ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2011, том 47, № 2, с. 209-216
УДК 581.19;577.1
ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ-КОНЦЕНТРАТОРЫ И СВЕРХКОНЦЕНТРАТОРЫ МЕДИ И ЕЕ РОЛЬ В МЕТАБОЛИЗМЕ
ЭТИХ ВИДОВ
© 2011 г. М. Я. Ловкова*, Г. Н. Бузук**
*Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, Москва, 119071 Россия e-mail: inbi@inbi-ras. ru **Витебский медицинский университет, Витебск, Белоруссия e-mail: buzukg@mail.ru Поступила в редакцию 26.04.2010 г.
Методом атомной абсорбции в сочетании со спектрофотометрией проведено тестирование лекарственных растений флоры России (~200 видов) на содержание меди (Cu), выявлены 36 видов — концентраторов и сверхконцентраторов этого элемента. Сопоставлена способность этих видов накапливать Си с синтезом физиологически активных соединений (ФАС), преобладающими среди которых являются алкалоиды и фенольные соединения. Установлено стимулирующее влияние Cu на образование и накопление алкалоидов основных структурных типов — производных хинолизидина, изохинолина, тропана и индола. Обобщены данные о роли Си-содержащих ферментов в метаболизме алкалоидов, а также фенольных соединений на примере флавоноидов. Обсуждается роль сконцентрированной меди в лечебном эффекте лекарственных растений и возникающей в связи с этим перспективы расширения спектра их применения, особенно в тех случаях, когда направленность действия ФАС и Cu различны.
Медь является одним из важнейших эссенци-альных элементов. Ее главная функция в метаболизме человека, животных и растений — участие в окислительно-восстановительных процессах. В качестве кофермента Си входит в состав большого числа ферментов, в числе которых цитохромокси-даза, аминооксидаза, супероксиддисмутаза, лизин-оксидаза, церулоплазмин, дофамин-р-гидроксила-за, тирозиназа и др. На фоне длительного дефицита Си возникают серьезные заболевания: анемия, нарушение образования поперечных сшивок коллаге-новых волокон, гиперхолестеринемия, отсутствие толерантности к глюкозе, патология процессов ке-ратинизации и т.д. [1].
Суточные нормы потребления Си составляют 2— 5 мг, однако следует иметь ввиду, что усвоение элемента, поступающего с пищей, не превышает 30% [2]. При уменьшении в пищевом рационе мясных продуктов, которые являются главными источниками Си, создаются реальные предпосылки для развития дефицита элемента, что особенно характерно для лиц старшего и преклонного возраста. В то же время при использовании в течение длительного времени для коррекции дефицита Си медицинских препаратов (неорганические соли элемента) возникает опасность их отрицательного побочного действия. Установлено, что их усвоение при перораль-ном введении чрезвычайно ограничено и составляет 3—10%. В связи с этим практикуемые лечебные дозы, исходя из данных по их усвоению, представляют собой достаточно большие величины, равные примерно 10-кратным биотическим дозам, необходимым для поддержания жизнедеятельности. Но при
использовании минеральных солей в таких больших дозах возможны передозировки и нежелательные побочные последствия, особенно отдаленные. В определенной мере передозировки могут быть также следствием индивидуальных различий в степени усвояемости элементов как таковых. В этих случаях хорошим дополнением к лекарственным средствам могут стать лекарственные растения. Открытие их способности концентрировать биологически важные элементы дало основание считать, что лечебный эффект этих видов зависит не только от присутствующих в растениях физиологически активных соединений (ФАС), но и обусловлен сконцентрированными элементами. При этом лекарственные растения имеют существенные преимущества перед минеральными солями. Так, в растениях микроэлементы находятся в органически связанной, т.е. наиболее доступной и усвояемой форме. Вследствие этого становится возможным снизить терапевтические дозы и как следствие этого снизить риск возникновения передозировок. Лекарственные растения имеют существенные преимущества также в связи с тем, что при их употреблении больные получают целый комплекс родственных соединений (комплекс ФАС различной природы), и они влияют мягче, чем синтетические средства. Кроме того, лекарственные растения, как правило, лишены кумулятивных свойств (не накапливаются), не вызывая в результате аллергических реакций.
Вместе с тем о лекарственных растениях, концентрирующих Си, имеются лишь отдельные публикации и их массового обследования в этом плане не проводилось. В то же время эти исследования
представляют существенный интерес в плане фундаментальных работ, связанных с решением проблемы метаболизма ФАС и одновременно имеют существенное значение в практическом отношении. Последнее обусловлено возможностью использования лекарственных растений для лечения и профилактики микроэлементозов — многочисленных заболеваний, связанных с нарушением в организме человека микроэлементного равновесия, а также для лечения пограничных с микроэлементозами патологических состояний, распространение которых в настоящее время фактически повсеместно и напрямую связано с неблагоприятными экологическими условиями.
