Зависимость фармакологической активности экстрактов Artemisia absinthium L. от концентрации ряда тяжелых металлов

Ключевые слова: Artemisia absinthium L., тяжелые металлы, антиоксидантная активность

В настоящее время вызывают определенный интерес исследования в области действия препаратов на основе растительных экстрактов на процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) [4]. Нарушению равновесия естественного баланса системы прооксидант – антиоксидант в организме могут способствовать и тяжелые металлы (ТМ), поступающие в организм по мере использования растительных экстрактов [6]. Токсичность ТМ тесно связана с их физико-химическими свойствами,  их способностью образовывать соединения с рядом функциональных группировок на поверхности или внутри клеток [1]. Например, некоторые из элементов 3d-группы периодической системы (Mo, Cu, Zn, Se, Sr), обладающие биологической активностью,  накапливаясь в определенных количествах,  могут оказывать как фармакологическое, так и токсическое действие на организм [2]. 

Очевидно, что возникает необходимость в проведении комплексных биофизических и биохимических исследований, позволяющих одновременно оценивать зависимость антиоксидантной активности (АОА) экстрактов растения от содержания ТМ в них.

Целью представленной работы является оценка фармакологической активности лекарственного растения  по изменению концентрации конечного продукта ПОЛ в модельной системе и по содержанию ионов ряда ТМ в зависимости от зоны произрастания.

Материал и методы

В качестве объекта исследования была использована надземная часть полыни горькой (Artemisia absinthium L.). Сбор растения осуществляли согласно ранее разработанной и апробированной модели по заданным критериям: мало нарушенная естественная флора с достаточно равномерным насыщением, известная геохимическая и геологическая изученность региона, определенное отдаление от крупных промышленных центров ( рис.1). 

Рис. 1.  Карта сбора образцов  растений и почв по заданным критериям, где пункт  N1 – г. Севан; пункт N2 – Котайкская область, село Фонтан; пункт N3 – г. Степанакерт, северо-восточная пригородная часть; пункт N4 –г.Ереван (Ботанический сад)

Отбор образцов надземных частей растений, а также почв их произрастания осуществляли с учетом среднего значения измеряемых величин на единицу площади сбора. В образцах растений полыни и соответствующих почв были определены концентрации некоторых ТМ (Cu, Zn, Pb, Cr, Mo, Ag) методом атомно-адсорбционной спектроскопии [7].  Содержание ТМ рассчитывали в мг/кг сухой массы. 

Экстракты растений были приготовлены на основе 30, 50, 70 и 96% этилового спирта с использованием экстрактора Сокслета. Фармакологическую активность экстрактов лекарственного растения (ЛР) оценивали по изменению концентрации конечного продукта ПОЛ – малонового диальдегида (МДА), в суспензии эритроцитов [5]. АОА оценена по формуле: 

где A₂₁ – разность концентрации МДА при добавлении соответственно этанола и настойки (мкМоль), A₀ –концентрации МДА контрольной суспензии, без добавок (мкМоль). 

Статистическая обработка результатов экспериментов проводилась по методике [3] с учетом t-критерия Стъюдента, где показатель погрешности не превышает 5%. 

Результаты и обсуждение

Химические элементы, относящиеся к ряду ТМ, распределяются неравномерно с учетом концентрирующей способности самого растения [8]. Поэтому было важно оценить сначала поглотительную способность растений. Для количественного сравнения содержания металла в образцах растений был использован индекс поступления С = С_р/С_п, где С_р и С_п –соответственно концентрации ионов металла  в растении и почве. Анализ полученных результатов выявил закономерности, представленные в таблице. Значение коэффициента С для ионов меди у всех образцов растения колеблется в пределах единицы, кроме образцов N 2 и 4, у которых содержание ионов металла в растении более низкое, чем в почве. Величина коэффициента С для цинка намного меньше единицы, так как у всех образцов ЛР отмечено более низкое значение концентрации ионов данного металла в надземных частях, чем в почве. Значение коэффициента поглощения свинца во всех надземных частях  ЛР  намного превышает единицу, за исключением образца N 4. У образцов N 1, 3 и 4 почти с одинаковым значением ионов хрома в почве наблюдаются весьма отличные друг от друга значения С_р. При низких концентрациях молибдена в почве  содержание его в надземных частях растения во много раз выше, особенно у образца N 3, что отражается и на значении коэффициента С. В данном случае можно говорить о способности растения концентрировать ионы молибдена. Почти аналогичная картина наблюдается и в случае ионов серебра.

