Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ НАУКИ PHARMACEUTICAL SCIENCES

УДК 582.99:543.635.25

DOI: 10.18413/2313-8955-2018-4-1-70-76

Шестопалова Н.Н.

ИЗУЧЕНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ ТРАВЫ ACROPTILON REPENS L. ФЛОРЫ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (НИУ «БелГУ»), ул. Победы, 85, г. Белгород, 308015, Россия

E-mail: malyutina_a@bsu. edu. ru

Аннотация. Цель исследования: изучение компонентного состава полиса-харидных комплексов травы горчака ползучего (Acroptilon repens L.). Материалы и методы. В качестве объекта исследования была использована воздушно-сухая измельченная трава горчака ползучего, заготовленная в 2017 г. на территории Тульской области в период массового цветения растения. Выделение полисахаридных комплексов проводили фрак-ционно, согласно методике Кочеткова (сначала получали водорастворимые полисахаридные комплексы, а затем - пектиновые вещества и геми-целлюлозы А и Б). Установление моносахаридного состава выделенных полисахаридных комплексов осуществляли посредством кислотного гидролиза с последующей хроматографией в системах растворителей н-бутанол - пиридин - вода очищенная (6:4:3) и этилацетат - кислота уксусная - кислота муравьиная - вода очищенная (18:3:1:4) параллельно с достоверными образцами. Денситометрически было определено количественное содержание сахаров в гидролизатах полисахаридов. Для количественного определения функциональных групп в пектиновых веществах исследуемого сырья использовали титрометрические методы. Результаты исследования. В ходе исследования из травы горчака ползучего были выделены водорастворимые полисахаридные комплексы, пектиновые вещества, гемицеллюлозы А и Б. Установлено, что преобладающими веществами являются пектиновые вещества (12,6%) и водорастворимые полисахариды (4,03%). В водорастворимых полисахаридах травы горчака ползучего преобладают арабиноза (7,7%) и галактоза (6,9%). Основу пектиновых веществ составляет галактуроновая кислота (83,6%). В гемицеллюло-зах преобладающим моносахаридом является ксилоза. Пектиновые вещества травы горчака ползучего характеризуются невысокой (Х<50%) степенью этерификации.

Ключевые слова: Acroptilon repens L.; Asteraceae; полисахариды.

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

N.N. Shestopalova

STUDY OF POLYSACCHARIDES OF THE ACROPTILON REPENS L. HERB OF THE FLORA OF TULA REGION

Belgorod State National Research University, 85 Pobedy St., Belgorod, 308015, Russia

E-mail: malyutina_a@bsu.edu.ru

Abstract. The aim of the research was to study the component composition of polysaccharide complexes of the Acroptilon repens L. herb. Materials and methods. The air-dry Acroptilon repens L. herb, harvested in 2017 on the territory of the Tula region in the period of mass flowering was used as an object of the research. Isolation of polysaccharide complexes was carried out fractionally, according to the method of Kochetkov (first, there were obtained water-soluble polysaccharide complexes, and then - pectin substances and hemicelluloses A and B). The monosaccharide composition of the isolated polysaccharide complexes was established by acid hydrolysis, followed by chromatography with n-butanol - pyridine - water solvent systems purified (6 : 4 : 3) and ethyl acetate - acetic acid - formic acid - purified water (18 : 3 : 1 : 4 ) in parallel with reliable samples. The quantitative content of sugars in the hydrolysates of polysaccharides was determined by densitometry. Titrometric methods were used for the quantitative determination of functional groups in the pectin substances of the investigated raw material. Results of the study. In the course of the study, water-soluble polysaccharide complexes, pectin substances, hemicel-luloses A and B were isolated from the Acroptilon repens L. herb. It was established that pectic substances (12.6%) and water-soluble polysaccharides (4.03%) were the predominant substances. In water-soluble polysaccharides of the Acroptilon repens L. herb, arabinose (7.7%) and galactose (6.9%) predominate. The basis of pectin substances is galacturonic acid (83.6%). In hemicellu-loses, xylose is the predominant monosaccharide. The pectin substances of the Acroptilon repens L. herb are characterized by a low (<50%) degree of esterifi-cation.

