ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СЕМЯН СИБИРСКИХ ВИДОВ ACONITUM SPP.
ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СЕМЯН СИБИРСКИХ ВИДОВ ACONITUM SPP.
Аннотация
Растения рода Aconitum spp. широко используются в народной медицине в качестве лекарственных средств для лечения различных заболеваний. В состав природных соединений, продуцируемых Aconitum spp., входят алкалоиды, которые обладают разнообразной биологической активностью. Однако исследования компонентного состава экстрактов семян растений рода Aconitum spp. немногочисленны и разрозненны. Целью данного исследования являлись оценка состава алкалоидов и других низкомолекулярных природных соединений семян рода Aconitum spp. и оценка антимикробных эффектов полученных экстрактов. В составе экстрактов семян исследуемых видов обнаружены неолин, 12-эпинапеллин, 14-ацетилталатизамин, хазманин, фузилин, кондельфин, коринеин. При оценке состава низкомолекулярных органических соединений были идентифицированы жирные кислоты и их эфиры, алканы, спирты, фенолы и терпены. При оценке антимикробной активности показано, что экстракты семян рода Aconitum spp. проявляют выраженную антибиотическую активность. Содержание алкалоидов и природных соединений в составе семян указывает на наличие эволюционных и экологических механизмов сохранения, распространения и защиты изученных растений. Также выявленные в составе семян природные соединения и обнаруженные антимикробные эффекты подтверждают значимость растений Aconitum spp. и их потенциал для фармацевтики и медицины.
1. Введение
Растения рода Aconitum spp. (Борец) широко используются в народной медицине в качестве лекарственных средств для лечения различных заболеваний. Так, в народной медицине Тибета, Монголии и Китая данные растения используются для лечения ревматизма, боли в суставах, гастроэнтерита и других заболеваний . Два вида этого рода, такие как A. carmichaelii и A. kusnezoffii, официально входят в Государственную фармакопею Китая в качестве фармацевтических субстанций растительного происхождения .
Природные соединения, синтезируемые растениями Aconitum spp. подробно описаны в литературе. Особое внимание уделено алкалоидам как веществам, обладающим разнообразной биологической активностью. В некоторых исследованиях приведен сравнительный анализ содержания алкалоидов в листьях, корнях, цветах и стебле растений . В то же время исследования компонентного состава экстрактов семян растений рода Борец немногочисленны и разрозненны.
Целью данного исследования являлись оценка состава алкалоидов и других низкомолекулярных природных соединений семян рода Aconitum spp. и оценка антимикробных эффектов полученных экстрактов.
2. Методы и принципы исследования
Образцы семян трех сибирских видов: Аconitum sajanense Kuminova, A. macrorhynchum Turcz. ex Ledeb., и A. sczukinii Turcz были получены из Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Россия, г. Новосибирск). Экстракцию низкомолекулярных соединений из измельченных семян выполняли методом Фолча . Для последующего анализа растворитель отгоняли, а экстракт перерастворяли в гексане. Также были получены экстракты посредством многократной и последовательной экстракции ацетонитрилом, метанолом и циклогексаном при воздействии ультразвука .
Состав гексанового экстракта анализировали методом ГХ-МС на хроматографе Agilent 7820A с масс-спектрометрическим детектором HP 5975 при следующих условиях: энергия ионизации – 70 эВ, температура сепаратора −280 °С, ионного источника – 230 °С. Кварцевая колонка 30000 × 0,25 мм со стационарной фазой (95% диметил – 5% дифенилполисилоксан). Идентификацию компонентов выполняли с использованием спектральной библиотеки NIST 14 (Национальный институт стандартов и технологий, США) при значениях фактора схожести не менее 900, и вероятности 96%.
Анализ состава алкалоидов и распространенных природных соединений в ацетонитрильном, метанольном и циклогексановом экстрактах семян Aconitum spp. проводили методом ЖХ-МС на жидкостном хроматографе Infinity II и масс-спектрометрическим детектором 6470 (Agilent). Для разделения использовали колонку Poroshell C18, размером 2,1 x 50 мм (Agilent). Разделение проводили как описано в . Идентификацию соединений выполняли в режиме мониторинга множественных реакций и МС/МС регистрации.
Для испытания антибиотических свойств экстрактов были выбраны четыре бактериальные тест-культуры: Bacillus subtilis ATCC 66337, Staphylococcus carnosus ATCC 51365, Enterococcus mundtii ATCC 43186 и Saccharomyces cerevisiae BY4742. Исследование проведено диско-диффузионным методом . Отрицательным контролем выступила смесь используемых растворителей, предварительно высушенных на бумажном диске.
3. Основные результаты
В ходе проведенного исследования показано, что состав экстрактов семян Aconitum spp. во многом зависит от экстрагирующего растворителя и биологического вида растения. Были обнаружены следующие алкалоиды в составе экстрактов семян исследуемых видов (ESI-MS/MS): неолин (1) m/z 438.3 [M + H]+ → 388.2, 420.3; 12-эпинапеллин (2) m/z 360.3 [M + H]+ → 324.2, 342.3; 14-ацетилталатизамин (3) m/z 464.3 [M + H]+→ 372.2, 400.2, 432.3; хазманин (4) m/z 452.3 [M + H]+ → 420.3, 388.2; фузилин (5) m/z 454.3 [M + H]+→ 404.2, 436.3; кондельфин (6) m/z 450.3 [M + H]+ → 420.8, 438.3; коринеин (7) m/z 196.1 [M + H]+→ 91.1, 119.0, 137.1 (см. табл. 1).
