БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ КАК ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТЬЮ (ОБЗОР)

В обзоре приведены работы по исследованию фитонцидных свойств растений, принадлежащих разным се — мействам, проводимые с момента открытия фитонцидов советскими учеными по настоящее время. Приведены работы и зарубежных ученых. Перечислены растения, обладающие антимикробными свойствами. Показано, против каких патогенных микробов направленно действуют те или иные фитонциды. Дано описание веществ, участвующих в защите от патогенных микроорганизмов. Показана зависимость накопления фитонцидов от условий существования у растений. Авторами сделано предположение о целесообразности проведения исследова — ния на антимикробную активность растения Астрагал перепончатый, Astragalus membranaceus Bunge; а также других растений, произрастающих в Бурятии, до сих пор ранее не изучавшихся.

Ключевые слова: фитонциды, антимикробное действие, патогенные микробы, заболевание, действующие вещества.

E. A. Tanganova, Cand. Sc. Pharmaceutics

BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES OF MEDICINAL PLANTS WITH ANTIMICROBIAL ACTIVITY (A REVIEW)

This review outlines the research work on phytoncide properties of plants belonging to different families, co nducted since the discovery of volatile production by Soviet scientists till present times. The article reveals the works of foreign scientists. The lists of the plants that have antimicrobial properties, a description of the substances involved in protection against pathogens, the dependence of the accumulation of volatile production on living conditions in plants are given in the article. The author made an assumption about the feasibility of a study on the antimicrobial activity of the plant Astragalus membranaceus, Astragalus membranaceus Bunge; as well as on other plants growing in Buryatia, which have not been yet studied.

Key words: volatile, antimicrobial effect, pathogens, disease, active substances.

Введение

Своеобразное явление в растительном мире — фитонцидные свойства растений — впервые обнару — жено в 1928-1930 гг. Б. П. Токиным [49; 50; 30; 52]. Термин ―фитонцид‖ тоже предложен Б. П. Токиным;

в переводе на русский язык ―фитон‖ (греч.) означает растени е, а ―цид‖ (лат.) – свойство убивать. В

настоящее время слово ―фитонциды‖ используется только в русскоязычной литературе [60].

Постоянное и широкое применение антибиотиков и синтетических химиотерапевтических средств привело к ряду осложнений. Поэтому актуальным является разработка оригинальных антимикробных средств иной природы, с новыми свойствами и другим механизмом [49].

В последнее время во всем мире, особенно в США, Германии, Японии, Индии, России и Китае, отмечается повышенный интерес к фитопрепаратам [6]. До недавнего времени фитонциды применяли вместе с сильнодействующими антимикробными препаратами [60; 61]. Фитонциды – активные метабо — литы обменных процессов; их поиск опирается на тысячелетний опыт народной медицины [30; 52]. Способность синтезировать фитонциды является общим свойством для всех растений [19].

Первым этапом в развитии учения о фитонцидах является ряд работ, проведенных в 40-х гг. ХХ в.

российскими учеными [48; 49; 51; 20; 21; 49; 52; 38; 24]. На фитонцидную активность испытывались рас — тения лекарственные и употребляемые в пищу. Токин Б. П. с учениками много внимания уделял изуче — нию летучих фитонцидов лука и чеснока [51]. Делались попытки выделить их в чистом виде. Из некот о — рых растений были разработаны антимикробные препараты: сативин и препарат из бадана предложены для лечения хронической дизентерии [59; 37; 47]. Было показано, что летучие фитонциды чеснока уби — вают в течение 2-3 минут туберкулезную бациллу и другие микробы [51]. Высшие растения, летучие фи- тонциды которых убивают Protosoa, выявлены Б. П. Токиным и его сотрудниками в количестве 282 вида [52]. В отношении фитонцидности были исследованы тысячи видов растений [34]. Исследованиями Н. А. Замошниковой [18], Л. Я. Тихоновой [47], Н. Б. Плаховой [37; 38] была установлена высокая инги — бирующая активность Filipendula ulmaria (L.) Maxim., Clematis angustifolia DС., Padus recemosa (Lam.)

Gilib., Raphanus sativus L., Pinus L. и многих других растений по отношению к кишечным, гнилостным и кокковым бактериям. В последующие годы изучение антимикробных свойств касалось только древес — ных и кустарниковых пород [25; 12; 13].

