ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. БАВ растений, обладающей антибактериальной активностью
Лекарственные растения представляют с собой богатый источник БАВ и проявляют различную степень активности в отношении микроорганизмов [30; 165]. Формирование микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью делает малоэффективным применение многих антибиотибиотических средств, и поэтому является актуальным для поиска новых антимикробных средств с иными механизмами действия. Источников таких средств являются БАВ ЛР [98] ВОЗ и ряд других международных и государственных организаций объединяют свои усилия по реализации потенциала БАВ растительного происхождения. В настоящее время описано значительное количество ЛР, препараты из которых проявляют антимикробное действие в отношении различных штаммов микроорганизмов [125]. Тем не менее, потенциал ЛР (особенно из Якутии) содержащих БАВ в этом отношении еще не исчерпан.
ЛР способны вырабатывать и накапливать фармакологически активные вещества, оказывающие комплексное действие на организм человека - сахара, гликозиды, флавоноиды, таниды, ирироиды, кумарины, эфирные и жирные масла, алкалоиды и полисахариды, витамины, микроэлементы и другие соединения. Имея сложный химический состав, препараты из ЛР обладают широким спектром действия, низкой токсичностью, мягким комбинированным действием, возможностью длительного применения и отсутствия побочных явлений. Среди БАВ растений одно из первых мест занимают флавоноиды, которые есть практически во всех видах [36]. Интерес исследованию флавоноидов вызван многообразием биологических и фармакологических эффектов, которые эти соединения проявляют в организме человека и животных. Биологическое действие флавоноидов объясняют регуляцией окислительно-восстановительных процессов, стабилизацией клеточных мембран, модуляцией активности ферментов и рецепторов. На сегодня определена его антибактериальная активность. Установленные свойства флавоноидов открывают широкие возможности их использования в качестве лекарственных средств, не оказывающих серьезных побочных эффектов в отличие от синтетических аналогов.
Дроботько В.Г. (1958), Тульчинская В.П. с соавторами (1964), Koutsoudaki C. с соавторами (2005) показали, что антибактериальная активность ЭМ определяется комплексом веществ, входящих в их состав и совместно действующих на микробную клетку. Отдельные компоненты ЭМ действуют на микроорганизмы значительно слабее. Ряд авторов считают, что биологическая активность масла обычно определяется ведущими макрокомпонентами и их соотношением. Комплексные исследования Николаевского В.В. с соавторами (1987) об антимикробной активности 46 ЭМ и их фракций, показали, что, по-видимому, наличие в ЭМ фенольных соединений во многом обуславливает его бактерицидный эффект, но антибактериальная активность ЭМ зависит не только от суммы фенольных соединений, но и от количественного соотношения других фракций. Такой же вывод был сделан в работе Cosentino S. с коллегами (1999). Установлено, что антибактериальный эффект обусловлен главным образом присутствием в маслах кислородсодержащих соединений, причем наиболее сильно антимикробное действие выражено у альдегидов, слабее у спиртов и еще слабее у углеводородов. Группу соединений с очень высокой активностью составляют вещества фенольной природы [100; 115]. Важно отметить, что микроорганизмы при длительном контакте с эфирными маслами практически не вырабатывают к ним устойчивости [58].
В настоящее время, наиболее высокими темпами идет развитие исследований антибактериальной активности наземных растений, прежде всего имеющих пищевое и фармакологическое значение [33; 58; 98; 99; 121].
Kamel с авторами (2015) показали антибактериальную активность ЭМ Artemisia absinthium L. в отношении роста и развития Staphylococcus aureus 25923, Staphylococcus methicillin-resistan и Listeria monocytogenes ATCC 19195. Некоторые ЭМ из ЛР обладают антибактериальной активностью против роста и развития Klebsiella pneumoniae (Gowsiya Shaik et.al., 2014). Различные растительные экстракты обладают антибактериальной активностью в отношении роста и развития Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pneumonia, Staphylococcus aureus. Различные растительные экстракты даже при низких ингибирующих концентрациях обладают антибактериальной активностью против патогенных микроорганизмов: Staphylococcus aureus ATCC 25923, Staphylococcus aureus COL (MRSA), Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, Streptococcus pyogenes ATCC 19615, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 и Salmonella enteritidis ATCC 13076 [129].
