CC BY
12Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 1. С. 224-229.
УДК 582.573.16:547.918
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СТЕРОИДНЫХ ГЛИКОЗИДОВ СОЦВЕТИЙ ALLIUM CYRILLII (ALLIACEAE)
Толкачева Н.В.1, Ежов В.Н.1, Бондарчук О.П.2, Комаровская-Порохнявец Е.З.2, Винницкая Р.Б.2, Новиков В.П.2, Чирва В.Я.3
1Никитский ботанический сад - Национальный научный центр, пгт Никита, Ялта, Украина
2Национальный университет «Львовская политехника», Львов, Украина
3Таврический национальный университет им. В.И. Вернадського, Симферополь, Украина
E-mail: [email protected]
В результате исследования стероидных гликозидов соцветий лука Кирилла (увеличенного) Allium cyrillii Ten. выделена сумма сапонинов и основной спиростаноловый гликозид - 3-0-P-D-ксилопиранозил-( 1 ^3)-[0-Р^-глюкопиранозил-( 1 ^2)]-0-Р^-глюкопиранозил-(1 ^4)-0-P-D-галактопиранозид-(25,К)-5а-спиростан-2а,3р,6Р-триол. Изучена биологическая активность суммы стероидных гликозидов и основного стероидного сапонина соцветий данного лука. Показано, что они не обладают бактерицидными свойствами, но проявляют высокую фунгицидную и рострегулирующую активность.
Ключевые слова: Allium cyrillii Ten., стероидные гликозиды, биологическая активность.
ВВЕДЕНИЕ
Стероидные гликозиды являются обширным классом природных соединений из группы сапонинов, которые в последнее время привлекают все больше внимания исследователей, благодаря широкому спектру биологической активности и экологической безопасности [1].
Известно, что экстракты разных растений, принадлежащих к семействам Amaryllidaceae, Dioscoreaceae, Alliaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, которые содержат стероидные гликозиды, используются в традиционной медицине как противоопухолевые, фунгицидные, контрацептивные, антивирусные и цитотоксические средства [2-6]. Известно также, что данные соединения снижают уровень холестерина в крови и обладают антиоксидантным действием [7, 8]. Кроме того, стимуляция роста и фитоиммунитета растений стероидными гликозидами позволяет рассматривать эти вещества как природные адаптогены [9].
Перспективными в плане поиска сапониноносних видов являются растения рода Allium, произрастающие в Крыму, тем более что в литературе данные о стероидных гликозидах большинства крымских луков отсутствуют. Именно поэтому изучение химической структуры и биологической активности стероидных гликозидов представителей семейства Alliaceae является актуальным.
Целью настоящей работы является изучение бактерицидной, фунгицидной и рострегулирующей активности стероидных сапонинов соцветий Allium cyrillii для возможности их дальнейшего практического использования.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В качестве объектов исследования взяты сумма стероидных гликозидов и основной сапонин, выделенные из соцветий лука Кирилла (увеличенного) Allium cyrillii Ten., собранного на северо-восточном склоне горы Парагильмен (Южный берег Крыма) в 2010 г.
Антимикробную активность изучали методом диффузии в агар и методом серийных разбавлений исследуемого соединения по стандартным методикам [10]. В опытах использовались следующие тестовые культуры: бактерии Escherichia coli 67, Staphylococcus aureus 209-р, Mycobacterium luteum ВКМ В-868 и грибы Candida tenuis ВКМ Y-70, Aspergillus niger ВКМ F-1119. Степень активности исследуемых соединений оценивали по величине зон угнетения роста тестовых культур микроорганизмов. Повторность опыта трехкратная.
Минимальную бактерицидную (МБцК), бактеристатическую (МБсК) и фунгицидную (МФцК), фунгистатическую (МФсК) концентрации определяли методом серийных разбавлений в пределах 0.9-500 мкг/см3. Для этого исследуемые вещества растворяли в ДМСО, достигая необходимой концентрации.