Отдельные систематические группы не равноценны в отношении фитонцидности [50; 30; 93]. Од-

но из наиболее фитонцидоносных семейств – Cruciferae [82; 70; 11; 83; 79]. Н. Г. Макаренко доказал, что виды, относящиеся к одному роду (таким как Saussurеа, Роtепtillа, Асопitит), в отдельных случаях ха- рактеризуются сходными антимикробными свойствами. Также представители различных родов и с е — мейств не однозначны по особенностям биосинтеза антимикробных веществ [31]. В. С. Никитиной с со — авторами [37] выявлена связь бактериостатической активности растительных фенольных соединений с величиной антиоксидантного потенциала и установлена зависимость от полярности используемого экс — трагента. Видовые особенности изучаемых объектов проявляются в абсолютных величинах активности растительных экстрактов и специфике действия их на микробные тесты.

Е. М. Осборн, Е. Фрирксен и рядом других авторов изучалась флора западноевропейских стран [30], Американского континента [78; 86; 47; 97; 83], Японии [80; 85], Филиппинских островов, [94; 95], Австралии [63; 65; 64; 30], Индии [76; 77; 30].

В литературе [33] приведены экспериментальные данные по использованию растительных экс — трактов против патогенных бактерий: Bacillus, Corynebacterium, Proteus, Staphylococcus [39; 29], Entero — coccus, Klebsiella, Micrococcus, Escherichia, Pseudomonas и дрожжам Candida, Malassezia, Trichosporon [22].

Алтайскими учеными [31] были изучены антимикробные свойства 151 вида, из которых у 79 ви — дов они были изучены впервые. Исследована фитонцидность введенных в культуру лекарственных рас — тений Алтая – Риlsatilla раtепs (L.) Мill., Nереtа sibirica L., Мепthа рiреritа L. Оriganum vulgarе L. и ди — корастущих луков [7; 30]. Были выявлены наиболее активные виды растений по отношению к грамп о — ложительным бактериям – Нуреriсит реrforatum, Аrgimonia pilosa, Роtentilla репsуlvaniса, Р. strigosa, Р. таrtjапоvii, Р. gelidа, Р. сrапtzii, Glycyrrhiza uralensis, Р1еиrоsреrтит иrа1еnsе, Саrит саrvi, Аrсhаngеliса decurrens, Реисedапиm тоrrissопii, Aсопitum 1еисоstотит, Saussarea frо1оvii; по отноше — нию к представителям грибной флоры Sanguisorba officinalis. Весьма устойчива к фитонцидам Esche — richia coli. [80], рост которой ингибирует чеснок. Лимонный сок подавляет активность эвглены.

Таким образом, в статье Н. Г. Макаренко [30] приведены данные для более 50 % видов флоры С и-

бири.

В качестве фитонцидов часто выступает комплекс соединений, вторичных метаболитов. Химиче-

ская природа фитонцидов не всегда выражается в их действии [55].

Характерными представителями фитонцидов являются эфирные масла. Фитонциды пихты убива — ют коклюшную палочку, сосновые фитонциды губительны для палочки Коха и для кишечной палочки. Береза и тополь поражают микроб золотистого стафилококка [55]. Бактериостатическим и бактерицид — ным свойствами обладают биологически активные вещества женьшеня. Пахучие растения: герань, неко — торые виды полыни и многие розы, не являются губительными для микробов [61].

К фитонцидам относятся и те фракции летучих веществ, которые невозможно собрать в заметных

 

 

 

 

 

количествах [30]. Д. И. Писаревым и О. Н. Денисенко изучен состав эфирного масла из хвои и плодов можжевельника, произрастающего на Северном Кавказе [36]. Согласно данным литературы в плодах можжевельника обыкновенного содержатся (в %): — пинен – 33,25; β-пинен – 13,0; мирцен – 28,16; ли — монен – 4,4; сабинен – 10,0; γ-мууролен – 4,22; камфен –3.6; — терпинеол – 0,84; — терпинен, терпинолен,

 

 

-туйен –2,0; ∆3-карен, — терпинолен – 0,84; кариофиллен, β — кадинен, γ –кадинен – 1,5. Масло хвои со — держит — пинен – 57,0; (-)β-пинен – 4,5; камфен, сабинен – 0,1–3; ∆3-карен – 5,3; мирцен – 3,4; — фелландрен – 0,1; лимонен – 0,9. Фунгицидное и антимикробное действие обнаружено у сексвитерпено — вых лактонов (караброн, карпесиолин и др.) [8]. У представителей Ranunculaсеае антимикробные свой — ства связаны с соединениями типа протоанемонина [30]. Он обладает значительным антимикробным действием по отношению ко многим микроорганизмам и очень токсичен для клеток высших организмов.

Литературные данные [16; 88] о природе действующего начала видов семейства Сruciferае сво — дятся к участию в антимикробном эффекте веществ группы изотиоцианатов (горчичные масла).

В качестве сырьевого источника полифенольных соединений перспективны растения сем. Gerani-

aceae и сем. Rosaceae.