СО2-экстракт A. absinthium обладает антибактериальной активностью. Сок, водный экстракт обладают антигельминтными свойствами [68; 73; 109]. ЭМ A. scoparia обладает бактерицидным действием [65]. ЭМ A. cina обладает сильным бактерицидным, противовоспалительным и болеутоляющими свойствами [6]. ЭМ A. frigida обладает антимикробной, антифунгальной, антигельминтной активностью [25-26].
Водное излечение экстракта A. annua обладает бактерицидным эффектом в отношении Staphylococcus aureus [9; 130]. ЭМ A. gmelinii обладает бактериостатическим и бактерицидным действием. Предполагается, что антимикробная активность ЭМ обусловлена присутствием кислородсодержащих соединений, к которым более чувствительна кокковая флора, чем палочковидные бактерии [11; 73].
Метанольные экстракты мяты перечня обладают антибактериальной активностью против роста и развития Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtilis и Staphylococcus aureus [103; 104; 118].
Экстракт из листьев Artemisa Compestris L обладает антибактериальной активностью против роста и развития Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Staphylococcus aureus [131].
Растения из семейства Lamiaceae обладают антибактериальной активностью против Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus [101].
Экстракты выделенные из растений Pinus обладают антибактериальной активностью против роста и развития Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumonia [125].
1.2. Основные группы БАВ растений Якутии: состояние изученности и перспективы и применения
Флора Республики Саха (Якутия) очень богата ЛР и обладает значительными запасами ЛРС, что объясняется разнообразием форм рельефа и типов растительности на обширной территории, а так же расположением в Полюсе Холода. С другой стороны, территория республики в настоящее время не испытывает техногенного и антропогенного пресса, как некоторые районы России и Западной Сибири.
Во флоре Республики известно 1970 сосудистых растений, 575 - мохообразных (444 - листостебельных, 131 - печеночных мхов), 550 - лишайников, 2678 - водорослей и 600 грибов. Установлено, что растения Якутии, приспособившиеся к экстремальным условиям произрастания, характеризуются большим количеством биологически активных соединений, чем те же виды, произрастающие в других условиях [52].
Специфическая способность лекарственных растений состоит в том, что они способны синтезировать большое количество самых разнообразных химических соединений различной природы, зачастую весьма сложных по строению, относящихся к разным классам. Установлено, что лечебными свойствами обладают лишь те из них, для которых характерен биологический потенциал и которые по этому признаку объединяются в категорию БАВ, их иногда называют действующими веществами или фармакологически активными [17; 37;64]. Качественный состав и количество этих веществ зависит от условий произрастания растения, фазы растений, времени сбора, способа сушки, способа хранения и других факторов [16; 39; 61].
С давних времен якуты использовали растения – употребляемых в пищу, народной медицине [63; 80]. В Якутии, начиная с 50-х годов прошлого столетия, начали активно проводить широкие биохимические исследования с целью выявления региональных особенностей в химическом составе и питательной ценности местных кормовых растений. Основной уклон исследований приходился на белково-углеводный обмен растений и их микроэлементный и минеральный состав, вопросам физиологии, а также биосинтеза БАВ в растениях — витаминов, алкалоидов, сапонинов, танидов и других соединений. Последние работы непосредственно примыкают к изучению лекарственной флоры Сибири, составной частью которой является Якутия [59; 62; 95].
Работы, посвященные по изучению БАВ в растениях, носили в основном поисковый характер. Тем не менее, они характеризуют растения в условиях вечной мерзлоты и полюса холода, представляют несомненный научно-практический интерес. Кроме того, получены данные о фармакологических, токсикологических и фитонцидных свойствах местных растений. Были собраны к тому моменту значительные материалы об эмпирическом опыте лечебного использования растений в якутской народной медицине.
