Содержание сахарозы в отварах некоторых эндемичных лекарственных растений Туркменистана



Исследования в области фитотерапии привлекают внимание все большего круга ученых. Уникальные свойства лекарственных растений открывают перспективу получения большого количеств высокоэффективных препаратов для лечения самой различной патологии [4, 5, 12, 19, 22, 23]. Многокомпонентность препаратов из лекарственных растений интенсифицирует поиск «ведущих» молекул, влияющих на те или иные функции организма человека и животных.

Сахароза — самый распространенный в природе дисахарид, кристаллическое вещество, не имеющее цвета, с температурой плавления 160 ᵒС. Химическая формула сахарозы С12Н22О11. В отличие от глюкозы у сахарозы не проявляются альдегидные и кетоновые свойства. Сахароза является наиболее важным из образующихся в растениях олигосахаридов, в форме которого связанный углерод и энергия транспортируются по всему растению [17, 21]. Сахароза образуется при фотосинтезе в хлоропластах, в цитоплазме фотосинтезирующих клеток из УДФ-глюкозы и фруктозо-6-фосфата и мезофильных клетках листьев [32]. Как только она синтезирована, она перемещается в ткани растения. Транспорт сахарозы происходит через флоэму и не требует затрат энергии, так как ее концентрация в исходных листьях намного выше, чем в апопластах [20]. Транспорт сахарозы не требует затрат энергии, так как ее концентрация в исходных листьях намного выше, чем в апопластах. Сахара включаются в метаболизм растений как структурный компонент и источники энергии [2, 18].Такие сахара как сахароза имеют двойную функцию — как транспортируемые углеводы и как сигнальные молекулы, регулирующие экспрессию генов и процесс развития растений [1, 7]. В отличие от глюкозы у нее не проявляются альдегидные и кетоновые свойства [11, 21]. Например — для максимального наращивания клеточной биомассы (каллусной ткани) каллизии душистой (Callisia fragrans) in vitro сахароза наиболее эффективна. При 4 %-ой концентрации глюкозы в среде скорость роста каллусов замедляется по срав-нению со скоростью роста каллусов, выращиваемых в присутствии 2 % и 3 % сахарозы [13, 24]. В данном случае сахароза выступает как регулятор роста каллусных клеток.

Сахароза в большом количестве содержится в ряде овощей и фруктов [30], входит в состав лекарственных растений, например, одуванчика, подорожник, тысячелистника, манжетки, вероники [25]. Однако нами не найдено сведений о содержании сахарозы в отварах лекарственных растений, особенно в контексте их иммуномодулирующей активности.

Целью настоящего исследования являлось одновременное определение содержания сахарозы в отварах некоторых лекарственных растений Туркменистана и иммуномодулирующей активности последних.

Материалы и методы исследования. Содержание сахарозы определяли в отварах из следующих лекарственных растений (ЛР) — ферулы вонючей (Ferula assa foetida L.; ФВ), корня солодки голой (Glycyrrhisa glabra; СГ), рубленой хвои можжевельника туркменского (Juniperus turcomanica; МТ), рубленых цветов и колючек верблюжьей колючки (Alhagi persarum; ВК), сухих листьев стевии (Stevia rebaundiana, СТ). Указанные растения, расфасованные в бумажные пакетики по 40 гр, были получены в Государственном институте лекарственных растений АН Туркменистана.

5 % отвары ЛР (infusum ex 10:200) готовили в соответствии с требованиями Фармакопеи (1991) [31] по прописи для Juniperus communis L. [26] в день проведения эксперимента.

Содержание сахарозы (СХ) в отварах ЛР определяли рефрактометрическим способом на рефрактометре RFM 712 (Великобритания). Результаты выражали в бриксах — символ °Bx (международная единица измерения сахарозы). При проведении исследования поддерживали стационарный уровень температуры отвара и окружающей среды 23–24 °С.

