ФИТОХИМИЧЕСКОЕ  ИЗУЧЕНИЕ  ARTEMISIA   MESSERSCHMIDTIANA  BESS

Искакова  Жанар  Бактыбаевна

канд.  хим.  наук ,  ведущий  научный  сотрудник  института  прикладной  химии,  ЕНУ  им.  Л.Н.  Гумилева,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail:   zhanariskakova@mail.ru

Cүлеймен  Ерлан  Мэлсұлы

канд.  хим.  наук ,  PhD,  директор  института  прикладной  химии,  доцент  кафедры  химии,  ЕНУ  им.  Л.Н.  Гумилева,  Республика  Казахстан,  г.  Астана

Е-mail: 

Ишмуратова  Маргарита  Юлаевна

канд.  биол .  наук,  доцент  кафедры  фармацевтических  дисциплин

Карагандинского  университета  «Болашак»,  Республика  Казахстан,  г.  Караганда

Е-mail: 

Дудкин  Роман  Васильевич

канд.  биол.  наук ,  научный  сотрудник  Тихоокеанского  института  биоорганической  химии  ДВО  РАН;доцент  Дальневосточн ого   федеральн ого   университет а;  ведущий  научный  сотрудник  Ботанического  сада-института  ДВО  РАН,  Россия,  РФ,  г.  Владивосток

Е-mail: 

Горовой  Петр  Григорьевич

академик ,  профессор,  лаборатория  хемотаксономии  Тихоокеанского  института  биоорганической  химии  ДВО  РАН,  Россия,  РФ,  г.  Владивосток

Е-mail:  

PHYTOCHEMICAL  INVESTIGATION  OF  ARTEMISIA  MESSERSCHMIDTIANA  BESS

Iskakova  Zhanar

Candidate  of  Chem.  Science ,  Senior  Researcher  of  the  Institute  of  Applied  Chemistry  ENU,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

Suleimen  Yerlan

Candidate  of  Chem.  Science,  PhD,  Director  of  the  Institute  of  Applied  Chemistry,  Associate  Professor  of  Chemistry  Department  of  L.N.  Gumilev  ENU,  Republic  of  Kazakhstan,  Astana

Ishmuratova  Margarita

Candidate  of  biol.  Sciences,  assistant  Professor  of  Pharmaceutical  Sciences  Karaganda  University  "Bolashak",  Republic  of  Kazakhstan,  Karaganda

Doudkin  Roman

candidate.  biol.  Sciences,  Pacific  Institute  of  Bioorganic  Chemistry,  Associate  Professor  of  the  Far  Eastern  Federal  University,  Botanical  Garden-Institute,  Leading  staff  scientist  FEB  RAS,  Russia,  Vladivostok

Gorovoy  Petr

academician,  Professor,  Laboratory  of  Chemotaxonomy,  Pacific  Institute  of  Bioorganic  Chemistry,  Russia,  Vladivostok

АННОТАЦИЯ

Проведено  изучение  надземной  части  Artemisia  messerschmidtiana  Bess  и  выделен  скополетин,  строение  которого  установлено  спектральными  методами,  установлен  состав  эфирного  масла,  изучена  антибактериальная  и  цитостатическая  активность  сухого  экстракта  и  эфирного  масла.  Методом  атомно-эмиссионной  спектрометрии  определено  содержание  43  химических  элементов  в  составе  растения.  Изучено  анатомическое  строение  A.  messerschmidtiana  Bess.

ABSTRACT

The  aerial  parts  of  Artemisia  messerschmidtiana  Bess  was  studied  and  scopoletin  was  isolated,  the  structure  of  which  is  established  by  spectroscopic  methods;  the  composition  of  essential  oils  was  studied  and  antibacterial  and  cytostatic  activity  of  the  dry  extract  and  essential  oil  were  investigated.  By  atomic  emission  spectrometry  determined  the  content  of  43  chemical  elements  in  the  composition  of  the  plant.  The  anatomy  of  A.  messerschmidtiana  Bess.  was  studied

Ключевые   слова:  Artemisia  messerschmidtiana  Bess.;  скополетин;  ЯМР;  эфирное  масло;  хроматомасс-спектрометрия;  антибактериальная  и  цитостатическая  активность;  сухое  озоление;  элементный  состав  растений;  анатомическое  строение.

Keywords :  Artemisia  messerschmidtiana  Bess.;  scopoletin;  NMR;  essential  oil;  GC/MS;  antimicrobial  and  cytotoxic  activity;  dry  ashing;  elemental  composition  of  plants,  anatomy.

Artemisia   messerschmidtiana  Bess.  (полынь  Мессершмидта)  —  полукустарник  высотой  60-80  см  семейства  Asteraceae.  Произрастает  в  Бурятии,  Иркутской  и  Читинской  областях,  Краснодарском  крае,  Монголии  на  склонах  с  закустаренной  лугово-степной  растительностью,  опушках  [10].