Очень большой вклад в изучении флоры, растительности, растительных ресурсов, в том числе ЛР по их практическому применению внес М.Н. Караваев (1942).
Началу, следующему новому этапу, по экспериментальному изучению ресурсов ЛР Якутии положил профессор А.Д. Егоров (1954). В этой работе на большом фактическом материале впервые показал высокую С-витаминную и каротинную активность растений якутской флоры. Многие растения, как пишет А.Д. Егоров, оказались природными концентратами аскорбиновой кислоты.
В цикле работ В.П. Самарина (1962, 1965а, 1966) и А.А. Макарова (1959, 1962, 1965, 1969) довольно подробно освещена картина алкалоидности растений Якутии, преимущественно ее центральных районов. По изучению содержания алкалоидов в растениях Северо-Востока республики посвящены работы А.А. Макарова и Н.Н. Сазонова (1965). Разбирая качественные и количественные показатели алкалоидности отдельных растений, они пришли к однозначному выводу о том, что природные условия Якутии вопреки всяким прогнозам более или менее благоприятствуют биосинтезу в растениях органических оснований.
Из БАВ, вырабатываемых растениями, немалый интерес для медицины представляют сапонины. Как известно, они применяются в качестве отхаркивающего, слабительного, мочегонного средств, а также при ревматизме, золотухе, экземах и т.д. Содержание их в растениях Якутии было изучено В.П. Самариным (1965б).
Помимо перечисленных работ в области химизма местных ЛР получены новые данные относительно содержания ЭМ и флавоноидов [54], танидов [49], кумаринов [50].
В настоящее время наиболее изучены флавоноиды растений семейства березовых, гречишных, розоцветных, бобовых, рутовых, сложноцветных. Интерес к этим природным соединениям еще более возрастает благодаря тому, что они при своей фармакологической активности, не обладают токсическим действием.
Флавоноиды приобретают все большее значение в медицине (Макаров, 1989). Они находят применение при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза, автоиммунной реакции. Язвы двенадцатиперстной кишки, эритем, возникающих после облучений, а также при заболеваниях печени и желчного пузыря. Некоторые флавоноиды обладают эстрогенной, антимикробной и Р-витаминной активностью, т. е. оказывают укрепляющее и регулирующее действие на стенки капиллярных сосудов.
Работы А.А. Макарова и Л.А. Дубовника (1974) по анализу содержания флавоноидов 127 видов, представляющих 33 семейства. Показало положительную реакцию на искомое вещество дали 96 видов из 29 семейств. Судя по интенсивности реакции, флавоноиды в большом количестве содержат 30 видов, в том числе аконит Кузнецова (цветки), борщевик рассеченнолистный (листья), борщевик даурский (плоды), валериана лекарственная (листья, цветки), гвоздика розоцветная (цветки), герань луговая (листья, цветки), донник лекарственный (цветки), иван-чай узколистный (цветки), кровохлебка лекарственная (цветки), первоцвет мучнистый (цветки), толокнянка боровая (листья), щавель пирамидальный (стебли, цветки) и другие.
Кумарины широко распространены в растительном мире, особенно среди представителей семейства зонтичных, рутовых, бобовых. Приятный запах свежего сена как раз обусловлен присутствием в нем кумаринов.
Кумарин образует много производных. К настоящему времени выявлено свыше 150 его природных соединений. Из этой группы наиболее важными для медицины оказались фурокумарины.
Чаще и больше всего кумарины содержатся в корнях, коре и плодах растений (от 0,2 % до 10 %). В одном растении может встречаться 5-10 различных кумаринов.
Кумарины обладают антиоагулирующими свойствами дикумарала, благодаря чему он применяется для лечения тромбоза и контролирует действие витамина К [52].
