Ученые сделали новые открытия о распределении биологически активных веществ и антиоксидантной активности таволги

Ученые показали, что химические соединения многолетнего растения таволги распределены в нем неравномерно. В молодых листьях преимущественно накапливались химически активные соединения, а в старых — предшественники полимеров, не участвующих в каких-либо химических реакциях. Кроме того, исследователи показали, что цветки и плоды таволги обладают ярко выраженным антиоксидантным эффектом. Комплекс антиоксидантных молекул препятствует формированию свободных радикалов и, как следствие, разрушению клеток. Понимание характера распределения и накопления биологически активных веществ в растениях таволги позволит в перспективе оптимизировать процессы экстракции и ускорить создание лекарственных препаратов. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecules.

Таволга вязолистная (Filipendula ulmaria) — это многолетнее лекарственное растение, которое используется в традиционной медицине и фармакологии. Так, с XVI–XVII веков таволгу использовали для лечения воспалительных заболеваний. Кроме того, экстракты, настойки и мази на ее основе применяли при подагре, пневмонии, гриппе, головных болях, заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Считается, что лечебные свойства таволги обусловлены наличием биологически активных фенольных соединений, в основе которых лежит спирт, содержащий кольцо из атомов углерода. Комплекс таких соединений включает фенольные кислоты, флавоноиды и дубильные вещества. Однако распределение этих соединений по разным органам растения остается малоизученным, что затрудняет практическое использование таволги в современной фармации и медицине. Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) установили, что вторичные химические соединения в растениях таволги вязолистной распределены неравномерно. Для этого ученые собирали «урожай» на стадии массового цветения и начала плодоношения. Затем из сухого сырья с помощью этанола они выделяли экстракты, отдельные соединения которых разделялись с помощью хроматографии — метода, основанного на том, что разные вещества проходят сортирующую среду с разной скоростью.

Наибольшее количество фенольных соединений содержалось в листьях, цветках и плодах (до 6510-3 г на грамм сухой массы растения), а наименьшее — в стеблях растения. Разные группы флавоноидов и кислот преимущественно накапливались в верхних листьях и цветках, достигая значений 117–16710^-3 г/г. Концентрация дубильных веществ, напротив, увеличивалась от верхушки к нижней части растения. В целом, в молодых листьях, расположенных ближе к соцветиям, присутствовали флавоноиды — соединения с выраженными антиокислительными способностями, а в более старых листьях, наоборот, наблюдалось повышенное содержание соединений, способных образовывать более инертные фенольные полимеры. То есть чем старше лист, тем больше в нем веществ, выполняющих «запасательную» функцию и не участвующих в физиологических реакциях.

Кроме того, исследователи оценили антиоксидантную активность экстрактов из разных частей растения. Антиоксиданты — это соединения, препятствующие образованию свободных радикалов, разрушительных для молекул и структур клеток. Чтобы определить антиоксидантные свойства экстрактов, полученных из разных органов растения, ученые использовали разные подходы. Сопоставление их результатов позволило установить, что максимальным эффектом обладали экстракты из цветков и плодов таволги. Уровень антиоксидантной активности этих органов в 1,5–3 раза выше, чем в экстрактах из листьев растений. Кроме того, ученые измерили антибактериальную активность экстрактов. Для этого они использовали три вида патогенных и непатогенных бактерий и измеряли, как экстракты подавляли рост колоний этих микроорганизмов. Так, на синегнойную палочку, возбудителя внутрибольничных инфекций, влияли экстракты из всех частей растения, за исключением стеблей. На сенную палочку, обитающую в почве и безопасную для человека, эффект оказывали растворы из цветов и плодов, а вот на рост Escherichia coli экстракты таволги влияли весьма слабо. Этот вид бактерии обитает в кишечнике, следовательно, лекарственные препараты на основе таволги не будут влиять на его функции в организме человека.

«Наши исследования, проведенные на базе БФУ имени И. Канта, показали, что таволга характеризуется высоким содержанием антиоксидантов, а экстракты, полученные из различных частей растения, имеют выраженные антибактериальные свойства. Это открывает перспективы для разработки новых лекарственных препаратов на основе таволги, которые могут использоваться в лечении широкого спектра заболеваний», — комментирует исследование заведующая лабораторией «Природных антиоксидантов», кандидат биологических наук, доцент Любовь Скрыпник.

«Изучение неравномерного распределения химических соединений в разных частях растения может помочь определить оптимальный способ его сбора, а также предопределить эффективное использование таволги в медицинских целях. В целом исследование, проведенное на базе лаборатории «Природных антиоксидантов», позволяет расширить наше понимание о потенциальных лечебных свойствах растительных экстрактов и формирует научный «фундамент» для создания новых лекарственных препаратов, способных улучшить качество жизни людей», — рассказывает директор Высшей школы живых систем, кандидат биологических наук Павел Федураев.

Отличительной особенность данного исследования является вовлеченность молодых ученных БФУ имени И. Канта во все этапы реализации проекта. Так, исследование было выполнено при непосредственном участии магистрантки 2-го года обучения программы «Фармацевтическая химия» Савиной Тамары и аспиранта первого года обучения Валерия Лисуна.

Автор: Анна Дегтярь