Keywords: Acroptilon repens L.; Asteraceae; polysaccharides.

Введение. Интерес к полисахаридам природного происхождения непрерывно растет в течение последнего десятилетия. Сегодня они используются в самых различных областях как экопродукты, пищевые добавки, в косметологии, фармацевтике и биомедицине [3, 10]. Ученые отмечают важную роль природных полисахаридов и их производных в работе контролируемых систем доставки лекарств, особенно пролонгированных и

термолабильных препаратов [9]. Сегодня эти биологические полимеры обратили на себя внимание в качестве перспективных материалов в области тканевой инженерии [7].

Фитопрепараты на основе полисахаридов применяют в качестве отхаркивающих и противовоспалительных средств [3], широко известны их обволакивающие и мягчительные свойства [1, 3], ан-тигипоксическое, антиоксидантное, ге-

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

патопротекторное и радиопротекторное действие [3, 11]. Ряд исследователей подчеркивает перспективность использования полисахаридов для коррекции липидного обмена и в терапии сахарного диабета [8, 13]. Некоторые полисахариды оказались эффективными антиульце-рогенными агентами [3]. В литературе есть данные об иммуномодулирующей и противоопухолевой активности полисахаридов [5, 14], а также сведения об их способности восстанавливать работоспособность, что нашло применение в спортивной медицине [3, 12].

Широчайшая область практического применения и богатый спектр фармакологической активности обуславливают важность поиска новых источников получения полисахаридов, с последующим изучением их компонентного состава и разработкой методов выделения и количественного определения.

Горчак ползучий (Acroptilon repens Ь.) - многолетнее корнеотпрысковое травянистое растение с прутьевидно-ветвистыми паутинистыми стеблями семейства Астровые (Asteraceae). Широко распространен на юге и востоке европейской части России. Растет на солонцовых местах в степях, на солончакова-тых лугах, залежах и как злостный корнеотпрысковый сорняк на полях. В народной медицине Средней Азии, Азербайджана и Крыма водный настой горчака ползучего рекомендуют принимать при малярии, а в Азербайджане -при эпилепсии. Отвар травы применяется наружно в виде обмываний, примочек и компрессов в качестве противочесо-точного средства. Отвар плодов нашел применение как антигельминтное средство, а также при кашле и туберкулезе легких. Его же рекомендуют втирать в голову при выпадении волос. [6] Однако

растение не нашло применение в научной медицине, что отчасти связано с недостаточностью изученности его химического состава.

Цель работы - изучение компонентного состава полисахаридных комплексов травы горчака ползучего (Acroptilon repens L.).

Материалы и методы исследования.

В качестве объекта исследования была использована воздушно-сухая измельченная трава горчака ползучего (Acroptilon repens L.). Сырье заготавливали в 2017 г. на территории Тульской области в период массового цветения растения.

Выделение полисахаридов проводили по методике Н.К. Кочеткова последовательно тремя фракциями: сначала -водорастворимые полисахаридные комплексы (ВРПС), затем - пектиновые вещества (ПВ) и гемицеллюлозы А и Б (ГЦ А и ГЦ Б) [2, 4].

Моносахаридный состав полисаха-ридных комплексов травы горчака ползучего устанавливали после гидролиза кислотой серной (1 моль/л) [2, 4]. Идентификацию моносахаридов в гидролиза-тах проводили методом бумажной хроматографии параллельно с достоверными образцами в системах растворителей: этилацетат - кислота уксусная - кислота муравьиная - вода (18:3:1:4) и н-бутанол-пиридин-вода (6:4:3). После высушивания на воздухе хроматограммы обрабатывали анилинфталатным реактивом и нагревали в сушильном шкафу при температуре 100-105°С; моносахариды проявлялись в виде красновато-коричневых пятен.

Количественное содержание сахаров в гидролизатах устанавливали методом денситометрии после хроматографиро-

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

вания в тонком слое сорбента [4]. Количественное определение функциональных групп пектиновых веществ (свободных карбоксильных, метоксилированных карбоксильных, общее количество карбоксильных, а также содержание меток-сильных групп) проводили титрометри-ческим методом [4].

