Актуальность темы
Растительный мир является неиссякаемым источником высокоэффективных лекарственных веществ, сырья для фармацевтической, парфюмерно-косметической, пищевой промышленности. Применение лекарственных препаратов растительного происхождения в современной медицине не только остается стабильным, но и имеет тенденцию к росту номенклатуры. Это связано с тем, что многйе лекарственные препараты синтетического происхождения оказывают побочное действие на организм, которое возрастает не только по частоте, но и по тяжести проявления в виде аллергических реакций, идиосинкразии и т. п. Поэтому исключительное значение приобретает увеличение арсенала фитопрепаратов, поиск и исследование фармакологической активности биологически активных соединений малоизученных растений, а также расширение спектра действия лекарственных препаратов растительного происхождения, уже применяемых в медицине.
В последние годы в поисках новых лекарственных веществ исследователи все чаще обращаются к сесквитерпеновым лактонам — обширной группе природных соединений, выделенных из растений, грибов и представителей животного мира. Широкое распространение в растительном мире, высокая биологическая активность, разнообразие видов активности — определяют значимость исследований этого класса природных соединений. На сегодняшний день установлена химическая структура свыше 6000 лактонов, а наибольшее их количество выделено из представителей семейства Asteraceae. Одним из богатых источников этих веществ являются виды рода полынь. Из его представителей выделено несколько сотен се-сквитерпеновых лактонов. Однако, не все виды полыней исследованы на содержание лактонов, недостаточно изучены их фармакологические свойства.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы является фарма-когностическое изучение полыни австрийской (Artemisia austriaca Jacq.), выделение из ее надземной части индивидуальных сесквитерпеновых лактонов и изучение их фармакологической активности.
Для реализации поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
— провести морфолого-анатомическое изучение полыни австрийской и установить товароведческие показатели сырья;
— провести эколого-фитоценотические исследования, определить ресурсные возможности и запасы в отдельных ценопопуляциях;
— провести интродукционные исследования;
— изучить химический состав и динамику накопления эфирного масла;
— изучить химический состав, динамику накопления, токсичность, биологическую и фармакологическую активность сесквитерпеновых лактонов;
— изучить химический состав основных групп биологически активных соединений (фенольных соединений, аминокислот, витаминов, макрои микроэлементов).
Научная новизна работы. В результате проведенных исследований описаны отличительные диагностические признаки полыни австрийской, установлены товароведческие показатели сырья. Определены урожайность и запасы полыни австрийской, произрастающей в отдельных ценопопуляциях Ставропольского края и особенности ее интродукции.
Изучен химический состав эфирного масла полыни австрийской. Методом газожидкостной хроматографии с последующим детектированием масс-спектров идентифицировано 22 компонента, ранее не описанных для этого вида. Изучена динамика накопления эфирного масла по основным фазам развития растения.
Из суммы сесквитерпеновых лактонов выделены индивидуальные соединения: аустрицин, гидроксиахиллин, ангидроаустрицин, арборесцин, а-сантонин, (З-сантонин, артемин. Установлено их количественное содержание и изучена динамика накопления по фазам развития и органам растения. Артемин из полыни австрийской выделен впервые.
Изучен компонентный состав фенольных соединений полыни австрийской. Впервые методами бумажной и высокоэффективной жидкостной хроматографии идентифицировано и установлено количественное содержание пяти флавоноидов и шести оксикоричных кислот. Впервые в сырье идентифицированы аминокислоты (пролин и кислота аспарагиновая), витамин Е, макрои микроэлементы.
Осуществлен прогноз фармакологической активности сесквитерпеновых лактоновкардиотропное действие, цитостатическая, ГАМК-ергическая, противовоспалительная активность подтверждены экспериментально. Для эфирного масла установлена выраженная антимикробная (в т.ч. противотуберкулезная) активность, для спиртоводных извлечений — антиоксидантная.
Практическая значимость. В результате комплексных исследований доказана перспективность полыни австрийской как источника фармакологически активных сесквитерпеновых лактонов и эфирного масла.
Установленные для сесквитерпеновых лактонов виды активности (кардиотропное действие, цитостатическая, ГАМК-ергическая, противовоспалительная) позволяют рекомендовать их для дальнейших фармакологических исследований. Широкий спектр антимикробной активности эфирного масла дает основание для его дальнейшего исследования в качестве потенциального антимикробного средства.