Многие из эффективных антимикробных препаратов являются галогенпроизводными ароматиче — ских соединений, в том числе фенольных липидов (ФЛ); они могут быть микробного или растительного происхождения [73; 73; 81; 84]. ФЛ высокотоксичны и трудноразлагаемы в природных системах и по — тому экологически небезопасны [85; 35].

Результаты работы Ю. А. Николаева [34, 35] показали, что ФЛ, не включающие атомы галогенов, как природные, так и их химические модификанты, являются эффективными антимикробными сред — ствами. Их применение безопасно для окружающей среды; они не токсичны и могут быть разрушены микроорганизмами как любые ароматические соединения в процессе окислительной деструкции. ФЛ составляют действующее начало широко распространенных технических антисептиков лизола и детт о — ла. ФЛ обладают избирательной повышенной эффективностью. Ю. А. Николаев показал связь антимик — робной эффективности ФЛ с их гидрофобностью (растворимостью) и с гидрофобностью поверхностных структур клеток микроорганизмов. Наибольшей эффективностью против Staphylococcus aureus с гидро — фильной клеточной стенкой обладает смесь амфифильных ди(оксифенил)-фенил-метанов (15 мг/л). Против Mycobacterium smegmatis, с гидрофобной клеточной стенкой, был более эффективен гидрофоб — ный 2,4-диалкилоксибензол (70 мг/л). Гексилрезорцин (ГР) останавливает развитие грамположительных бактерий при концентрациях 20-50 мг/л, грамотрицательных бактерий – при 65 мг/л, M. smegmatis – при

70 мг/л, дрожжи и грибы – при 300 мг/л. ГР предотвращал прорастание бациллярных спор (25 – 100 мг/л). Он проявляет антимикробную активность в отношении вегетативных клеток и покоящихся форм бактерий при их развитии как в жидких, так и на плотных средах. Исследована зависимость антибакте — риального действия изомеров и гомологов алкилрезорцинов от их числа, расположения и длины алкиль — ных заместителей [35].

Антибиотики кумариновой природы были обнаружены у представителей семейств Umbelliferае, Le-

guminosае, Соmpositае [23; 26]. Несмотря на широкий спектр действия и высокую активность (1–2 мкг/мл) химически чистого аллицина, значительная его токсичность препятствует использованию [16]. Антимик — робные вещества типа аллицина и его аналогов обнаружены только у видов семейства Liliaceaе [16; 71]; их антибиотическая активность может быть обусловлена и алкалоидами, гликозидами, дубильными веще — ствами, эфирными маслами, органическими кислотами, фенольными веществами и т. д.

Среди тритерпеноидов, свободных и гликозилированных, также обнаружено большое число со-

единений, проявляющих антимикробную активность [8]. Одним из важных свойств стероидных спиро — станоловых гликозидов (СГ) является их способность образовывать комплексы со стеринами, благодаря чему они обладают антимикробной активностью [8]. Г. В. Лазурьевским с соавторами [27] было показано, что активность спиростаноловых гликозидов с тремя и более моносахарами (100 мкг/мл) зависит от наличия в агликоне функциональных групп и от вида микроорганизма: Staphylococcus aureus, Escherichia coli и дрожжей рода Candida. Они более высокоактивны по отношению к дрожжам, чем к бактериальным культу — рам. Против грамотрицательных бактерий активность спиростаноловых гликозидов значительно ниже или вовсе отсутствует [80; 81]. Фуростаноловые гликозиды и их агликоны проявляют слабую антибактериаль — ную активность. Изучение бактериальной активности дельтонина (XXVII) и его фуроаналога дельтозида (XXVIII) из растения диоскореи показало, что в концентрации 200 мкг/мл дельтонин в отличие от дельтози — да ингибировал цитохромный участок дыхательной цепи бактериальной клетки Micrococcus lysodeikticus. Дельтозид ингибирует дыхательную цепь бактерии в концентрации на два порядка выше, чем дельтонин, а агликон диосгенин вовсе не ингибирует активность оксидаз [8].

Механизм действия СГ на мембраны прокариот связан с образованием комплекса с белковой фра к-

цией мембран [30]. Предположительно, СГ, действуя как поверхностно активные соединения, выщепля — ют цитохромные белки клетки, что приводит к остановке работы всей дыхательной цепи и торможению активности оксидаз. Изучение антибактериального и фунгицидного действия стероидных гликозидов позволяет предположить, что их токсическое действие связано со способностью к комплексообразов а — нию не только со стеринами мембран, но и с белками и фосфолипидами [2; 69]. Результатом взаимодей — ствия может быть деструкция клеточной мембраны и увеличение ионной проницаемости. Была отмечена способность СГ пиростанолового ряда воздействовать на АТФ-азную активность митохондриальных мембран [45; 5; 75]. Испытание биологической активности неизученных пока видов растений на самых разных макро — и микроорганизмах, а также в системах in vitro, приведет к открытию еще большего числа изопреноидов самых разных типов строения [8].