Об иммуномодулирующей активности фитопрепаратов судили по их способности модулировать функциональную активность лейкоцитов крови практически здоровых лиц, а именно — по способности лейкоцитов к миграции из стеклянного капилляра in vitro. Была исследована миграционная активность лейкоцитов 70 практически здоровых лиц обоего пола в возрасте от 18 до 45 лет (в среднем 27,9±1,5 лет) по оригинальной методике одного из авторов [28].

Результаты исследования. Как показали исследования, в 5 % отварах изученных ЛР имеется сахароза, содержание которой существенно колеблется в зависимости от вида растения (табл.1). Максимальное количество сахарозы содержится в отваре МТ (11,25±1,4 Bx), минимальное — в отваре ФА (2,0±0,06 Bx) (различие математически достоверно, p<0,01). Против ожидания низкая концентрация сахарозы выявлена в 5 % отваре из листьев СТ (4,2±0,9 Bx).

Таблица 1

Содержание сахарозы в отварах лекарственных растений

№п/п	Название лекарственного растения	концентрация сахарозы (Bx)	температура отвара (TºC)
1.	Можжевельник туркменский (Juniperus turcomanica)	11,25±1,49**	23,5
2.	Верблюжья колючка (Alhagi persarum)	9,0±1,9*	23,5
3.	Солодка голая (Glycyrrhiza glabra L.)	7,8±1,3*	23,4
4.	Стевия (Stevia rebaundiana)	4,2±0,9*	23,4
5.	Ферула вонючая (Ferula assa foetida L.)	2,0±0,1	23,5

Примечание: * — p<0,05, ** — p<0,01 по отношению к минимальной концентрации сахарозы (отвар ФА).

Важнейшим свойством сахарозы является ее участие в процессах анаэробного гликолиза, в результате которого выделяются молекулы молочной кислоты и аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) [2]. АТФ является основным источником энергии для всех обменных и энергоемких процессов в организме не только растения, но и млекопитающих [35]. Сахароза вовлечена во многие метаболические и сигнальные процессы растений [3,10,13, 14, 15]. Он является одним из важнейших веществ, регулирующих функциональную активность иммунной системы растений [2,6,9,16]. В этой связи представляет интерес влияние отваров лекарственных растений с известной концентрацией сахарозы на функциональную активность иммунокомпетентных клеток человека.

Мы исследовали способность 5 % отваров СГ, МТ, ВК, СТ и ФА модулировать миграционную активность лейкоцитов крови человека in vitro.

В результате было установлено, что отвары исследованных растений независимо от концентрации в них сахарозы способны модулировать миграцию лейкоцитов практически здоровых лиц (ПЗЛ) из стеклянного капилляра (рис. 1).

Рис. 1. Значения индекса миграции лейкоцитов (ИМЛ) и концентрация сахарозы (САХ) в зависимости от вида отвара ЛР

То есть, отвары растений с высокой концентрацией сахарозы способны как стимулировать (например, отвар СГ), так и тормозить (например, отвары МТ, ВК) миграцию лейкоцитов крови, но в разном проценте случаев. Структура модуляций величины ИМЛ в присутствии отваров лекарственных растений представлена на диаграмме (рис.2).

Рис. 2. Структура модуляций величины ИМЛ (в %) в присутствии отваров лекарственных растений

На диаграмме хорошо видно, что фитопрепараты в разном проценте случаев тормозят или стимулируют миграцию лейкоцитов. Если отвар ферулы тормозит миграцию лейкоцитов в 24, 2 % случаев, то отвар солодки в 6 %, отвар верблюжьей колючки в 10 %, стевии — в 29,5 % случаев, но отвар можжевельника тормозит миграцию в 77 % наблюдений. Отвары ферулы, солодки и верблюжьей колючи в максимальном числе случаев (от 63 до 84 %) вообще не оказывают влияния на миграционную активность лейкоцитов крови человека. Однако четкой зависимости величины ИМЛ от концентрации сахарозы в отваре ЛР нами не выявлено.