Результаты исследования и их обсуждение. По методике Н.К. Кочеткова из травы горчака ползучего фракционно были выделены ВРПС, ПВ, ГЦ А, ГЦ Б.

ВРПС травы горчака ползучего - это бледно-коричневый аморфный порошок, образующий при растворении в воде опалесцирующий раствор (рН 1% водного раствора находится в пределах 5-6). ВРПС исследуемого сырья растворимы в водных растворах щелочей и кислот, но не растворимы в органических растворителях, дают положительные реакции осаждения со спиртом этиловым и ацетоном, а также реакцию с реактивом Фе-линга после кислотного расщепления полисахаридов.

ПВ травы горчака ползучего представляют собой светло-серый аморфный порошок, который растворяется в воде с образованием вязкого раствора (рН 1% водного раствора находится в пределах 3-4). Водные растворы пектиновых веществ осаждаются 1% раствором алюминия сульфата с образованием пектатов.

Методом хроматографии на бумаге параллельно с достоверными образцами сахаров в исследуемых ВРПС идентифицировали галактозу, ксилозу, араби-нозу. Из кислых сахаров в траве горчака ползучего была обнаружена кислота га-лактуроновая. В выделенных ПВ преобладает галактуроновая кислота, в них обнаружены также и нейтральные моносахариды - глюкоза, галактоза, ксилоза, арабиноза (табл. 1).

Гемицеллюлозы (ГЦ А и ГЦ Б) представляют собой аморфные порошки желтовато-коричневого цвета. В гидролиза-тах ГЦ А и ГЦ Б обнаружены глюкоза, галактоза, ксилоза (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика полисахаридов, выделенных из травы горчака ползучего

Table 1

Фракция полисахари дов Выход из воздушно - глюкоза галак- кси араби- Галактуроновая

сухого сырья, % тоза лоза ноза кислота

ВРПС 4,03 — 6,9 0,4 7,7 3,4

ПВ 12,60 2,5 0,4 1,8 1,2 83,6

ГЦ А 3,25 — 2,2 7,1 — —

ГЦ Б 1,72 1,6 1,2 5,8 - -

Примечание: прочерк - отсутствие полисахарида.

Как видно из приведенных данных, в ВРПС травы горчака ползучего преобладают арабиноза (7,7%) и галактоза (6,9%). Основу пектиновых веществ со-

ставляет галактуроновая кислота (83,6%). В гемицеллюлозах преобладающим моносахаридом является ксилоза.

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

Пектиновые вещества травы горчака ползучего характеризуются невысо-

кой (Х<50%) степенью этерификации (табл. 2).

Таблица 2

Содержание основных функциональных групп в пектиновых веществах травы

горчака ползучего

Table 2

The content of the main functional groups in the pectic substances

Функциональные группы, % Степень этерификации (X), %

Кс Км Ко ОСНз

6,84 1,39 8,32 0,96 16,71

Примечание: Кс - свободные карбоксильные группы; Км - метоксилированные карбоксильные группы; Ко - общее количество карбоксильных групп; ОСНз - метоксильные группы.

Выводы

1. Углеводные комплексы травы горчака ползучего представлены ВРПС, ПВ, ГЦ. Преобладающими веществами являются ПВ и ВРПС.

2. Установлен качественный и количественный моносахаридный состав исследуемых полисахаридов.

3. Пектиновые вещества горчака ползучего характеризуются невысокой (Х<50%) степенью этерификации.

В отношении данной статьи не было зарегистрировано конфликта интересов.

Список литературы

1. Бойцова Т.М., Назарова О.М. Обоснование условий экстракции полисахаридов из настоя семени льна // Фундаментальные исследования. 2015. №8-1. С. 14-18.

2. Бубенчикова В.Н., Степнова И.В., Воробьева Е.А. Изучение веществ первичного биосинтеза травы горлюхи ястребин-ковой (¥10118 hieracioides Ь.) // Медицинский вестник Башкортостана. 2016. Том 11, № 5 (65). С. 67-70.