В результате проведенных ресурсных исследований определена урожайность конкретных зарослей и возможный ежегодный объем заготовки полыни австрийской в отдельных ценопопуляциях Предгорного и Минераловодского районов Ставропольского края.
Установленные диагностические признаки позволяют отличать полынь австрийскую от других представителей рода Artemisia.
Разработаны методики выделения и количественного определения сесквитерпеновых лактонов из надземной части полыни австрийской.
Внедрение результатов исследования. По материалам исследований составлены информационные письма: «Морфолого-анатомическое изучение полыни австрийской» и «Методика количественного определения аустрицина в траве полыни австрийской» (акты внедрения от 26.01.07 в учебный процесс кафедры фармакогнозии с курсом ботаники ГОУ ВПО Курского государственного медицинского университета), «Изучение влияния сесквитерпенового лактона аустрицина на показатели работы сердца» (акт внедрения от 16.10.06 в НИР кафедры фармакологии ГОУ ВПО Пятигорской государственной фармацевтической академии), «Об изучении биологической активности сесквитерпенового лактона ангидроаустрицина» (акт внедрения от 12.05.06 в учебный процесс и НИР кафедры биохимии ГОУ ВПО Северо-Осетинской государственной медицинской академии), «О проведении испытаний образца эфирного масла полыни австрийской на противотуберкулезную активность» и «О проведении испытаний образца эфирного масла полыни австрийской на антибактериальную активность» (акт внедрения от 08.02.06 в НИР кафедры биохимии и микробиологии ГОУ ВПО Пятигорской государственной фармацевтической академии).
Связь задач исследования с проблемами фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Пятигорской государственной фармацевтической академии (номер государственной регистрации 1 200 112 164).
Апробация работы и публикации. Основные фрагменты диссертационной работы доложены на 61-ой и 62-ой региональных конференциях «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2006, 2007), Пятой конференции молодых ученых СОГМА «Молодые ученыемедицине» (Владикавказ, 2006).
По теме диссертации опубликовано 17 научных работ.
Основные положения, выносимые на защиту:
— результаты морфолого-анатомического изучения полыни австрийской и товароведческие характеристики сырья;
— результаты ресурсных и интродукционных исследований полыни австрийской в отдельных ценопопуляциях;
— результаты изучения химического состава, констант и динамики накопления эфирного масла полыни австрийской;
— результаты изучения состава и изменчивости содержания сесквитерпеновых лактонов полыни австрийской по органам и фазам развития растения;
— результаты изучения фенольного, аминокислотного, витаминного и элементного составов полыни австрийской;
— результаты прогнозирования фармакологической активности сесквитер-пеновых лактонов полыни австрийской и экспериментальное подтверждение некоторых из них: влияние на показатели работы сердца, цитостатическая, ГАМК-ергическая, противовоспалительная активности.
Связь задач исследования с проблемами фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Пятигорской государственной фармацевтической академии (номер государственной регистрации 1 200 112 164) и соответствует проблеме «Фармация» секция № 38 Ученого совета МЗСР РФ.
Обьем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (1 глава), экспериментальной части (3 главы), общих выводов, списка литературы (включающего 179 источников, в том числе 63 иностранных) и приложений, иллюстрирована 45 таблицами и 37 рисунками. 5.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
1. Для сырья (травы) полыни австрийской определены показатели подлинности и качества.
2. Определена урожайность полыни австрийской в культуре и отдельных ценопопуляциях на территории Предгорного и Минераловодского районов Ставропольского края. Урожайность в культуре выше и составляет 187,5±2,9 г/м2 воздушно-сухого сырья.
3. Проведены интродукционные исследования полыни австрийской. Установлено, что содержание эфирного масла и сесквитерпеновых лактонов остается практически неизменным, а фенофазы растения в условиях культуры сокращаются на месяц.
4. Изучен компонентный состав эфирного масла полыни австрийской. Методом хромато-масс-спектрометрии в эфирном масле идентифицировано 30 компонентов, 22 из них — впервые. Основными компонентами являются кислородсодержащие производные бициклических монотерпенов — кетоны (а-туйон 55,26%, (3-туйон 7,21%, камфора 4,11%) и спирты (борнеол 1,94%, (8)-цис-вербенол 2,68%, цис-сабинол 1,25%), моноциклические терпены (терпинеол-4 4,32%, эвка-липтол 12,01%) и ароматическое соединение (о-цимен 1,72%). Содержание эфирного масла возрастает по мере развития растения и достигает максимума в конце бутонизации (до 0,46% в пересчете на воздушно-сухое сырье). Определены основные константы и растворимость эфирного масла.