Ранее  из  сырья  Artemisia  messerschmidtiana  Bess.  учеными  Южной  Кореи  выделены  метиловый  эфир  эскулина,  дафнетин,  6-метиловый  эфир  эскулетина,  диметиловый  эфир  дафнетина,  эскулин,  умбеллиферон,  7-метиловый  эфир  эскулетина,  эскулетин,  хернарин,  диметиловый  эфир  эскулетина  и  кумарин  [12].

Для  изучения  компонентного  состава  Artemisia  messerschmidtiana  Bess.  использовали  мелкоизмельченную  часть  сырья,  собранного  в  октябре  2011  г.  на  левом  берегу  реки  Раздольная  (Суйфун),  окрестности  села  Чернятино  Октябрского  района  Приморского  края.  Гербарный  код  103564.

666  г  сырья  A.  messerschmidtiana  Bess  трижды  экстрагировали  хлороформно-спиртовым  раствором.  Хлороформно-спиртовой  экстракт  отгоняли  на  роторном  испарителе.  Полученный  сгущенный  экстракт  обрабатывали  водным  спиртом. 

Фильтрат  извлекали  хлороформом.  Полученный  остаток  (29  г)  хроматографировали  на  колонке  с  силикагелем  (соотношение  сумма:  носитель  =  1:12).

При  элюировании  колонки  системой  петролейный  эфир-этилацетат  (1  :  1)  выделено  белое  кристаллическое  вещество  (1).  Выделенное  соединение  состава  С₁₀Н₈О₄  оказалось  аналогичное  выделенному  ранее  (схема  1)  [13,  15].

Схема  1.  Структура  7-гидрокси-6-метоксикумарина  (скополетин)  (1)

Таблица  1.

Данные  ЯМР  ¹Н  (500  МГц,  СDCl₃,  δ,  м.д.,  J/Гц)  и  ¹³С  (120  МГц,  СDCl₃,  δ,  м.д.)  молекулы  (1)

Эфирное  масло  A.messerschmidtiana  получали  методом  гидродистилляции  на  аппарате  Клевенджера  в  течение  2-х  часов  [2].  Выход  масла  составил  0,2  %.

Хроматомасс-спектрометрический  анализ  эфирных  масел  проводили  на  газовом  хроматографе  Agilent  7890A  с  масс-селективным  детектором  Agilent  5975C.  Введение  пробы  проводили  с  помощью  автоматического  пробоотборника  Agilent  7693.  Управление  системой  осуществлялось  программным  обеспечением  ChemStation  (версия  E.02). 

Для  анализа  масла  использовали  кварцевую  газохроматографическую  капиллярную  колонку  30  м  х  0,25  мм  с  5  %  фенилметилполисилоксановым  покрытием  0,25  мкм  (HP-5MS)  фирмы  J  &  WScientific.  Температура  на  входе  была  установлена  на  уровне  250  °C,  инжектор  работал  в  режиме  разделения  в  соотношении  25:1.  Температурный  режим:  начальная  температура  45  °C  поддерживалась  в  течение  2  мин,  далее  было  запрограммировано  повышение  температуры  до  200  °C  со  скоростью  1,5  °С/мин,  затем  —  до  280  °С  со  скоростью  15  °С/мин  и  температура  оставалась  постоянной  в  течение  10  мин.  Работа  масс-спектрометра  проводилась  в  режиме  сканирования  в  диапазоне  от  50  до  650  Дальтон.  Индексы  удерживания  пересчитывали  относительно  нормальных  углеводородов.

Как  видно  из  таблицы  2,  основными  компонентами  эфирного  масла  A.messerschmidtiana  являются  1,8-цинеол  —  37,2  %,  камфора  —  32,0  %,  борнеол  —  9,5  %  и  изоциклоцитраль  —  4,0  %. 

Таблица  2. 

Состав  эфирного  масла  A.messerschmidtiana

Нами  изучены  антибактериальная  и  цитостатическая  активности  сухого  экстракта  и  эфирного  масла  A.messerschmidtiana  Bess.

Антибактериальная  активность  изучена  по  отношению  к  бактериям  Staphylococcus  aureus,  Staphylococcus  aureus  (MRSa),  Escherichia  coli,  Pseudomonas  aeruginosa,  Mycobacterium  intracellulare,  и  грибам  Candida  albicans,  Candida  glabrata,  Candida  krusei,  Aspergillus  fumigatus,  Cryptococcus  neoformans.  По  результатам  исследования  антибактериальной  активности  установлено,  что  исследуемые  образцы  растительного  экстракта  и  эфирного  масла  A.  messerschmidtiana  Bess.  нетоксичны,  не  обладают  антибактериальной  активностью.