Известно, что содержание сахарозы в тканях растения прямо коррелирует с его иммунной резистентностью [2, 8, 19]. Сахара представляют собой основной субстрат, обеспечивающий энергию и структурный материал, необходимый для осуществления растением защитных реакций. Они выступают в качестве как инициаторов, так и ингибиторов оксидантных стрессов [3, 13, 14]. В настоящее время допускают, что сахароза может работать как сигнальная молекула, взаимодействующая с гормональной сигнальной сетью, регулирующей иммунную систему растения, определяя тем самым его ответ на внешний стимул [8, 18]. В процессе приготовления отвара растения (в нашем случае лекарственного) в него переходят водорастворимые молекулы сахарозы. Последние, возможно, являются сигнальными молекулами, обеспечивающими (в качестве лиганда) взаимодействие молекул, входящих в состав отвара, с рецепторами лейкоцитов крови и определяющими характер их реакции на присутствие чужеродности.

Исследования в этом направлении мы считаем перспективными, и они будут продолжены.

Литература:

1. Baier M., Hemman G., Holman R., Corke F., Card R., Smith C., Rook F., Bevan M. W. (2004), Characterization of mutants in Arabidopsis showing increased sugar-specific gene expression, growth, and developmental responses.// Plant Physiol, 134, 81–91.
2. Bolouri Moghaddam, Mohammad Reza; Van den Ende, Wim Sugars and plant innate immunity //Journal of Experimental Botany (2012), 63(11), 3989–3998 CODEN: JEBOA6; ISSN: 0022–0957.
3. Floryszak-Wieczorek J, Arasimowicz M, Milczarek G, Jeleґn H, Jackowiak H (2007) Only an early nitric oxide burst and the following wave of secondary nitric oxide generation enhanced effective defence responses of pelargonium to a necrotrophic pathogen. New Phytol 175:718–730
4. Ghosh S, Subudhi E, Nayak S.: Antimicrobial assay of Stevia rebaudiana Bertoni leaf extracts against 10 pathogens plant materials and microorganisms determination of minimum inhibitory concentration (MIC). Int J Integrative Biology 2, 27–31 (2008)
5. Hajdari A, Mustafa B, Nebija D, Miftari E, Quave CL, Novak J Chemical Composition of Juniperus communis L. Cone Essential Oil and Its Variability among Wild Populations in Kosovo.// hem Biodivers. 2015 Nov;12(11):1706–17. doi: 10.1002/cbdv.201400439.
6. Horsfall JG, Diamond AE (1957) Interactions of tissue sugar, growth substances, and disease susceptibility. Z Pflanzenkr Pflanzens- chutz 64:415–421
7. Hummel M, Rahmani F, Smeekens S, Hanson J (2009) Sucrose-mediated translational control.// Ann Bot 104:1–7
8. Iwona Morkunas, Lech Ratajczak The role of sugar signaling in plant defense responses against fungal pathogens //Acta Physiol Plant (2014) 36:1607–1619
9. Jayaraman S, Manoharan MS.: In-vitro antimicrobial and antitumor activities of Stevia rebaudiana (Asteraceae) Leaf Extracts 7, 1143–1149 (2008)
10. Jyan-Chyun Jang, Patricia León, Li Zhou, and Jen Sheenl Hexokinase as a Sugar Sensor in Higher Plants // The Plant Cell, Vol. 9,5–19, January 1997 O 1997 American Society of Plant Physiologists
11. Krasimira Tasheva and Georgina Kosturkova The effect of sucrose concentration on in vitro callogenesis of golden root –endangered medicinal plant// Scientific Bulletin. Series F. Biotechnologies, Vol. XVIII, 201464, CD-ROM ISSN 2285–5521, ISSN Online 2285–1372, ISSN-L 2285–1364
12. Mohammadi-Sichani M.: Effect of different extracts of Stevia rebaudiana leaves o Streptococcus mutants growth. J Med Plants Res 6, 4731–4734 (2012)
