Микроэлементный состав биомассы культуры ткани полисциас (polyscias filicifolia Bailey)

© Коллектив авторов., 2007 УДК 615.322.07

МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ БИОМАССЫ КУЛЬТУРЫ ТКАНИ ПОЛИСЦИАС

А.И. Спасенков, М.А. Стрелкова, О.М. Спасенкова,

Л. И. Слепян, Н.В. Кириллова, В. В. Давыдов

Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

В данном исследовании анализировали микроэлементный состав и субклеточное распределение германия (Ge) в культуре клеток биомассы исходного штамма полисциас семейства аралиевых (Poliscias filicifolia voore ex Fournter, Bailey), выращенного на стандандартной агаризованной среде Мура-сиге и Скуга и селективного штамма полисциас LX-5, который культивировали на вышеуказанной среде, обогащенной 1-гидроксигерматраном моногидратом (LX-5).

Известно, что на рост биомассы и накопление вторичных метаболитов в культивируемых растительных и животных клетках значительное влияние оказывает химический состав питательной среды. Общеизвестно, что функционирование живых организмов обеспечивается рядом химических элементов (биомикроэлементов), которые содержатся в клетках в незначительных количествах. Так, содержание германия в растениях колеблется от 0,015 % до 0,070 %. Причем, как показано в обзоре (1), атомы германия находятся в растительных клетках в составе герма-нийорганических водорастворимых комплексов. Данные комплексы характеризуются низкой токсичностью и широким спектром биологической активности (1,2), поэтому их исследования в последние годы является одним из перспективных направлений в современной химии биоэлементов.

Материалы и методы

В данном исследовании изучали микроэлементный состав и субклеточное распределение германия (Ge) в культуре клеток биомассы исходного штамма полисциас семейства аралиевых (Poliscias filicifolia voore ex Fournter, Bailey), выращенного на стандандартной агаризованной среде Мурасиге и Скуга и селективного штамма полисциас LX-5, который культивировали на вышеуказанной среде, обогащенной 1-гидроксигерматраном моногидратом (LX-5).

Элементарный состав биомассы исходного и селективного штамма полисциас LX-5 определяли методами атомно-адсорбционного анализа с использованием установки «Квант АФА» и рентгеноспектрального анализа на приборах с охлажденным полупроводниковым детектором и на кристаллодифрактометре АР-113. Содержание германия в клетках биомассы полисциас LX-5 определяли по описанному ранее методу (4). С целью изучения распределения германия между водорастворимыми и липофильными компонентами культивируемых клеток навеску ткани (20 г) помещали в аппарат Сокслет. Первоначальную экстракцию проводили хлороформом в

течение трех суток. Хлороформный экстракт переносили в вакуумно-выпарной аппарат, растворитель отгоняли, а липофильный остаток подсушивали до постоянной массы при t = 45о С, подвергали анализу (липофильная фракция 1). Навеску ткани после обработки хлороформом повторно экстрагировали смесью спирт - хлороформ в соотношении 1:2, а гликозидную фракцию подвергают анализу (фракция 2). Затем проводили водную экстракцию биомассы в соотношении 1:30 при кипячении в течение двух часов. Водорастворимую фракцию отделяли от осадка фильтрованием. Осадок (шрот) снимали с фильтра и высушивали до постоянной массы при t = 65° С и анализировали (фракция 4). Водный фильтрат (фракция 3) подвергали анализу и использовали его в дальнейшем для выделения фракции водорастворимых полисахаридов (фракция 5).

Результаты и их обсуждение

Исследование элементного состава суховоздушной биомассы штаммов поли-сциас показало, что они практически не содержат тяжелых металлов (таблица 1). Анализ клеток биомассы не выявил в них присутствия свинца, а содержание кадмия было более чем в 5 раз ниже предельно допустимой концентрации. В то же время их биомассы содержат в убывающем количестве такие жизненно важные биомикроэлементы как марганец (350-380-мг/кг), железо (250-270 мг/кг), цинк (110-160 мг/кг), никель (54-170 мг/кг), медь (19-20 мг/кг) и хром (0,5-1,8 мг/кг).

Таблица 1.

Содержание тяжелых металлов и некоторых микроэлементов в биомассе культур коллекционных штаммов полисциас

(приведены среднеарифметические результаты, п=5).

Штаммы Полисциаса Тяжелые металлы

Pb Cd Mn Fe Zn №

Без ЬХ-5 Нет 0,16 383,4 272,2 167,3 175,8 19,4 1,76

С ЬХ-5 Нет 0,17 354,1 256,8 110,6 54,7 20,2 0,53

Данные по распределению германия в клетках селективного штамма полисциас, выращенных на стандартной и обогащенной ЬХ - 5 питательных средах, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Распределение германия в клетках селективного штаммa Polyscias

^N0^^

Наимено-вание Экстрагент Содержание Ge, % к Суммарное содержа-

фракций воздушно-сухой био- ние Ge, %

массе

Фракция 1 (липофиль-ная) хлороформ 0,0005 0,3

Фракция 2 (гликозид-ная) спирт-хлороформ (1:2) 0,0040 2,43

Фракция 3 (водная) вода 0,090 54,7

Фракция 4 (шрот ) - 0,050 30,3

Фракция 5 (полиса-ха-ридная) - 0,020 12,15

Анализируя полученные результаты по распределению германия, в различных фракциях клеток селективного штамма полисциаса LX - 5 можно заключить, что максимальное содержание германия отмечено в водорастворимой фракции (54,7 %). При этом до 12 % германия связано с полисахаридами (фракция 5). Некоторое количество германия ассоциировано с гликозидной фракцией, до 3 % (фракция 2). В липофильной фракции обнаружены лишь следовые количества германия (фракция 1), а более 30 % общего количества данного элемента остается в шроте, после извлечения липофильных веществ, суммы гликозидов и водорастворимых веществ.

