Поиск экдистероидсодержащих видов во флоре Монголии и Русского Алтая Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 633.582.998:+ 581.19 (571.16)

Н. Мунхжаргал, Л.Н. Зибарева, Д. Оюнчимэг, А.И. Пяк

ПОИСК ЭКДИСТЕРОИДСОДЕРЖАЩИХ ВИДОВ ВО ФЛОРЕ МОНГОЛИИ И РУССКОГО АЛТАЯ

Методом химического скрининга из 127 видов 27 семейств флоры Монголии и Русского Алтая выявлено наличие экдистерои-дов в надземной части 14 видов, из них в 5 видах впервые: Silene aprica, S. ichebogda, S. mongolica, Serratula marginata, Chenopodium frutescens.

Исследование продуктов вторичного обмена растений имеет значение для понимания их функций, а также получения биологически активных соединений для их практического использования в человеческой деятельности. В настоящее время большой интерес для исследований представляют фитоэкдистероиды.

Экдистероиды обнаружены у растений, принадлежащих к более чем 100 семействам из отделов Polypo-diophita, Pinophyta Magnoliophyta, Thallophytes, Bryo-phytes. Наибольшее число экдистероидсодержащих видов обнаружено у цветковых растений в семействах: Amaranthaceae (35 видов, 11 родов), в основном из родов Achyranthes и Gomphrena, Asteraceae (186 видов), в основном принадлежащих родам Stemmacanta и Serratula L.), СaryophyUaceae (140 видов), в основном из родов Silene L. и Lychnis L., ^enopodiaceae (53 вида из родов Chenopodium и Atriplex), Lamiaceae (14 видов, причем 13 из рода Ajuga L.), Ranunculaceae (56 видов), из которых 28 видов из рода Helleborus характеризуются повышенным содержанием экдистероидов, а остальные принадлежат родам Anemone L. и с низким содержанием экди-стероидов.

К настоящему времени идентифицировано более 407 различных структур фито- и зооэкдистероидов. Наиболее распространенным экдистероидом является 20-гидро-ксиэкдизон (20 Е), в качестве дополнительного мажорного компонента в цветковых растениях синтезируется полипо-дин В и экдизон; в папоротниках и голосеменных - пона-стерон А, птеростерон и таксистерон.

Экдистероиды наряду с адаптогенной, радиопротек-торной, тонизирующей проявляют анаболическую, гепа-протекторную, гиполипидемическую, гипогликемиче-скую, гемореологическую активности. Широкий спектр их фармакологического действия обусловил создание ряда препаратов и БАДов анаболического, адаптогенного, тонизирующего действий. Установлено, что адаптоген-ные свойства некоторых растений, в том числе и Stem-macanta carthamoides (Willd) Iljin, обусловлены наличием экдистероидов, в частности 20-гидроксиэкдизона, на основе которого создан ряд препаратов: Экдистен, Betaoxy-tol, BPS, Ecdy-20, Ecdymax, EcdyVone и др.

Фитоэкдистероиды найдены у большого числа видов растений, однако до настоящего времени их функции неизвестны. Изучение распространения экдистероидов в мировой флоре способствует выяснению роли функции в растительном организме.

В настоящее время более изучена флора Европы, Японии, Узбекистана, отдельных регионов России, включая и некоторые районы Южной Сибири, граничащие с Монголией. В связи с этим большой интерес представляет исследование флоры Монголии и сопредельных регионов, где пока подобных исследований не

проводилось, поскольку в ней богато представлены как самобытные центрально-азиатские виды, так и встречающиеся на территории России. К тому же данная территория, благодаря особому географическому положению на границе Сибири и Центральной Азии, характеризуется весьма контрастными физико-географическими условиями, что ведет к быстрой смене растительности - от типично таежной на севере до пустынной на юге. Это позволит оценить влияние условий произрастания растений на качественный состав и содержание экдистероидов, сравнивая материалы, собранные не только в природных популяциях Южной Сибири и Западной Монголии, но и полученные при их интродукции в ботанических садах Сибири.

Выявление экдистероидсодержащих видов растений является актуальным в связи с решением как фундаментальных эко лого-биохимических проблем, так и вопросов прикладного характера. Они могут служить основой для лекарственных препаратов анаболического, радиопротек-торного, гемореологического и других видов действия.

Цель нашего исследования - поиск доступных и перспективных продуцентов фитоэкдистероидов во флоре Монголии и Русского Алтая.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Обьектами исследования явились 127 видов флоры Монголии и Русского Алтая.