13. Morkunas I, Bednarski W (2008) Fusarium oxysporum induced oxidative stress and antioxidative defenses of yellow lupine embryo axes with different level of sugars. J Plant Physiol 165:262–277
14. Morkunas I, Gmerek J (2007) The possible involvement of peroxidasein defense of yellow lupine embryo axes against Fusarium oxysporum. J Plant Physiol 164:185–194
15. Morkunas I, Naroz_na D, Nowak W, Samardakiewicz W, Remlein- Starosta D (2011) Cross-talk interactions of sucrose and Fusarium oxysporum in the phenylpropanoid pathway and the accumulation and localization of flavonoids in embryo axes of yellow lupine. J Plant Physiol 168:424–43
16. Rampitsch C, Bykova NV (2012) Proteomics and plant disease: advances in combating a major threat to the global food supply. //Proteomics 12:673–690
17. Stokes ME, Chattopadhyay A, Wilkins O, Nambara E, Campbell MM (2013) Interplay between sucrose and folate modulates auxin signaling in Arabidopsis. Plant Physiol 162:1552–1565
18. Tuteja N., Sopory S. K. (2008). Chemical signaling under abiotic stress environment in plants. Plant Signaling & Behavior. 3(8). 525–536.
19. Vahid Rowshan Chemical composition, antioxidant and antimicrobial activities of essential oil obtained from Ferula assa-foetida oleo-gum-resin: Effect of collection time// Food Chemistry 138(4):2180–7, June 2013
20. Varki A., Cummings R., Esko J., Freeze H., Stanley P., Bertozzi C., Hart G., Etzler M. Essentials of glycobiology (неопр.). — Essentials of Glycobiology. — Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2nd edition, 2008. — ISBN 0–87969–770–779.
21. Wind J, Smeekens S, Hanson J (2010) Sucrose: metabolite and signaling molecule. Phytochemistry 71:1610–1614
22. Ziba Alipour,Poroshat Taheri &Nasrin Samadi Chemical composition and antibacterial activity of the essential oils from flower, leaf and stem of Ferula cupularis growing wild in Iran //Pages 483–487 | Received 06 Jul 2013, Accepted 11 May 2014, Published online: 04 Dec 2014
23. Агаджанян А. А. Гипогликемическая и гиполипидемическая активность экстракта листьев Salvia officinalis l.// Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) # | Биологические науки 5 биологические науки 12 (21), 2015, стр.
24. Булатова А. А., Шапчиц М. П., Юрин В. М. Влияние сахарозы и глюкозы на показатели роста и содержание углеводов в каллусной культуре Саllisia fragrans// Труды БГУ, 2011, том 6, часть 2 стр.33–38. Физиология растений Белорусский государственный университет, М
25. Живетьев М. А., Граскова И. А., Поморцев А. В., Войников В. К.
    Содержание воды и сахаров в листьях лекарственных растений в течение вегетации// Journal of stress physiology & biochemistry Vol. 7 No. 4 2011, стр. 70–79.
26. Машковский М. Д. Лекарственные средства, том 1, Медицина:Москва, 1973, Стр.398.
27. Плескановская С. А. Клеточный и гуморальный иммунный ответ при кожном лейшманиоза (экспериментальные исследования и наблюдения на больных)// Автореф. дисс. к.м.н., Москва, 1982, стр. 20
28. Покровский А. А. (ред.) Химический состав пищевых продуктов Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов. — М.: Пищевая промышленность, 1976. — 227 с. 5.
29. Трофимова О. И., Ларская И. А., Горшкова Т. А. Некоторые эффекты олигосахаринов в гетерологичных системах //«Экспериментальная биология растений: фундаментальные и прикладные аспекты», Материалы конференции18–24 сентября 2017 г., Крым, Судак, стр. 334.
30. Фармакопея СССР. Изд. 11. Вып.2. — М.: Медицина. — 1990. — 398 с.
31. Филипцова Г. Г., Смолич И. И. Основы биохимии растений курс лекций, Минск БГУ, 2004. 22, 23 стр.