Таблица 

Величина коэффициента С (индекс поступления некоторых ТМ) 

в образцах надземных частей полыни горькой 

В последующих экспериментах была выявлена ингибирующая активность опытных образцов на биологическую мишень – суспензию эритроцитов, которая выражалась в количественном изменении концентрации МДА при действии. Известно, что свободнорадикальные реакции могут являться одним из механизмов как антиоксидантного, так и антирадикального действия экстракта полыни горькой [3,9,10]. Общий анализ результатов  показал, что АОА уменьшается в основном при действии экстрактов образцов растений N 3 и N 4, что может быть связано с высоким содержанием ионов молибдена, меди и цинка в ЛР. Также было выявлено, что АОА данных образцов, выраженная в относительных единицах по концентрации МДА, находится в прямой зависимости от концентрации растворителя: повышение процента этилового спирта в экстракте приводит к снижению ингибирующей активности (например, для образца  N 1, рис. 2). 

Рис. 2. Изменения интенсивности ПОЛ в биологической мишени при действии экстрактами образца  N 1

Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют о неоднозначности реакции одного и того же растения полыни горькой на содержание ТМ, что отражается и на их АОА. В большинстве случаев изучаемые образцы растений по значениям индекса поступления накапливают ионы молибдена, меди и цинка, что согласуется с некоторыми литературными данными [2,10]. АОА экстрактов может зависеть как от концентрации ТМ, так и от уменьшения концентрации этанола в экстракте. Вероятно, вещества, обеспечивающие фармакологические свойства полыни горькой, в большей степени водорастворимы. Работа выполнена при финансировании ANSEF Grant 07-NS-biochem-1440.

Поступила 02.08.10

литература

1. Вакаренко Л.П., Матвейчук В.Г., Мовчан Я.И., Шеляг-Сосонко Ю.Р. Накопление растениями Mo, Sr, Cu, Zn, Pb в районах рудопроявлений северного Прибалшахья (Казахстан).  Экология, 1999, 2, с. 18-22.  
2. Гончаров Т.А. Энциклопедия лекарственных растений. М., 2004, т. 2, с. 528.
3. Гроссман С., Тернер Дж. Математика для биологов. М., 1983, с. 383.
4. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов. Успехи современной биологии, 1993, т.113, 4, с. 442-455.
5. Современные методы в биохимии. Под ред. Ореховича В.Н., М., 1977, с. 66-68.
6. Рыжикова И.А., Фархутдинов Р.Р., Сибиряк С.В., Загидуллин Ш.З. Влияние водных извлечений некоторых гепатотропических лекарственных растений на процессы свободнорадикального окисления. Эксперим.и  клин. фармакология, 1999,т. 62, 2, с. 36-38.
7. Шамгунов А.Н., Попов Г.К., Красильников М.Ф. Прямое атомно-абсорбционное опеределение 3d-элементов в биологическом материале. Лабораторное дело, 1989, 1, с. 25-28.
8. Тадевосян А.В., Амбарцумян  А.Ф., Киракосян А.А.  и др., Экспресс-метод диагностики тяжелых металлов. Изв. НАН РА и ГИУА. Сер. ТН, 2008,т. 61, 3, с. 402-406.
9. Lopes-Lutz D., Alviano D.S. et al. Phytochemistry, 2005 May; Vol. 69(8), p. 1732-1738.
10. Radic S., Dogo S., Slavkovic L. J. Nat. Med., 2008 Jul; Vol. 62(3), p. 340-344.

Вопросы, ответы, комментарии