Некоторые кумарины (эскулин, эскулягин и другие) обладают P-витаминной активностью – влияют на тканевую проницаемость и прочность кровеносных сосудов. Ряд фурокумаринов отличается фотосенсибилизирующей активностью – повышает чувствительность кожи к ультрафиолетовому облучению (солнечной радиации). При этом наблюдается интенсивная пигментация кожи и сильные ожоги. Это свойство фурокумаринов используют при лечении витилиго (лейкодермии). Производные кумаринов и фурокумаринов обладают инсектицидным, антибактериальным и антигрибковым действием, сильным действием на центральную нервную систему, сосудорасширяющим и спазмолитическим свойством.
Дубильные вещества в большем или меньшем количестве встречаются почти во всех растениях. Играя довольно активную физиологическую роль в обмене веществ и процессах выделения внутриклеточной энергии. Они, кроме того, служат защитными веществами растений, так как оказывают губительное действие на большинство грибов и бактерий, поражающих высшие растения [53].
Таниды встречаются в различных органах растений, находясь в клеточном соке в виде растворов. После отмирания клеток и тканей огни пропитывают клеточные стенки. При соприкосновении с воздухом под действием особых ферментов дубильные вещества окисляются и переходят в нерастворимые вещества коричневого или красно-бурого цвета, называемые флобафенами [52].
Дубильные вещества используют в самых различных производствах: текстильном, авиационном, кожевенном, пластмассовом, фармацевтическом и т.д. В медицинской практике растительные материалы, содержащие таниды, применяются как вяжущие и противовоспалительные средства при желудочно-кишечных заболеваниях, для полоскания горла, при различного рода воспалительных процессах. Такое специфическое действие танидов основано на образовании на слизистых белковых оболочках пленки, препятствующей дальнейшему воспалению [49; 51].
Раствор танидов дает осадки также с алкалоидами, гликозидами и тяжелыми металлами, на этом основано применение отваров дубильных растений при отравлениях этими веществами.
По содержанию дубильных веществ наиболее выделяются семейства гречишных, буковых, ивовых, сосновых, розоцветных и других. Главными дубителями являются виды дуба, ели, лиственницы, ивы, горца, скумпии, кермека и другие [49; 51].
Сапонины разрушают (гемолизируют) красные кровяные тельца и поражают кроветворные органы, что вызывает смертельное отравление животных и человека. Но когда сапонины попадают в организм через рот, то они ведут себя совершенно по-иному: не проявляют своих токсических свойств, при этом даже значительные количества их не вызывают отравления. Это объясняется тем, что здоровым неповрежденным кишечником они не всасываются. Поэтому некоторые сапониноносные растения употребляются в пищу и идут на корм скоту, например: сахарная свекла, шпинат, листья примулы, кормовая свекла и другие.
Вдыхание порошка сапонина производит сильное раздражение слизистой оболочки носа, горла, рта и вызывает обжигающее ощущение, чихание и отделение [49]. Сапонины обладают и другим интересным свойством — в их присутствии растительные и животные клетки приобретают повышенную проницаемость для некоторых ядов и лекарственных веществ, что необходимо учитывать при употреблении лечебных препаратов, приготовленных из растительного сырья.
Обычно для оценки сапониноносного сырья определяют гемолитический индекс. Гемолитическим индексом называется наименьшая концентрация раствора, или вытяжка из сырья, которая вызывает полный гемолиз эритроцитов; расчет ведется на один грамм испытуемого вещества.
Многие сапониносные растения применяются в медицине для лечения различных заболеваний: ревматизма, золотухи, экзем; применяются как мочегонное, слабительное средство. Но наибольшее значение в медицине имеют сапонины, обладающие отхаркивающим действием. Использование таких растений, как синюха, истод в медицинской практике освободило нашу страну от необходимости ввоза из-за границы ипекакуаны и сенеги, не произрастающих в нашей стране. Считают, что наряду с перечисленным свойствам сапонины имеют перспективы применения при сердечно-сосудистых заболеваниях, злокачественных новообразованиях, лучевой болезни. Сапонины некоторых растений проявляют седативное, возбуждающее и тонизирующее действие. Все это повысило интерес к изучению сапонинов и растений, их содержащих [53].