Для качественного и количественного определения фитоэкдистероидов около 2 г измельченного воздушно-сухого сырья трехкратно экстрагировали 70%-ным этанолом на водяной бане при 60°С. Объединенный водно-этанольный экстракт концентрировали с помощью ротационного испарителя. Качественный и количественный анализ экдистероидов проводили хроматоспектрофотометрическим методом [1, 2]. Качественный анализ образцов осуществляли методом тонкослойной хроматографии на пластинках Сорбтон-2 (100 х 100 мм), иУ - 254 нм, с закрепленным слоем (0,2 мм). Хроматографирование проводили в системе «хлороформ - этанол» (3:1). Проявление хроматограмм осуществляли опрыскиванием ванилин-серным реактивом. Выявление экдистероидов в экстрактах растений проводили сравнением с Rf эталона 20 Е.

Количественное определение 20 Е в образцах осуществляли хроматоспектрофотометрическим методом. Пластинку с закрепленным слоем «силикагель - окись алюминия - гипс» (10:7:0,5), 20 х 20 см, хроматографировали в системе растворителей «хлороформ - этанол - ацетон» (5:3:1). Элюировали фитоэкдистероиды с сорбента 10 мл этанола при непрерывном встряхивании в течение 4 ч. Измеряли оптическую плотность отфильтрованного через

бумажный фильтр (синяя лента) элюата на спектрофотометре СФ-46 в диапазоне 240-246 нм в кюветах с толщиной слоя 1 см на фоне элюата холостого опыта.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В произвольно выбранных нами 127 видах из 27 семейств флоры Монголии и Русского Алтая встречаемость экдистероидсодержащих составила 9,45%.

Результаты качественного и количественного определения 20 Е исследованных видов приведены в табл.

Экдистероиды обнаружены в 14 видах, включая 5 новых - БПепе арпса, Б. ichebogda, Б. mongolica, 8еггаЫ1а marginata, Chenopodium р-ШеАсет, три из них являются эндемиками Монголии. Сравнительный анализ содержания 20 Е показал, что на его уровень и состав экдистероидов влияет место произрастания, что подтверждает ранее полученные данные [3].

Результаты скрининга видов флоры Монголии и Алтая на содержание экдистероидов

Вид Содержание 20 Е, % от массы абс. сух. сырья

Флора Монголии Флора Русского Алтая Литературные данные

1 2 3 4

Саryophyllaceae

Arenaria capillaries Poir. -

Cerastium pussillum Ser. -

Dianthus superbus L. - - [5]

Dianthus versicolor Fisch. - - [5]

Elisanthe viscosa (L.) Rupr. - - [5]

Gastrolychnis apetala (L.) Fenzl. 0,2 0,2 [5]

Gypsophila desertorum ^unge) Fenzl. -

Melandrium brachypetala fHormen) Tolm. et Kozhanczikov - 0,2 [5 ]

Pseudostellaria rupestris (Turcz.) Pax. -

Silene aprica Turel* 0,1

Silene chamarensis Turcz. 0,1 0,4 [5] 0,3 [4]

Silene graminifolia Otth. 0,1 0,6 0,6 [5]

Silene ichebogda Glub*. 0,1

Silene jenissensis Willd. 2,2 0,3 1,3 [5]

Silene mongolica Maxim*. 0,2

Silene repens Patr. 1,1 0,3 0,5 [5] 0,4 [7]

Silene viscosa (L.) Pers 0,3 + [12]

Stellaria amblyosepala Schrenk. -

Stellaria crassifolia Ehrh. - - [12]

Stellaria dichotoma L. -

Stellaria umbellate Turcz. - - [5]

Asteraceae

Achillea asiatica Serg. -

Aserothamnus centrali-asiaticus Novopokr. -

Aster alpinus L. -

Artemisia annua L. - - [11]

Artemisia argyrophylla Ledeb. -

Artemisia frigida Willd. -

Artemisia obtusiloba Ledeb. -

Artemisia rutifolia Steph. ex Spreng -

Cirsium arvense L. -

Cirsium esculentum (Siev) C.A. Mey. - - [5]

Cirsium heterophyllum (L.) - - [ 5]

Echinops gmelinii Turcz. -

Inula britanica L. - - [5]

Leontopodium ochroleucum Beaurd. - - [ 5]

Noepollasia pectinata (Pall) Poljak. -

Pyrethrum changaicum Krasch. ex Grub. -

Pyrethrum pulchrum Ledeb. -

Rhaponticum uniflorum (L.) DC. 1,3 0,8 [9]

Saussurea alpina (L.) DC. - - [5, 12]

Saussurea involicrata (Kar. et Kir) Sch. Bip. -

Saussurea lipschitzii Filotova -

Serratula algida L. 0,2 + [8]

Serratula centauroides L. 0,6 1,69 [9]