Определение МБсК (МФсК). Определенный объем раствора вещества вносили в питательную среду (МПБ - для бактерий; неохмеленное пивное сусло 6-8 Б0 - для грибов). В питательную среду инокулировали посевной материал бактерий (106 клеток/см3) или (105 спор/см3) грибов. Засеянные пробирки выдерживали в термостате при соответствующей температуре (37 °С - для бактерий; 30 °С - для грибов) в течение 24-72 часов. Результаты оценивали по наличию или отсутствию роста микроорганизмов (по степени микробной мутности питательной среды).
Определение МБцК (МФцК). Растворы среды, оказавшиеся визуально прозрачными, высевали на стерильный 2% МПА (для бактерий) или 2% СА (для грибов) и инкубировали в термостате при оптимальных для роста микроорганизмов температурных режимах. Оценивание результатов осуществляли для тестовых бактерий через 24 час., для тестовых грибов - 48-72 час. По отсутствию роста колоний микроорганизмов на инкубируемых чашках Петри определяли МБцК или МФцК исследуемого вещества. Повторность опыта трехкратная.
Рострегулирующую активность изучали по стандартной методике в модификации Сергеевой [11] на агаризованой среде следующего состава (г/дм3): MgSÜ4 ■ 7H2O - 1; K2HPO4 - 1; FeSÜ4 ■ 7H2O - 0.02; агар-агар - 8, в которую вносили раствор препарата в концентрации 1, 10, 100 мг/дм3 среды и разливали в чашки Петри; в контрольные чашки вносили эквивалентное количество ДМСО. В опыте использовали семена однодольных (овес) и двудольных (кресс-салат) растений, которые проращивали на агаризованой среде 72 часа в термостате при температуре 22 °С с последующим доращиванием проростков в течение 96 час. в вытяжном шкафу с искусственным освещением при 19-20 °С. В конце опыта определяли всхожесть семян и линейные размеры частей растений. Результаты
представлены в процентах сравнительно с контролем. При показателе, превышающем 100%, фиксировали стимуляцию роста, а при показателе менее 100% - его угнетение. Повторность опытов трехкратная.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
С целью первичной оценки антимикробной активности суммы стероидных гликозидов и основного сапонина соцветий A. cyrillii проведено тестирование этих веществ методом диффузии в агар при их концентрациях 0.1; 0.5; 1.0 и 2.5%. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что в исследуемых пределах концентраций веществ зон угнетения роста микроорганизмов не наблюдалось. Метод серийных разбавлений веществ позволяет установить количественные показатели минимальной ингибирующей концентрации и минимальной биоцидной концентрации относительно тестовых культур бактерий и грибов. В результате экспериментов установлено, что тестовые культуры бактерий оказались нечувствительными как к действию суммы стероидных гликозидов, так и к индивидуальному сапонину в диапазоне концентраций 0.9-2000 мкг/см3.
Предварительная оценка противогрибковой активности образцов (табл. 1) показала, что они обладают фунгицидными свойствами относительно дрожжевой культуры C. tenuis, а тестовая культура плесневого гриба A. niger оказалась резистентной к действию исследуемых соединений в изученных концентрациях, о чем свидетельствует активный рост этого гриба в присутствии гликозидов на уровне контрольного образца.
Таблица 1
Фунгицидная активность соединений методом диффузии веществ в агар
№ п/п Соединение Концентрация, % Диаметр зон угнетения роста микроорганизмов, мм
Candida tenuis Aspergillus niger
2.5 27 0
1. Гликозид 1.0 23 0
0.5 20 0
0.1 15 0
2.5 22 0
2. Сумма СГ 1.0 18 0
0.5 13 0
0.1 10 0
В Таблицах 2 и 3 представлены результаты изучения фунгицидных свойств гликозидов. На основе полученных данных установлено, что гликозид в концентрации 2000 мкг/см3 обладает фунгистатическими свойствами относительно тестовой культуры плесневого гриба A. niger. Кроме того, выявлено, что оба изучаемых соединения обладают высокой фунгицидной активностью по отношению
к C. tenuis. Так, для гликозида МФсК составляет 1.9, МФцК - 3.9 мкг/см3. Сумма стероидных гликозидов также проявляет достаточно сильные фунгицидные свойства: МФсК 31.2, МФцК - 62.5 мкг/см3.