Небезынтересно упомянуть и о применении сапонинов в парфюмерии для повышения очищающей способности зубных паст и других парфюмерных средств. Сапонины кроме того кладут в халву, пиво, шипучие лимонады и различные изделия пищевой промышленности для получения пористых и пенящихся масс.
Гликозиды содержатся в небольших количествах в плодах, коре, корнях растений, а также в листьях. Нередко в одном и том же растении встречается 2 и больше гликозида. Гликозиды обычно находятся в клеточном соке в виде раствора. При разрушении растительных клеток (например, при измельчении растений) гликозиды приходят в соприкосновение с ферментами, расщепляющими их, особенно в присутствии воды, и легко подвергаются гидролизу. В виду легкой разлагаемости гликозиды, первоначально имевшиеся в растениях, могут быть не обнаружены в приготовляемых из растений лекарствах. Легкая разлагаемость гликозидов затрудняет выяснение их химической структуры. Чтобы сохранить в растении гликозиды неизменными и готовить полноценный лекарственный препарат, необходимо задержать действие ферментов, иными словами, инактивировать их. Для этого растительный материал помещают в сосуд с парами спирта, хлороформа и эфира. Можно также высушить сырье в сушильном шкафу при температуре +40 - +60 градусов [49].
Гликозиды и гликозидоносные растения находят в медицине разнообразное применение. Среди них по значимости на первое место можно поставить гликозиды так называемой сердечной группы. Оно довольно широко распространено в растениях семейства норичниковых (наперстняка), лютиковых (горицвет), лилейных (ландыш), крестоцветных (желтушник).
Количественное определение сердечных гликозидов очень сложно, поэтому для определения качества лекарственного сырья и силы его действия на организм пользуются методом биологической стандартизации. При этом определяют наименьшую дозу препарата, вызывающую остановку сердца лягушки или кошки в течение часа. Называют ее лягушачьей единицей действия (ЛЕД) или кошачьей единицей действия (КЕД).
В медицине применяются обычно не гликозиды, в чистом виде выделенные из растения, а различные галеновые и новогаленовые препараты (настои, настойки и т.д.). В этих препаратах не один только гликозид, а «букет» веществ, иначе говоря, действует гликозид вместе с сопутствующими веществами, находящимися как с ним, так и друг с другом в определенных химических взаимоотношениях, что дает лучший фармакологический эффект.
Большое значение имеют и гликозиды, оказывающие благоприятное действие на дыхательные пути, почки, мочевые пути. А также обладающим мочегонным и слабительным действием. Они содержатся, например, в листьях толокнянки, в семенах миндаля, в плодах жостера, в корнях ревеня, в листьях алоэ и других [49].
Алкалоиды по органам растения распределены неравномерно. Преимущественное накопление алкалоидов наблюдается в хинном дереве - в коре, в аконитах, василистниках – корнеклубнях и корневищах, в табаке - в листьях, в маке - в коробочке. Обычно алкалоиды сконцентрированы в клеточном соке в виде солей органических кислот: яблочной, щавелевой, виной, уксусной, молочной и другие. В одном растении за редким исключением содержится несколько разных алкалоидов. Например, в опии мака найдено 40 индивидуальных оснований, среди которых сильно отличающиеся по своей химической структуре (морфин и наркотин). Редко один и тот же алкалоид может встретиться в нескольких растениях, принадлежащих, даже к разным семействам.
Содержание алкалоидов колеблется от сотых долей процента до 1-2 %, и только как редкое исключение они встречаются в больших количествах (5-10 %).
Распределение алкалоидоносных растений между ботаническими семействами неравномерно. В некоторых семействах как осоковые, злаковые, розоцветные, ивовые, первоцветные их совсем мало или почти нет, а в других семействах как лютиковые, маковые, пасленовые, бобовые и других богато представлены алкалоидами. Во флоре России число алкалоидоносных видов в XX веке, из которых выделены индивидуальные основания, достигло 600-700.