Таблица 1 - Алкалоиды, обнаруженные в семенах сибирских видов Aconitum spp
Экстрагирующий растворитель | Растение (семена) | ||
A. macrorhynchum | A. sczukinii | A. sajanense | |
Ацетонитрил | (1), (2), (3) | (3) | (3), (4) |
Метанол | (1), (3), (5) | (3), (6) | (1), (3), (5), (7) |
Циклогексан | - | - | - |
При оценке состава низкомолекулярных летучих органических соединений с применением метода ГХ-МС, были идентифицированы жирные кислоты и их эфиры, алканы, спирты, фенолы и терпены (см. табл. 2).
Таблица 2 - Природные соединения, обнаруженные в гексановых экстрактах семян A. macrorhynchum, A. sczukinii и A. sajanense
Класс соединений | Растение (семена) | ||
A. macrorhynchum | A. sczukinii | A. sajanense | |
Жирные кислоты | 16:0 18:1 18:0 20:2 18:2 | 16:0 isopropyl (16:0) 18:2 | isopropyl (13:0) 16:0 18:0 18:2 iso (18:2) |
Алканы | циклододекан эйкозан генэйкозан | тетратриаконтан тетратетраконтан | пентадекан тетракозан |
Спирты | октадеканол | гептадеканол | додеканол октадеканол |
Фенолы | 2,4-бис(1,1-диметилэтил)-фенол | - | 2,4-бис(1,1-диметилэтил)-фенол |
Терпены | сквален | - | сквален |
Одним из значимых алкалоидов, выявленных в составе растений рода Aconitum является неолин. Это соединение было обнаружено в A. macrorhynchum и A. sajanense. Известно, что неолин присутствует во многих видах Aconitum и обладает большим спектром биологической активности. Известно, что данный метаболит проявляет антиоксидантную активность, нейтрализуя молекулы DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил) на 65,3%. S. Begum с соавторами описана и противоопухолевая активность неолина: IC50 для неолина составляет 34,2% . Обнаружено, что неолин оказывает значительное влияние и на нервную систему. Например, это соединение подавляет невропатическую боль, индуцированную аллодиниями или оксалиплатином . Описаны результаты, подтверждающие, что лечение неолином может помочь при болезни Альцгеймера: доказано, что неолин улучшает когнитивные функции, такие как пространственное обучение и память . Также показано, что данное соединение способно оказывать лучшее противотревожное действие, чем донепезил. Анализ показал значительное влияние неолина и на формирование β-амилоидов: уровень β-амилоида Aβ-42 был значительно снижен после лечения мышей с болезнью Альцгеймера высокими дозами неолина по сравнению с мышами, не получавшими лечения. Неолин также значительно уменьшал отложение амилоидов в префронтальной коре и гиппокампе. Длительное лечение неолином значительно снижало уровни экспрессии Aβ-42, снижало уровень фосфорилирования тау-белка и активность β-секретазы 1 в гиппокампе .
Также в ходе проводимых работ в составе семян A. sczukinii был выявлен кондельфин. Кондельфин присутствует не только среди видов рода Aconitum, но и у растений рода Delphinium. По своей химической структуре кондельфин схож с неолином, однако проявляет отличный от последнего спектр биологической активности. Показано, что кондельфин, подобно йадварину-Б, способен неконкурентно ингибировать активность ацетил- и бутилхолинэстераз .
При оценке антимикробной активности, представленной в таблице 3, показано, что ацетонитрильные экстракты семян A. sajanense и A. macrorhynchum, а также метанольные экстракты А. sajanense, A. macrorhynchum и A. sczukinii проявляют выраженную антибиотическую активность против бактерий и грибов (см. табл. 3).
Таблица 3 - Антибактериальная и противогрибковая активность экстрактов семян A. macrorhynchum, A. sczukinii и A. sajanense
Растворитель | Вид | Тест-культуры, зона подавления роста, мм | |||
B. subtilis | S. carnosus | E. mundtii | S. cerevisiae | ||
Ацетонитрил | А. sajanense | 7 | 10 | 7 | 7 |
A. sczukinii | - | - | - | - | |
A. macrorhynchum | 7 | - | 7 | - | |
Метанол | А. sajanense | - | 7 | - | - |
A. sczukinii | - | 7 | - | - | |
A. macrorhynchum | - | 7 | - | - | |
Циклогексан | А. sajanense | - | - | - | - |
A. sczukinii | - | - | - | - | |
A. macrorhynchum | - | - | - | - | |
Таким образом, показано, что ацетонитрильный экстракт A. sajanense проявляет наибольшую активность против S. carnosus, зона подавления роста составляла 10 мм, а иных используемых тест-культур – 7 мм. Ацетонитрильные экстракты семян A. macrorhynchum подавляли рост только двух культур – B. subtilis и E. mundtii, тогда как метанольные экстракты семян А. sajanense, A. macrorhynchum и A. sczukinii подавляли рост S. carnosus. Циклогексановые экстракты не проявляли выраженной антибактериальной активности и не содержали алкалоидов. Все типы экстрактов не подавляли роста тестовой культуры дрожжей.
4. Заключение
В ходе исследования впервые рассмотрены природные соединения семян сибирских видов Aconitum spp. Наличие алкалоидов и природных соединений в составе семян указывает на наличие эволюционных и экологических механизмов сохранения, распространения и защиты изученных растений. Также выявленные в составе семян природные соединения и обнаруженные антимикробные эффекты подтверждают значимость растений Aconitum spp. и их потенциал для фармацевтики и медицины.