Таким образом, при выращивании культуры ткани полисциас на среде, содержащей германийорганическое соединение, наблюдается появление и внутриклеточное распределение этого биомикроэлемента в клетках данной культуры. В настоящее время известно (5-9), что препараты растений семейства аралиевых содержащие германийорганические соединения проявляют более высокую биологическую активность, чем те же препараты, не содержащие соединений германия. Многими исследователями (5-9 и др.) показано, что эти препараты обладают стресспро-тективным, радиопротективным, гепатопротективным, антидиабетическим, детоксицирующим, антиульцерогенным, антиканцерогенным, противоопухолевым, ан-тиметастатическим, иммуномодулирующим, гормонально-регуляторным, ослабляющим расстройства обменных процессов, улучшающим и ускоряющим заживление поврежденных тканей и другими видами действия.

Выводы

Исходя из сказанного можно отметить , что:

во 1-х, биомасса полисциаса LX-5 семейства аралиевых (Polyscias Filicifolia Bailey) содержит значительные количества высоко физиологически активных органических соединений германия, и также важных для жизнедеятельности организма различных микроэлементов;

во 2-х, различные лекарственные формы (настойки, экстракты, элексиры, таблетки, порошки), полученные из этой биомассы могут найти лечебнопрофилактическое использование в комплексе с известными лекарственными средствами при самой различной патологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гар Т.К., Миронов В.Ф. Биологическая активность соединений германия. Обзорная информация ГНИИХТЭОС / НИИТЭХИМ. Серия. Элементоорганические соединения и их применение. - М.: НИИТЭХИМ, 1982. - 24 с.

2. Герматраны и их аналоги. Обзорная информация НИИТЭХИМ. Химическая промышленность. Серия. Элементоорганические соединения и их применение. -М.: НИИТЭХИМ, 1985. - 36 с.

3. Писецкая Н.Ф. К вопросу о подборе питательной среды для культуры ткани женьшеня // Растительные ресурсы. -1970. - т. 6, -№.4. - с. 516-522.

4. Фармакопейная статья предприятия // Биомасса «Панакселк», Biomassa “PanaxelR”, ФСП42. - 2000.

5. Беспалов В.Г., Лиморенко А.Ю., Давыдов В.В. и др. Антиканцерогенные и противоопухолевые свойства препаратов из биомассы Panax Ginseng C. A. Mey и его германийселективных штаммов // Растительные ресурсы. - 1993, т.29.- № 4. - с. 1-13.

6. Беспалов В.Г., Александров В.А., Давыдов В.В и др. Антикацерогенная и ан-тиметастатическая активность культуральных препаратов женьшеня // Все-рос. конф.с междунар. Участием «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (СПб., 2 - 5.06. 1999 г. ). - Спб: Политехника.

- 1999. - с.27

7. Молоковский Д.С. Патогенетические основы применения адаптогенных фитопрепаратов и их биологическая активность при различных патологических состояниях. Дисс. докт. мед. наук. -Санкт-Петербург, 2004. - 347 с.

8. Красноумов А.Н., Жарская В. Д., Слепян Л.И. Опыт клинического применения препарата Панаксел в лечении больных со злокачественными опухолями головы - шеи // Матер. IX Междунар. Съезда «Фитофарм 2005» и конф. молодых ученых Европейского Фитохимического Общества «Растение и здоровье». (СПб., 22-25. 06. 2005 г.). - СПб.: НИИХ СПб ГУ. - 2005. - с. 1417.

9. Слепян Л.И., Кириллова Н.В., Стрелкова М.А., Фролова Н.Ю.

Сравнительные исследования биомассы, активного комплекса и препаратов

штаммов растений семейства аралиевых. Материалы IX Междунар. Съезда

«Фитофарм 2005» и конф. молодых ученых Европейского Фитохимического

Общества «Растение и здоровье». (СПб., 22-25. 06. 2005 г.). - СПб.: НИИХ СПб

ГУ. - 2005. - с. 24-27

MICROELEMENTARYBIOMASS STRUCTURE OF THE POLYSCIAS TISSUE CULTURE

A.I. Spasenkov, M.A. Strelkova, O.M. Spasenkova, L.I. Slepyan, N.V. Kirillova, V.V. Davydov

The present study is devoted to the analysis of microelementary structure and subcellular Ge-distribution in the biomass cell culture of the initial polyscias strain of the ginseng family (Poliscias filicifolia voore ex Fournter, Bailey) cultivated in the standard Muracinge and Scoog agar medium and selective polyscias strain LX-5 which was cultivated in the above medium enriched by hydroxygermatran monohydrate (LX-5).