Таблица 2
Установления МФцК и МФсК соединений методом серийных разбавлений
Код Культуры грибов Концентрация вещества, мкг/см3
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 500 250 125 62.5 31.2 15.6 7.8 3.9 1.9 0.9 0 (К)
Глико- зид C. tenuis ± + +
A. niger ± + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Сумма СГ C. tenuis ± + + + + + +
A. niger + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Примечание:
+ рост культуры микроорганизма ± угнетение роста микроорганизма - тсутствие роста микроорганизма
Таблица 3
Показатели МФцК и МФсК соединений методом серийных разбавлений
Культуры грибов
№ Candida tenuis Aspergillus niger
п/п МФсК МФцК МФсК МФцК
мкг/см3 мкг/см3 мкг/см3 мкг/см3
1. Гликозид 1.9 3.9 2000 >2000
2. Сумма СГ 31.2 62.5 + +
Примечание: «+» - в исследуемых концентрациях биоцидного эффекта не наблюдалось (наблюдался рост микроорганизма).
Следующим этапом наших исследований было изучение потенциальной рострегулирующей активности веществ. Результаты исследований, приведенные в Табл. 4, характеризуют сумму стероидных гликозидов как препарат с хорошо выраженными ростстимулирующими эффектами даже в минимальной концентрации 1 мг/дм3. Так, в концентрации 1 и 10 мг/дм3 исследуемый образец стимулирует рост корня и стебля овса на 38-41% и 21-31%, соответственно. В концентрации 100 мг/дм3 наблюдается существенный ингибирующий эффект роста корня овса, всхожесть данного тест-растения ухудшается на 30%. Кроме того, сумма стероидных гликозидов в концентрации 100 мг/дм3 достаточно сильно ингибирует рост корня и стебля кресс-салата (на 64 и 36%, соответственно).
Таблица 4
Количественные показатели рострегулирующей активности суммы СГ
Соединение Концентрация соединения, мг/дм3 Линейные размеры частей растения всхожесть, % к контролю и
Овес К ресс-салат
корень стебель всхожес ть корень стебель всхожесть
Сумма СГ 100 79 102 70 36 64 83
10 141 131 95 103 97 87
1 138 121 97 100 94 90
ВЫВОДЫ
1. Методом диффузии в агар индивидуального сапонина и суммы стероидных гликозидов Allium cyrillii Ten. выявлены зоны задержки роста культуры Candida tenuis, параметры которых свидетельствуют о высокой чувствительности данного вида дрожжей к действию этих веществ.
2. На основе метода серийных разбавлений для суммы гликозидов и чистого сапонина в исследуемых концентрациях бактерицидные показатели не установлены.
3. Определена минимальная фунгистатическая концентрация чистого гликозида относительно культуры гриба Aspergillus niger, которая составляет 2000 мкг/см3.
4. Метод серийных разбавлений позволил обнаружить высокие показатели фунгицидных свойств как индивидуального сапонина, так и суммы стероидных гликозидов по отношению к культуре Candida tenuis, а именно: МФсК 1.9-31.2 мкг/см3; МФцК 3.9-62.5 мкг/см3.
5. Исследование рострегулирующей активности суммы стероидных гликозидов соцветий A. cyrillii показало, что в пределах концентрации 1 и 10 мг/дм3 она стимулирует рост стебля и корня у овса, а при концентрации 100 мг/дм3 достаточно сильно ингибирует рост корня и стебля кресс-салата.
Список литературы
1. Строение и биологическая активность стероидных гликозидов ряда спиростана и фуростана / [П.К. Кинтя, Г.В. Лазурьевский, Н.Н. Балашова и др.]. - Кишинев: Штиинца, 1987. - 142 с.
2. Васильева И.С. Состав и биологическая активность стероидных гликозидов из суспензионной культуры клеток Dioscorea deltoidea Wall. / И.С. Васильева, В.А. Пасешниченко // Прикл. биохим. и микробиол. - 1995. - Т. 31. - С. 238-242.