Serratula marginata Tausch.* 1,0 0,2

Scorzonera ikonnikovii Lipsch. et Krasch. -

Sonchus arvense subsp illiginosus (Bieb) Nym. -

Taraxacum dissectum Ledeb. -

Yongia tenuifolia (Willd) Babc. et Stebbins -

1 2 3 4

Chenopodiaceae

Anabasis aphylla L. -

Anabasis brevifolia C.A. Mey. -

Chenopodium foliosum Aschers. -

Chenopodium frutescens C.A. Mey.* 0,1

Kalidium foliatum (Pall.) Moq -

Kochiaprostrate (L.) Schrad. -

Suaeda corniculata (M.A. Mey.) Bunge -

Ranunculaceae

Aquilegia viridiflora Pall. - - [10]

Cimicifuga foetida L. -

Delphinium barlykense Lomonosova. et Khan -

Delphinium cheilanthum Fisch -

Delphinium sajanense Jurtz. -

Halerpestes salsunginosa (Pall.) Green. -

Pulsatilla astragalifolia (Pobed) Grub. -

Pulsatilla bungeana C.A. Mey. -

Ranunculus altaicus Laxm. -

Ranunculus natans C.A. Mey. -

Ranunculus pedatifidus S. Smith. -

Thalictrum foetidum L. -

Fabaceae

Chesneya mongolica Maxim -

Glycyrrhiza uralensis Fisch. - -[ 7]

Oxytropis glabra (Lam) -

Oxytropis myriophilla' (Pall.) DC -

Oxytropis oligantha Bunge. -

Sophora alopecuroide L. -

Thermopsis mongolica Czefr. -

Trifolium lupinaster L. -

Vicia costata Ledeb. -

Lamiaceae

Dracocephalum bungeanum Schischk. еt Serg. -

Dracocephalum fruticulosum Steph. -

Dracocephalum peregrinum L. -

Lagopsis marrubiastrum (Steph) -

Lagopsis ilicifolius Bunge. -

Nepeta sibirical Klok. et Schost. -

Panzerina canescens Bge. -

PanzeriaLanata (L.) Bge. -

Phlomis tuberose L. - - [5 , 7]

Schizonepeta annua Schischk. -

Scutellaria grandiflora subsp. R. Kam -

Thymus altaicus Klok. еt Schost. -

Thymus gobicus Tschern. -

Ziziphora clinopodioides Lam. -

Polygonaceae

Calligonum mongolicum Turcz. -

Pollygonium viviparum L. -

Rheum nanum Siev. -

Rheum undulatum L. -

Primulaceae

Primula nivals Pall. - | - [5]

Boraginaceae

Amblynotus rupestris (Pall) M. Pop. ex Serg -

Craniospermum canescens DC. -

Myosotis sylvatica Hoffm. -

Rosaceae

Amygdalus pedinculata Pall.

Chamaerhodos altaica (Laxm.) Bunge. -

Chamaerhodos erecta (Laxm.) Bunge -

Dasiphora fruticosa (L.) O. Schwarz. -

Rosa acicularis Lindl. - - [12]

Sanguisorba officinalis L. -

Gentianaceae

Gentiana algida Pall. - - [12]

Gentiana barbata Froel. -

Gentiana decumbens L. -

Apiaceae

Angelica decurrens Ledeb. - |

1 2 3 4

Carum carvi L. -

Ferula ferulaeoides (Steud.) Korov. -

Convolvulaceae

Convolvulus ammonii Desr. -

Asclepiadaceae

Vinetoxicum sibiricum (L.) Decne -

Caprifoliaceae

Sambucus manshurica Kitag. -

Crassulaceae

Rhodiola rosea L. - - [12]

Cynomoriaceae

Cynomorium songaricum Rupr. -

Brassicaceae

Smelovskia pectinata (Bunge) Velicczkin. -

Thlapsi arvensis L. -

Betulaceae

Betula rotundifolia Spach. -

Paeoniaceae

Paeonia anomala L. - - [12]

Plumbaginaceae

Goniolimon spesiosum (L.) Boiss. -

Plantaginaceae

Plantago major L. - - [6]

Iridaceae

Iris bungei Maxim. -

Menyanthaceae

Nymphiodes peltatum Ktze -

Vacciniaceae

Vaccinium vitis-idaea L. - - [12]

Solanaceae

Physochlaina physaloides (L.) G. Don. -

Scrophulariaceae

Linaria acutiloba Fisch. ex Reichenb. -

Примечания. Звездочкой обозначены новые источники фитоэкдистероидов; «-» - отсутствие 20 Е.