Цель работы — тестирование лекарственных растений флоры России, выявление неизвестных ранее концентраторов и сверхконцентраторов Cu и определение ее роли в метаболизме ФАС этих видов.
МЕТОДИКА
В качестве объекта исследования при проведении тестирования использовали лекарственные растения (« 200 видов) флоры России, большую часть которых выращивали в идентичных почвенных и климатических условиях на фармакопейных участках НГУ Всероссийского института лекарственных и ароматических растений (ВИЛАР), Московская обл. Часть растений, для которых условия Московской области были непригодными, собирали в местах их естественного произрастания. Растительный материал собирали в стадии бутонизации, цветения или плодоношения. При выборе времени сбора руководствовались рекомендациями, принятыми в фармакопее для каждого конкретного вида. Собранный и фиксированный при 100°С растительный материал высушивали и измельчали. Содержание Cu в образцах определяли после сухого озоления атомно-абсорционным методом в сочетании со спектрофо-тометрией на спектрофотометре Z-6000 ("Hitachi", Япония). Согласно литературе, на реализацию действия элементов в организме человека существенно влияет соотношение между их отдельными представителями [1]. При этом элементы могут усиливать (синергисты) или подавлять (антагонисты) действие друг друга. Последнее необходимо учитывать при использовании лекарственных растений в качестве лечебных средств. Исходя из этого, методом атомной абсорбции нами проведено тестирование растений, концентрирующих Cu, на содержание синер-гистов (Fe) и антагонистов (Zn).
В случае растений, выращенных в ВИЛАРе, параллельно с растительным материалом на содержание Cu анализировали почву. Почвенные образцы отбирали на глубине пахотного слоя и использовали 1 н. HCl для получения вытяжки. Содержание Cu выражали в мкг/г для растительных образцов и мг/кг — для почв. О накоплении Cu судили по ее абсолютному содержанию, а также по величине коэф-
фициента биологического накопления (КБН), который рассчитывали по формуле:
Кбн - содержание в растительной биомассе содержание в почве
Данные по содержанию Cu в мкг/г сопоставляли со средней величиной ее содержания у растений сходных зон произрастания [3] — Кларк (K). При превышении К в опытных образцах на порядок и более растения классифицировали как сверхконцентраторы, а при превышении в 3—6 раз — в качестве концентраторов элемента (К Cu равен 5 мкг/г).
Для определения влияния Cu на образование и накопление алкалоидов применяли модельные системы, проанализированные нами ранее [4]. В этих опытах в качестве объектов использовали 5-суточные проростки люпина многолистного (Lupinus poly-phyllus L.), мака снотворного (Papaver somniferum L.), белены черной (Hyoscyamus niger L.) и катарантуса розового (CatharanthusroseusL), в которых происходит синтез алкалоидов основных структурных типов — производных хинолизидина, изохинолина, тропана и индола соответственно. Эти гетероциклы являются структурной основой подавляющего большинства алкалоидов, известных в настоящее время. Выбор перечисленных видов объясняется еще и тем, что для лекарственных растений, концентрирующих Cu, характерно присутствие (и, следовательно, синтез) алкалоидов этих же типов, в их числе хино-лизидины — кубышка желтая (Nuphar lutea (L.) Smi), изохинолины — чистотел большой (Chelidoniym ma-jus L.), тропаны — красавка-белладонна (Atropa belladonna L.) и белена черная (Hyoscyamus niger L.) и, наконец, индолы — барвинок малый (Vinca minor L.).
Проращивание семян проводили в чашках Петри, смоченных дистиллированной водой (контроль) или водными растворами хлорида меди, различных концентраций (опыт). По окончании опыта навеску сырого растительного материала гомогенизировали в ступке с 96%-ным этанолом для получения однородной суспензии. Полученную суспензию количественно переносили в мерную колбу на 25 мл, доводили до метки этанолом и настаивали в течение 3—5 ч при комнатной температуре, периодически перемешивая. Затем суспензию центрифугировали в течение 10 мин при 6000 g. Из 20 мл полученного супер-натанта растворитель отгоняли досуха на ротационном испарителе. Остаток растворяли в 3—4 мл эфира, прибавляли 10 мл 2%-ного раствора уксусной кислоты и эфир отгоняли. Полученный водно-кислый раствор, содержащий сумму алкалоидов, охлаждали, отфильтровывали и подвергали дальнейшей очистке путем повторных экстракций растворителями. Для количественного определения алкалоидов использовали известную реакцию этих соединений с бромкрезолпурпурным в сочетании со спектрофотометрией окрашенных комплексов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Данные о растениях, концентрирующих Cu, суммированные в табл. 1, показывают, что способностью к накоплению этого элемента в той или иной мере обладают 36 видов из 200 обследованных. Количественный показатель этого накопления от вида к виду подвержен большим колебаниям. Последнее, очевидно, обусловлено различной способностью растений избирательно поглощать Cu из почвы, концентрируя ее в повышенных дозах. Эта особ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.