3. Antifungal activity of C-27 steroidal saponins / C.-R. Yang, Y.M.R. Zhang, Jacob [et al.] // Antimicrobial Agents and Chemotherapy - 2006. - Vol. 50- № 5. - P. 1710-1714.
4. Корреляция между строением и противоопухолевой активностью в ряду стероидных гликозидов / И.Б. Берсукер, А.С. Димогло, И.Н. Чобан [и др.] // Хим.-фарм. журн. - 1983. - № 12. - С. 1467-1471.
5. Cytotoxic steroidal saponins from the flowers of Allium leucanthum / L. Mskhiladze, J. Legault, S. Lavoie [et al.] // Molecules - 2008. - Vol. 13. - P. 2925-2934.
6. Oleszek W. Saponins in food, feedstuffs and medicinal plants / W. Oleszek, A. Marston // Phytochemical Society of Europe. - 2000. - Vol. 45. - Р. 241-254.
7. Steroid saponins from fenugreek and some of their biological properties / Y. Sauvaire, Y. Baissac, O. Leconte [et al.] // Adv. in Exp. Med. and Biol. N.Y. - London: Plenum Press. - 1996. - Vol. 405. - P. 37-46.
8. Кинтя П.К. Поиск антиоксидантов в ряду стероидных гликозидов / П.К. Кинтя, Л.П. Ковальчук, С.А. Бурцева // Хим. фарм. журнал. - 1982. - № 1. - С. 95-97.
9. Стероидные фуростаноловые гликозиды - новый класс природных адаптогенов / И.С. Васильева, Ж.В. Удалова, С.В. Зиновьева [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. - 2009. - Т. 45. -№ 5. - С. 517-526.
10. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических исследований / А.С. Лабинская // М.: Медицина, 1972. - С. 91-93.
11. Сергеева Т.А. Методика лабораторных испытаний гербицидов / Т.А. Сергеева // Защита растений - 1963. - №2. - С. 42-44.
Толкачова Н.В. Бшлопчна актившсть стеро1дних глiкозидiв суцвпъ Allium cyrillii (Alliaceae) / Н.В. Толкачова, В.М. €жов, О.П. Бондарчук, О.З. Комаровська-Порохнявець, Р.Б. Вшницька, В.П. Новжов, В.Я. Чирва // Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, хiмiя". - 2012. - Т. 25 (64), № 1. - С. 224-229. Вивчена бюлопчна активтсть суми сапошшв i основного стеро1дного глжозиду суцвпъ Allium cyrillii Ten. - 3-0-Р-В-ксилотранозил-(1^3)-[0-Р-В-глюкотранозил-(1^2)]-0-Р-Б-глюкотранозил-(1^4)-О-Р-В-галакготранозид-(25К)-5а-стростан-2а,3р,6Р-трюла. Показано, що вони не володтать бактерицидними властивостями, але проявляють високу фунгщидну i рiстрегулюючу активнiсть. Krnwei слова: Allium cyrillii Ten., стеро!дт глжозиди, бiологiчна активнiстъ.
Tolkachova N.V. Biological activity of steroidal glycosides of raceme of Allium cyrililii (Alliaceae) / N.V. Tolkachova, V.N. Ezhov, O.P. Bondarchuk, E.Z. Komarovskaya-Porokhnyavets, R.B. Vinnitskaya, V.P. Novikov, V.Ya. Chirva // Scientific Notes OF Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No 1. - P. 224-229.
Biological activity of saponins sum and basic steroidal glycoside of raceme of Allium cyrililii Ten. - 3-O-P-D-xylopyranosyl-(1 ^3)-[0-P-D-glucopyranosyl-(1 ^2)]-0-P-D-glucopyranosyl-(1 ^4)-0-P-D-galactopyranoside-(25R)-5a-spirostan-2a,3p,6P-triol have been studied. It is shown that they have not possess bactericidal properties, but have high fungicidal and growth-regulatory activity. Keywords: Allium cyrillii Ten., steroidal glycosides, biological activity.
Поступила в редакцию 11.02.2012 г.