5. Из надземной части полыни австрийской выделены сесквитерпеновые лактоны аустрицин, гидроксиахиллин, ангидроаустрицин, арборесцин, а-сантонин, р-сантонин, артемин. Установлено, что наибольшее содержание суммы лактонов приходится на фазу бутонизации (до 2,29%), а органы, накапливающие их максимальное количество — бутоны и листья. Эвдесманолид артемин из полыни австрийской выделен впервые.
6. Для аустрицина, артемина, ангидроаустрицина спрогнозированы и экспериментально доказаны: влияние на показатели работы сердца, цитостатическая,.
ГАМК-ергическая активность. Для суммы лактонов установлена низкая токсичность, противовоспалительная активность и тонизирующее воздействие на центральную нервную систему. Для эфирного масла показана выраженная антимикробная (в т.ч. противотуберкулезная) активность, для спиртоводных извлеченийантиоксидантная.
7. Изучен фенольный состав надземной части полыни австрийской. Впервые идентифицировано 5 флавоноидов (рутин, кверцетин, дигидрокверцетин, гес-перидин, лютеолин-7-гликозид) и 6 оксикоричных кислот (кофейная, феруловая, цикориевая, коричная, хлорогеновая, галловая). Количественное содержание флавоноидов в фазу бутонизации в пересчете на рутин составляет 1,04−1,19%.
8. Изучен аминокислотный состав надземной части полыни австрийской. Содержание пролина составляет 0,71−0,73 мг%, аспарагиновой кислоты 0,18−0,20 мг%. Также обнаружен витамин Е с содержанием 5,47−5,50 мкг/г в пересчете на воздушно-сухое сырье.
9. Изучен элементный состав надземной части — содержание 26 макрои микроэлементов не выходит за пределы допустимых концентрациймикроэлементы, накапливающиеся в наибольших количествах — алюминий и железо.
БЛАГОДАРНОСТИ.
Автор искренне благодарит всех за помощь в фармакогностическом изучении полыни австрийской и исследовании спектра фармакологической активности сесквитерпеновых лактонов. В работе принимали участие: заведующий эколого-ботанической станцией БИН РАН, д.б.н., Анатолий Дмитриевич Михеев и старший преподаватель кафедры ботаники ПятГФА, к.ф.н., Сергей Феодосьевич Джумырко (ботаническая идентификация образцов сырья и введение полыни австрийской в культуру) — старший преподаватель кафедры аналитической химии, к.ф.н., Татьяна Дмитриевна Мезенова (изучение аминокислотного состава и динамики накопления сесквитерпеновых лактонов) — аспирант кафедры фармацевтической химии ПятГФА Олег Владимирович Лапочкин (идентификация выделенных веществ методом РЖ-спектроскопии) — заместитель директора по научной работе НИИ биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича РАМН, д.б.н., к. ф-м.н., Владимир Васильевич Поройков и ведущий научный сотрудник лаборатории структурно-функционального конструирования лекарств НИИ биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича РАМН, к. ф-м.н., Дмитрий Алексеевич Филимонов (прогнозирование спектра активности сесквитерпеновых лактонов) — профессор кафедры фармакологии ПятГФА, д.м.н., Михаил Николаевич Ивашев и старший преподаватель кафедры фармакологии ПятГФА, к.ф.н., Аркадий Вальтеро-вич Арльт (изучение острой токсичности и ГАМК-ергической активности сесквитерпеновых лактонов) — зав. кафедрой биологии, физиологии и патологии ПятГФА, к.б.н., Любовь Ефимовна Назарова и ассистент кафедры биологии, физиологии и патологии ПятГФА Марина Альбертовна Оганова (изучение кар-диотропного действия сесквитерпеновых лактонов) — ассистент кафедры биологии, физиологии и патологии ПятГФА, к.ф.н., Юрий Александрович Огурцов (изучение противовоспалительной активности сесквитерпеновых лактонов). Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю — профессору Дмитрию Алексеевичу Коновалову.