Нами  исследованы  сухой  экстракт  и  эфирное  масло  A.  messerschmidtiana  на  цитостатическую  активность  в  отношении  личинок  морских  рачков  Artemia  salina  по  методике  [14]. 

По  результатам  исследования  цитостатической  активности  установлено,  что  сухой  экстракт  не  обладает  цитостатической  активностью  (таблицы  3—5).

Таблица  3. 

Цитотоксическая  активность  сухого  экстракта  A.  messersсhmidtiana  10  мг/мл

Таблица  4 . 

Цитотоксическая  активность  сухого  экстракта  A.  messersсhmidtiana  5   мг/мл

Таблица  5 . 

Цитотоксическая  активность  сухого  экстракта  A.  messersсhmidtiana  1   мг/мл

На  основании  проведенного  эксперимента  можно  предположить,  что  эфирное  масло  A.  messersсhmidtiana  во  всех  испытанных  концентрациях  проявляют  острую  летальную  токсичность  —  все  личинки  погибают,  выявлена  высокая  цитостатическая  активность  (таблицы  6—8).

Таблица  6 . 

Цитотоксическая  активность  эфирного  масла  A.  messersсhmidtiana  10   мг/мл

Таблица  7 . 

Цитотоксическая  активность  эфирного  масла  A.  messersсhmidtiana  5   мг/мл

Таблица  8 . 

Цитотоксическая  активность  эфирного  масла  A.  messersсhmidtiana  1   мг/мл

Как  известно,  элементный  состав  растений  видоспецифичен,  зависит  от  многих  факторов  окружающей  среды  и  может  варьировать  в  довольно  широких  пределах.  Для  нормального  роста  и  развития  растений  чрезвычайно  важны  взаимодействия  между  химическими  элементами.  Состав  и  содержание  микроэлементов,  обусловлены  элементным  обменом  данного  растения,  условиями  произрастания  и  микроэлементным  составом  почвы  [4,  5,  7].

Нами  исследованы  элементный  состав  золы  надземной  части  растений  A.  messerschmidtiana.  Работ  по  изучению  элементного  состава  A.  messerschmidtiana  произрастающего  на  территории  Дальнего  Востока  нам  не  известно.  В  связи  с  этим  целью  исследования  являлась  оценка  особенностей  накопление  химических  элементов  в  растении.  Для  этого  было  проведено  сухое  озоление  сырья  надземной  части  данного  вида  полыни.  Содержание  элементов  определялось  методом  атомно-эмиссионной  спектрометрии  с  индуктивно  связанной  плазмой  на  приборе  ICP-AES  в  химико-аналитической  лаборатории  ТОО  «Азимут  Геология»  г.  Караганды  [8,  11]. 

Таким  образом,  при  исследовании  установлено  содержание  в  надземной  части  растений  43  химических  элементов.  Результаты  исследования  приведены  в  таблице  9.

Таблица  9. 

Элементный  состав  золы  A.  messerschmidtiana

Для  стандартизации  ценного  растительного  сырья  и  определения  локализации  эфирного  масла  мы  провели  изучение  анатомического  строения  A.  messersсhmidtiana  Bess.  Характерными  чертами  строения  являются:  изолатеральные  клетки  эпидермиса  листа,  размещение  железок  и  устьиц  только  на  нижней  стороне  листа.

Объекты  и  методика  исследований: 

Исследовались  надземные  органы  полыни  Мессердшмидта  (листья,  стебли  и  соцветия).  Воздушно-сухое  сырье  размачивали  в  горячей  воде  и  размягчали  в  смеси  глицерин-спирт-вода  дистиллированная  в  соотношении  1:1:1  [3,  9],  кипятили  в  5  %-ном  водном  растворе  гидроксида  калия.  Изготавливали  поверхностные  препараты  и  срезы  вручную.  Рисунки  выполняли  при  помощи  аппарата  РА-4М.  При  описании  анатомического  строения  использовали  принципы,  изложенные  в  трудах  В.Н.  Вехова,  Л.И.  Лотовой  [1,  6].

Микроскопия

Клетки  верхнего  и  нижнего  эпидермиса  (рис.  1)  листа  крупные,  почти  прямостенные,  изолатеральные.  На  нижней  стороне  отмечены  устьица,  овальной  формы,  аномоцитного  типа  и  бобовидные  эфиро-масличные  железки.  Поверхность  не  густо  опушена  мелкими  Т-образными  волосками. 

Рисунок  1.  Эпидермис  нижней  (А)  и  верхней  (Б)  стороны  листа  A .  messerschmidtiana  Bess:  1  —  устьица,  2  —  эфиро-масличные  железки,  3  —  Т-образные  волоски

Листочки  обертки  цветочных  корзинок  широко-овальной  формы,  травянистые  (рис.  2).  Эпидермис  состоит  из  тонких  прозенхимных  клеток,  поверхность  покрыта  приподнимающимися  эфиро-масличными  железками,  состоящими  из  8  клеток,  расположенных  в  2  ряда  и  4  яруса.  Трихомы  редкие,  Т-образные. 