Количественный и качественный состав алкалоидов сильно варьирует в зависимости от географических, климатических, экологических условий, а также связан с фазами индивидуального роста и развития растений [49].
В отечественной флоре существует целая группа алкалоидоносных растений, которые являются ценным сырьем для производства различных лечебных препаратов. Содержание этих соединений в растениях часто колеблется в зависимости от климатических условий, времени сбора, этапов биологического развития растений, специфики его выращивания. Однако в большинстве случаев наибольшее содержание алкалоидов определяется в период бутонизации и цветения растительных объектов. Оно варьирует от совсем незначительных количеств (следы алкалоидов) до 2-3% от всей массы сухого растительного сырья.
По состоянию на 1 января 1975 года около 40 наименований ЛРС содержащих алкалоиды, были включены в Государственный реестр, а с 2003 г включает 92 вида из флоры Якутии.
В настоящее время известно более 2000 эфиромасличных растений. Содержание ЭМ в растениях зависит от ряда причин, касающихся особенностей биологического развития растительных видов, климатических условий, и поэтому колеблется от следов до 18-20% массы сухого лекарственного сырья (обычно 2-3%).
ЭМ скапливаются в так называемых эфиромасличных железках, находящихся в особых железистых волосках на поверхности стеблей, листьев, цветков или в особых вместилищах внутри органов растений. Распределение ЭМ по органам неравномерное. Наиболее богаты ими цветки и плоды. Однако имеется ряд растений, у которых они находятся в подземных органах (аир, гравилат, валериана и другие).
В химическом отношении ЭМ представляют собой смесь летучих веществ: углеводородов, спиртов, альдегидов, кетонов, фенолов, кислот, сложных эфиров, окислов, лактанов. Редко они состоят из одного или двух компонентов. По внешнему виду представляют прозрачные, легкоподвижные жидкости, бесцветные или окрашенные в той или иной цвет. При стоянии на воздухе густеют или темнеют. Хорошо растворяются в спирте, эфире, хлороформе, сероуглероде, в жирных маслах и других растворителях.
Качественный состав и количество ЭМ в растениях сильно варьирует в зависимости от вида растений, органов и фаз развития и их условий обитания (от 0,001 % до 26 % на сухое вещество). Наибольшее содержание, как правило, приурочено к фазе цветения. Душистыми растениями особенно богаты тропики, с удалением от которых как богатство флоры (видовое) вообще, так и число эфиромасличных растений сильно падает.
ЭМ сильно действуют на животный организм. Этим объясняется их применение в медицинской практике. Эвкалиптовое и мятное масла, например, употребляются при лечении болезней горла, кипарисовое масло – при заболевании коклюшем, анисовое масло – как отхаркивающее средство, хеноподиевое масло – против глистов. С большим успехом применялись при лечении ран пихтовый бальзам, высшие фракции ЭМ.
ЭМ служат сырьем для парфюмерной, мыловаренной, ликероводочной, кондитерской и консервной промышленности [49].
В настоящее время в медицинской практике важное место принадлежит лекарственным средствам растительного происхождения, так как они обладают широким спектром биологического действия, что позволяет использовать их для профилактики и лечения многих заболеваний.
Лекарственные средства, получаемые из растений (фитопрепараты), входят более чем в 85 фармакотерапевтических групп лекарственных средств и в большинстве своем не имеют равноценных синтетических заменителей [16].
В лекарственной терапии некоторых заболеваний используют преимущественно именно препараты растительного происхождения [16].
Экспериментальное изучение ЛР якутского региона предпринято только в последние два - три десятилетия. Оно носило, как мы видели, преимущественно поисковый характер. Основная ценность этих работ состоит в том, что они показали перспективность дальнейших поисков и практического использования местных лекарственных растений [52].
Огромные резервы БАВ ЛР не исчерпаны, и особенно это касается флоры Сибири, Дальнего Востока и Якутии, которая изучена относительно мало, по сравнению с флорой других регионов страны.