3. Криштанова Н.А., Сафонова М.Ю., Болотова В.Ц. и др. Перспективы использования растительных полисахаридов в качестве лечебных и лечебно-профилактических

средств // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2005. № 1. С. 212-221.

4. Малютина А.Ю., Шестопалова Н.Н. Исследование состава полисахаридных комплексов Achyrophorus maculatus L. флоры Тульской области // Научный результат. Серия Медицина и Фармация. 2015. Т.1, № 3. С. 143-150.

5. Сафонова Е.А., Лопатина К.А., Разина Т.Г., Федорова Е.П., Зуева Е.П., Гурьев А.М., Белоусов М.В. Эритропоэзиндуциру-ющая активность полисахаридов Tussilago farfara L. на фоне комбинированного применения цисплатина и этопозида // Сибирский онкологический журнал. 2017. 16(4). С. 42-48.

6. Ткаченко А.Н., Куликова М.Д., Малютина А.Ю. Acroptilon repens L. - перспективное растение народной медицины // Взгляд будущих специалистов на проблемы современной медицины: сборник тезисов научной сессии медицинского института НИУ «БелГУ» / под общ. ред. О.А. Ефремовой. Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ». 2016. С. 112.

7. Bacakova L., Novotna K., Parizek M. Polysaccharides as cell carriers for tissue engineering: the use of cellulose in vascular wall reconstruction // Physiological Research. 2014. 63 (1). Pp. 29-47.

8. Kim K.J., Lee O.H., Lee BY. Fucoidan, a sulfated polysaccharide, inhibits adipogenesis through the mitogen-activated protein kinase

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

pathway in 3T3-L1 preadipocytes // Life Sci. 2010. 86(21-22). Pp. 791-797.

9. Kumar D., Pandey J., Raj V., Kumar P. A review on the modification of polysaccharide through graft copolymerization for various potential applications // The Open Medicinal Chemistry Journal. 2017. 11. Pp. 109-126.

10. Laurienzo P., Fernandes J.C., Colliec-Jouauland J., Fitton S. The use of natural polysaccharides as biomaterials // BioMed Research International. 2015. Pp. 1-2.

11. Li Ch., Li X., You L., Fu X., Liu R.H. Fractionation, preliminary structural characterization and bioactivities of polysaccharides from Sargassum pallidum // Carbohydrate Polymers. 2017. 155. Pp. 261-270.

12. Liu J., Du C., Wang Y., Yu Zh. Antifatigue activities of polysaccharides extracted from Hericium erinaceus // Experimental and Therapeutic Medicine. 2015. 9(2). Pp. 483-487.

13. Wang P.-Ch., Zhao Sh., Yang B.-Y., Wang Q.-H., Kuang H.-X. Anti-diabetic polysaccharides from natural sources: a review // Carbohydrate Polymers. 2016. 148. Pp. 86-97.

14. Zheng Ya., Wang Q., Lu X., Zheng B., Xiao J. Antitumor and immunomodulatory activities of the hot water-soluble polysaccharides from lotus (Nelumbo nucifera Gaertn.) seeds // Free Radical Biology and Medicine. 2016. 100. P. 133.

References

1. Boytsova, T.M., Nazarova, O.M. (2015), "Obosnovaniye usloviy ekstraktsii poli-sakharidov iz nastoya semeni lna" [Justification of the conditions for extraction of polysaccha-rides from the infusion of flax seed], Funda-mentalnyye issledovaniya, 8-1, 14-18. Russian.

2. Bubenchikova, V.N., Stepnova, I.V., Vorobyeva, E.A. (2016), "Izucheniye vesh-chestv pervichnogo biosinteza travy gorlyukhi yastrebinkovoy (Picris hieracioides L.)" [The study of substances of primary biosynthesis of hawkweed oxtongue (Picris hieracioides L.)], Meditsinskiy vestnik Bashkortostana, 11, 5(65), 67-70. Russian.

3. Krishtanova, N.A., Safonova, M.Yu., Bolotova, V.Ts. i dr. (2005), "Perspektivy ispolzovaniya rastitelnykh polisakharidov v

kachestve lechebnykh i lechebno-profilakticheskikh sredstv" [Prospects for the use of plant polysaccharides as therapeutic and therapeutic-prophylactic means], Vestnik VGU. Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya, 1, 212-221. Russian.

