию АТ4, выход - 3.0 г.

б) Сухие измельченные корни мать-и-мачехи (59 г) подвергали экстракции метанолом и хлороформом. Высушенные от растворителей корни (50.0 г) обрабатывали, как описано выше. В результате получили полисахаридные фракции 1^-ТБ4 с выходами 2.9; 0.7; 1.4 и 0.5 г соответственно.

в) Сухие измельченные соцветия пижмы обыкновенной (44 г) подвергали экстракции метанолом и хлороформом. Высушенные от растворителей побеги (30.4 г) обрабатывали, как описано выше. В результате получили танацетаны ТУ^ТУ4 с выходами 1.5; 0.8; 0.8 и 1.9 г соответственно.

Кислотный гидролиз

Полисахариды (по 5 мг) гидролизовали 2М ТФУ (1 мл) [1] в запаянных ампулах (100°С, 8 ч). Ампулы вскрывали, реакционную смесь центрифугировали, супернатант упаривали досуха на роторном испарителе с добавлением метанола. Полученный остаток растворяли в воде и использовали для идентификации моносахаридов в гидролизате.

Выводы

Из широко распространенных на европейском Севере России растений: лопуха войлочного, мать-и-мачехи и пижмы обыкновенной, выделены полисахариды.

С помощью бумажной и газожидкостной хроматографии в гидролизатах полисахаридов найдены в наибольшем количестве остатки Ь-рамнозы, Ь-арабинозы и Б-галактозы, установлено высокое содержание гликуроновых кислот, что относит исследуемые полисахариды к классу пектиновых веществ и/или кислых арабино-3,6-галактанов.

Показано, что все полисахариды пижмы (тан-ацетаны) обладают физиологической активностью и способны связывать в сыворотке крови атеро-генные липопротеиды низкой плотности, что может указывать на их антиатеросклеротическую активность.

Танацетаны представляют наибольший интерес для дальнейшего исследования.

Список литературы

1. York W.S., Darvill A.G., McNeil M.A., Stevenson T.T., Albersheim P. Isolation and characterization of plant cell walls and cell-wall components // Meth. Enzymol. 1985. Vol. 118. Р. 3-40.

2. Шаламова Г.Г., Сысоева К.Н. Минеральный и белковый состав полисахаридного комплекса из соцветий Tanacetum vulgare // ХПС. 1985. №2. С. 267-268.

3. Сысоева К.Н., Горин А.Г., Яковлев А.И. Динамика содержания водорастворимых полисахаридов в соцветиях пижмы обыкновенной // Растительные ресурсы. 1979. Т. 15. Вып. 1. С. 89.

4. Рыженков В.Е., Соловьева М.А., Ремезова О.В., Окуневич И.В. Гиполипидемическое действие сульфа-тированных полисахаридов // Вопросы медицинской химии. 1996. Т. 42. № 2. С. 115-119.

5. Титов В.Н. Патогенез атеросклероза для XXI века (Обзор литературы) // Клиническая лабораторная диагностика 1998. №1. С. 3-11.

6. Sawamyra T., Kume N., Aoyama T. et al. An endothelial receptor for oxidized low-density lipoprotein // Nature. 1997. Vol. 386. P. 73-77.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Usov A.I., Bilan M.I., Klochkova N.G. Polysaccharides of Algae, 48. Polysaccharide composition of several Calcareous Red Algae: Isolation of alginate from Corallinapilulitara // Bot. marina. 1995. Vol. 38. P. 43-51.

8. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., and Smith F. Colorimetric Method for Determination of Sugars and Related Substances // Analyt. Chem. 1956. Vol. 28. P. 350-356.

9. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., and Randall R.J. Protein measurement with the Fholin phenol reagent // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 193. P. 265-275.

Поступило в редакцию 21.11.98

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.