Действующее начало чистотела большого (Chelidonium majus L.) – четвертичные бензофинантри — диновые алкалоиды [17] – Е. Н. Жукович с соавторами идентифицированы в экстрактах растения: хели — дамин (стилопин) – основной компонент дигидрокоптизин, сангвинарин, хелеритрин, протопин и осно- вание Х6 (М+ 323).

Почти все гликоалкалоиды обладают фунгицидной активностью. Сравнительное изучение фунги-

цидной активности индивидуальных соединений и смесей гликоалкалоидов [68] показало, что главные гликоалкалоиды картофеля – соланин и чаконин проявляют максимальное ингибирующее действие в

смеси; соотношение их в искусственных смесях может колебаться в значительных пределах (от 10 до 90

% каждого). Такого рода синергическое действие присуще и другим аллелохимическим веществам рас — тений, которые в большинстве случаев представлены в них набором близких по строению соединений.

Микробные и вирусные инфекции чаще всего становятся причиной воспалительных заболеваний

верхних дыхательных путей и бронхолегочных заболеваний; в этих случаях используют бактерицидные и бактериостатические растения нескольких фармакотерапевтических групп – аир, береза, зверобой, ка — лендула, шалфей, эвкалипт, дуб, горец змеиный и другие [53]. Хороший эффект да ют кора дуба и оль — ховые шишки. Рекомендуют холодные ингаляции с чесноком, луком, хреном. Помогает масляный экс — тракт багульника.

Специальные исследования по установлению зависимости накопления антибиотиков от условий существования [10] у высших растений немногочисленны [96; 43; 44; 3]. А. А. Абдуллаева (1953), иссле — дуя антимикробные свойства растений Ташкентского оазиса, отмечает, что характер местности накла — дывает заметный отпечаток. Виды, собранные в горах, показывают более высокую активность (в 1,5-2 раза) по сравнению с обитателями равнины. Это же установила И. С. Мелкумян [32] в Армении — анти — биотические свойства растений усиливались по мере увеличения высоты произрастания с приуроченн о- стью максимумов активности к горно-луговому поясу (2500 м). А. Н. Пряжников [39] отметил, что у большинства древесных пород (кедр, пихта, лиственница, рябина), для которых оптимальны лесорасти — тельные условия нижних поясов, происходит снижение фитонцидности на верхнем пределе лесного п о — яса. В пределах изученных районов Горного Алтая [30] виды, произрастающие в условиях опустынен- ной степи и высокогорно-тундрового пояса, характеризуются самой низкой активностью.

Некоторые фитонциды при местном применении стимулируют рост и регенерацию поврежденных

тканей [61].

В целях сохранения истощающихся биоресурсов биологически активные соединения рационально получать, культивируя растительные клетки и ткани растений, особенно редких [8]. Большой вклад даст интродукция. Н. Г. Макаренко [30] установил, что при интродукции антимикробные свойства видов Ну- реriсит реrforatит, Sanguisorbа alpina, Glycyrrhiza uralensis, Реисеdanum morrissonii существенно не ме — няются. У Sanguisorbа officinale обнаружена более высокая активность в культуре, особенно по отноше — нию к представителям грибной флоры.

Фитонциды являются фактором естественного иммунитета растений. В настоящее время всесто — ронне изучается природа реакции микроорганизмов на воздействие внешних химических факторов [34;

40; 17; 40; 4; 54; 66; 72; 89; 58; 67; 57; 54; 9]. Некоторые из микроорганизмов выработали адапти вные

реакции против некоторых видов растений. Фитонциды – участники в теплорегуляции, стимуляторы и ингибиторы прорастания пыльцы растений.

Мы планируем провести исследование на антимикробную активность биологически активных ве-

ществ из растения Астрагал перепончатый, Astragalus membranaceus Bunge. и других растений, произ — растающих в Бурятии [46].

 

Исследование, проведенное аспирантами Университета в Ланзоу [90], показало, что полисахариды и астрагалозиды Астрагала перепончатого имеют сильную инициирующую активность на макрофаги и секрецию интерлейкина — 1β, интерлейкина-6 и — фактора некроза опухоли на фагоцитарной стадии им — мунного ответа, направленной против действия Mycobacterium tuberculosis.

Таким образом, данные литературы свидетельствуют о широкой возможности изыскания среди растений источников высокоактивных антибиотических веществ. Увеличение числа веществ с антиба к — териальной активностью найдѐт применение в медицине и сельском хозяйстве XXI века.

Материал взят из: Журнал «Вестник ВСГТУ». — №4(35). — 2011