В видах Silene repens, Silene jenissensis, Serratula marginata и Stemmacanta uniflorum, произрастающих на территории Монголии, содержание 20 Е выше, чем в одноименных образцах, собранных на Алтае. В других видах - Silene graminifolia, Silene chamarensis, Serratula centauroides, наблюдается обратное соотношение. Для образцов Gastrolychnis apetala разного происхождения наблюдалось одинаковое содержание 20 Е. Наши исследования подтвердили данные других исследователей об отсутствии экдистероидов во многих видах различных семейств (Ranunculaceae, Fabaceae, Lamiaceae, Polygonaceae, Primulaceae, Boraginaceae, Rosaceae, Gen-tianaceae и др.). В Melandrium brachypetala нам не удалось обнаружить экдистероиды, как сообщалось другими исследователями [5].

На присутствие экдистероидов изучено 123 вида флоры Монголии и 8 видов флоры Русского Алтая.

20-гидроксиэкдизон был обнаружен в 12 видах монгольского происхождения и 6 видах Русского Алтая. Экдистероидсодержащие виды принадлежат семействам Сaryophyllaceae - 9, Asteraceae - 4 и Chenopodi-aceae - 1 вид.

Таким образом, новыми продуцентами экдисте-роидов оказались 5 видов, произрастающих на территории Монголии: Silene ichebogda, Silene

mongolica, Silene aprica, Serratula marginata, Che-nopodium frutescens. Наиболее высокое содержание 20 Е обнаружено в следующих видах: S. jenissensis (2,2%), S. repens (1,1%), Serratula marginata (1,0%), Stemmacanta uniflorum (1,3%). В число изученных видов входят 8 видов флоры Русского Алтая, из них в 6 видах обнаружены экдистероиды: Silene

jenissensis, S. repens, S. viscosa, S. graminifolia, Serratula marginata, S. algida.

ЛИТЕРАТУРА

1. Якубова М.Р., Генкина Г.Л., Шакиров Т. Т., Абубакиров Н.К. Хроматоспектрофотометрический метод определения экдистерона в раститель-

ном сырье // Химия природных соединений. 1978. № 5. С. 737-740.

2. Пат. 2082168, МКИ 6 G 01 N 33/50, 30/02, 30/90. Способ обнаружения и количественного определения экдистероидов в растительных объек-

тах / Зибарева Л.Н., Еремина В.И., Зибарев П.В (Россия). N° 94002629/13; Заявлено 26.01.1994; Опубл. 20.06.97, Бюл. .№17. Приоритет от 26.01.1994. С. 178-179.

3. Саатов З. Экдистероиды растений сем. Caryophyllaceae, Labiatae, Compositae: Автореф. дис. ... д-ра хим. наук. Ташкент, 1993. С. 36.

4. ЗибареваЛ.Н. Фитоэкдистероиды растений семейства Caryophyllaceae: Автореф. дис. ... д-ра хим. наук. Новосибирск, 2003. 31 с.

5. Ревина Т.А., Ревушкин А.С., Ракитин А.В. Экдистероидсодержащие виды во флоре Горного Алтая // Растительные ресурсы. 1988. Вып. 4.

C. 565-569.

6. BlackfordM., Dinan L. The tomato moth Lacanobia oleracea (Lepidoptera: Noctuidae) detoxifies ingested 20-hydroxyecdysone, but is susceptible to

the ecdysteroid agonists RH-5849 and RH-5992 // Insect Biochemistry and Molecular Biology. 1997. Vol. 27. P. 167-177.

7. Володина С.О. Экдистероидсодержащие растения: Ресурсы и биотехнологическое использование: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Сык-

тывкар, 2006. 20 с

8. Новосельская И.Л. Фитоэкдизоны растений рода Sеrratula: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. Ташкент, 1977. 23 с.

9. Воробьева А.Н. Таксономия и фитоэкдистероиды дальневосточных видов родов Stemmacantha Cass, Serratula L. и Saussurea DC (Asteraceae):

Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Владивосток, 2004. 18 с.

10. Dinan L., Savchenko T., Whiting P. Chemotaxonomic significance of ecdysteroids agonists and antagonists in the Ranunculaceae: phytoecdysteroids in the genera Helleborus and Hepatica // Biochemical Systematic and Ecology. 2002. Vol. 30. Р. 171-182.

11. Wong L.-Z., Li H.-Y., Chang Y.-Y., Zhu G.-Q., Shong S.-X., Li X.-H., Ye Z.-S. Identification and physiological test of phytoecdysones from Chinese flora with the silkworm Bombyx mori L. // Acta Entomol. Sinica. 1979. Vol. 22. Р. 396-403.

12. Volodin V., Chadin I., Whiting P., Dinan L. Screening plants of European North-East Russia for ecdysteroids // Biochemical Systematics and Ecology. 2002. Vol. 30. Р. 525-578.

Статья представлена научной редакцией «Биология» 30 октября 2007 г.