4. Malyutina, A.Yu., Shestopalova, N.N. (2015), "Issledovaniye sostava polisakharid-nykh kompleksov Achyrophorus maculatus L. flory Tulskoy oblasti" [Investigation of the Achyrophorus maculatus L. polysaccharide complex composition of the flora of Tula region], Nauchnyy rezultat. Seriya Meditsina i Farmatsiya, 1, 3, 143-150. Russian.

5. Safonova, E.A., Lopatina, K.A., Razina, T.G., Fedorova, E.P., Zuyeva, E.P., Guryev, A.M., Belousov, M.V. (2017), "Eritro-poezindutsiruyushchaya aktivnost polisakhari-dov Tussilago farfara L. na fone kom-binirovannogo primeneniya tsisplatina i etopozida" [Erythropoiesis-induced activity of polysaccharides of Tussilago farfara L. against the background of the application of cisplatin and etoposide], Sibirskiy onkologicheskiy zhur-nal, 16(4), 42-48. Russian.

6. Tkachenko, A.N., Kulikova, M.D., Malyutina, A.Yu. (2016), "Acroptilon repens L. - perspektivnoye rasteniye narodnoy med-itsiny" [Acroptilon repens L. as a promising plant of traditional medicine], Vzglyad budush-chikh spetsialistov na problemy sovremennoy meditsiny: sbornik tezisov nauchnoy sessii med-itsinskogo instituta NIU «BelGU» / pod ob-shch. red. O.A. Efremovoy. Belgorod: ID «Belgorod» NIU «BelGU», 112. Russian.

7. Bacakova, L., Novotna, K., Parizek, M. (2014), "Polysaccharides as cell carriers for tissue engineering: the use of cellulose in vascular wall reconstruction", Physiological Research, 63 (1), 29-47.

8. Kim, K.J., Lee, O.H., Lee, B Y. (2010), "Fucoidan, a sulfated polysaccharide, inhibits adipogenesis through the mitogen-activated protein kinase pathway in 3T3-L1 preadipocytes", Life Sci, 86(21-22), 791-797.

9. Kumar, D., Pandey, J., Raj, V., Kumar, P. (2017), "A review on the modification of polysaccharide through graft copolymerization

Шестопалова Н.Н. Изучение полисахаридов травы Acroptilon repens L. флоры Тульской области//Научный результат. Медицина и фармация. - Т.4, №1,2018.

for various potential applications", The Open Medicinal Chemistry Journal, 11, 109-126.

10. Laurienzo, P., Fernandes, J.C., Col-liec-Jouauland, J., Fitton, S. (2015), "The use of natural polysaccharides as biomaterials", BioMed Research International, 1-2.

11. Li, Ch., Li, X., You, L., Fu, X., Liu, R.H. (2017), "Fractionation, preliminary structural characterization and bioactivities of polysaccharides from Sargassum pallidum'', Carbohydrate Polymers, 155, 261-270.

12. Liu, J., Du, C., Wang, Y., Yu, Zh. (2015), "Anti-fatigue activities of polysaccharides extracted from Hericium erinaceus", Experimental and Therapeutic Medicine, 9(2), 483-487.

13. Wang, P.-Ch., Zhao, Sh., Yang, B.-Y., Wang, Q.-H., Kuang, H.-X. (2016), "Antidiabetic polysaccharides from natural sources: a review", Carbohydrate Polymers, 148, 86-97.

14. Zheng, Ya., Wang, Q., Lu, X., Zheng, B., Xiao, J. (2016), "Antitumor and immunomodulatory activities of the hot water-soluble

polysaccharides from lotus (Nelumbo nucifera Gaertn.) seeds", Free Radical Biology and Medicine, 100, 133.

Шестопалова Наталья Николаевна -

доцент кафедры фармацевтической химии и фармакогнозии, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент.

Shestopalova Nataliya Nikolaevna - Associate Professor, Department of Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy, PhD in Agricultural Sciences, Associate Professor.