Рисунок  2.  Анатомическое  строение  листочков  обвертки  Artemisia   messerschmidtiana  Bess:  А  —  листочек  обвертки,  Б  —  участок  эпидермиса  края  листочка  обвертки;  1  —  эфиро-масличные  железки,  2  —  трихомы

Цветки  у  полыни  2-х  типов:  пестичные  краевые  и  центральные  обоеполые.  Пестичные  цветки  узко-воронковидные  с  расширенной  нижней  частью;  обоеполые  бокальчатые  (рис.  3).  Оба  типа  в  верхней  части  имеют  многочисленные  эфиро-масличные  железки,  приподнимающиеся  над  поверхностью.  Клетки  венчика  прозенхимные. 

Рисунок  3.  Анатомическое  строение  венчиков  цветков  A .  Messerschmidtiana:  А  —  пестичный  цветок,  Б  —  обоеполый  цветок,  В  —  участок  эпидермиса  венчика  цветка,  1  —  эфиро-масличная  железка

Таким  образом,  нами  выделен  скополетин  и  установлено  его  строение  методами  ЯМР,  проведено  изучение  состава  эфирного  масла,  антибактериальной  и  цитостатической  активности  экстракта  и  эфирного  масла  A.  messerschmidtiana  Bess.,  определен  элементный  состав  растительного  сырья  и  изучено  анатомическое  строение. 

Список  литературы:

1.Вехов  В.Н.,  Лотова  Л.И.,  Филин  В.Р.  Практикум  по  анатомии  и  морфологии  высших  растений.  М.:  МГУ,  1980.  —  560  с.

2.Государственная  Фармакопея  СССР.  Вып.  2.  Общие  методы  анализа.  Лекарственное  растительное  сырье  МЗ  СССР.  11-е  изд.  М.,  1990.  —  400  с.

3.Долгова  А.А.,  Ладыгина  Е.Я.  Руководство  к  практическим  занятиям  по  фармакогнозии.  М.:  Медицина,  1977.  —  255  с.

4.Кабатта-Пендиас  А.,  Пендиас  Х.  Микроэлементы  в  почвах  и  растениях.  М.,  1989.  —  439  с.

5.Кисличенко  В.С.  Лекарственные  растения  —  источники  минерального  питания  //  Провизор.  —  1999.  —  №  20.  —  С.  45—48.

6.Лотова  Л.И.  Ботаника:  Морфология  и  анатомия  высших  растений.  М.:  КомКнига,  2007.  —  512  с.

7.Ноздрюхина  Л.Г.,  Гринкевич  Н.И.  Нарушение  микроэлементного  обмена  и  пути  его  коррекции.  М.:  Наука,  1980.  —  280  с.

8.Определение  содержания  химических  элементов  в  диагностируемых  биосубстратах,  препаратах  и  биологически  активных  добавок  методом  масс-спектрометрии  с  индуктивно-связанной  аргоновой  плазмой:  Метод.  указания  МУК  4.1.1483-03:  М.:  ФЦ  ГСЭН  МЗ  РФ,  2003.  —  36  с.

9.Прозина  М.Н.  Ботаническая  микротехника.  М.:  Высшая  школа,  1960.  —  206  с.

10.Флора  Сибири.  Т.  13.  Aseyracyay  (Compositay)  И.М.  Красноборова  1997,  —  472  стр. 

11.Фортескью  Дж.  Геохимия  окружающей  среды.  М.:  Мир,  1985.  —  360  с.

12.Hahn  D.R.  Biochemical  studies  on  the  constituents  of  Artemisia  messerschmidiana  and  their  derivatives.  Cholagogic  activity  of  coumarin  derivatives  //  Journal  of  the  Pharmaceutical  Society  of  Korea.  —  1966.  —  V.  10.  —  P.  25.

13.Pham  G.D.  Coumarin  and  its  derivatives  in  Artemisia  annua  L.  in  Vietnam  //  Journal  Tap  Chi  Duoc  Hoc.  2002.  —  P.  11—13.

14.Suleimenov  E.M.  Components  of  Peusedanum  morisonii  and  their  antimicrobial  and  cytotoxic  activity  //  Chemistry  of  Natural  Compounds.  —  2009.  —  №  45  (5)  —  P.  710—711.

15.Zielinska-Sowicka  R.,  Szymanska  M.,  Gepert  A.  Isolation  of  scopoletine  from  the  roots  of  Scopolia  lurida  //  Journal  Annales  Academiae  Medicae  Lodzensis.  —  1971.  —  V.  12.  —  P.  417.