Введение к работе
Актуальность темы. Фармацевтическая практика постоянно требует увеличения ассортимента и количества лекарственного растительного сырья (ЛРС) для получения новых эффективных лекарственных препаратов. Расширение ассортимента ЛРС возможно за счет внедрения в медицинскую практику растений народной медицины и, прежде всего, видов, систематически близких к официнальным. С этой точки зрения значительный интерес представляют растения рода хвощ.
Род хвощ Equisetum L. по оценкам современных систематиков насчитывает до 35-38 видов травянистых растений. На территории Российской Федерации, по разным данным, род Equisetum L. представлен 12-15 видами, 10 из них произрастают в Сибири. Многие вопросы систематики рода являются спорными и в настоящее время трактуются различными ботаническими школами по-разному. Кроме того, до настоящего исследования химический состав значительного количества видов флоры Сибири оставался неизученным, а из всего рода хвощ только 1 вид является официнальным лекарственным растением - хвощ полевой Equisetum arvense L. В то же время большинство хвощей на протяжении длительного времени успешно используются коренными народами для лечения различных заболеваний. Несмотря на это, виды хвоща, близкие официнальному по систематическому положению и морфологическим признакам, до сих пор не используются в медицинской практике.
Информация о качественном составе биологически активных веществ (БАВ) рода хвощ носит фрагментарный характер. Химическая характеристика большинства видов неполная, а у некоторых представителей рода отсутствует. Наиболее изучен фенольный комплекс хвоща полевого, произрастающего в Европейской части России, Польше и Японии; значительное число видов флоры Сибири не изучены.
С точки зрения химического состава род хвощ представляет особый интерес. Фенольные соединения некоторых видов этого рода представлены редкой группой флавоноидов - 5-оксифлавонами. Большой интерес заслуживает и минеральный комплекс данных растений, основным элементом которого являются соединения кремния.
Исследование химического состава хвощей необходимо для оценки качества сырья, а также для установления возможной взаимосвязи между биологической активностью и компонентным составом различных видов хвоща, что позволит предложить методологию дальнейшего исследования и практического использования перспективных видов.
Актуальной остается проблема анатомо-морфологической диагностики видов рода хвощ. Современные требования по внедрению в медицинскую практику новых видов лекарственного растительного сырья включают в себя не только исследование фармакологических свойств и химического состава, но и детальное исследование морфологических и анатомических признаков сырья для определения его подлинности.
Данные анатомо-морфологического исследования могут быть использованы для решения теоретических вопросов систематики рода хвощ с целью объективной оценки различий между систематически близкими, но морфологически трудно различимыми видами различного ранга. Кроме того, при разработке оптимальных режимов сбора, сушки, хранения сырья, а также условий извлечения биологически активного комплекса (БАК) необходимо учитывать особенности морфологической и анатомической структуры растений.
Таким образом, широкое распространение большинства видов хвоща, длительная история их успешного применения в народной медицине, фрагментарная изученность подчеркивают обоснованность нашего интереса и выбора в качестве объекта исследования представителей этого древнего рода.
Цель работы. На основании комплексного химико-фармакологического исследования разработать научно-методическое обоснование использования перспективных видов рода хвощ флоры Сибири как источников новых лекарственных средств.
Задачи исследования:
На основании данных литературы по систематическому положению, распространенности, сырьевым ресурсам выделить наиболее перспективные для дальнейшего исследования виды хвоща.
На основании сравнительного анатомо-морфологического исследования получить достоверную информацию о сходстве и различиях видов рода хвощ для выявления диагностических признаков.
Оценить фармакологическую эффективность биологически активных комплексов видов рода хвощ по различным фармакологическим тестам.
Провести сравнительное исследование основных групп БАВ видов рода хвощ; выделить и идентифицировать фенольные соединения. Полученные данные использовать для анализа связи химического состава с фармакологическими свойствами хвощей.
Разработать нормативную документацию (проекты ФС, инструкции по сбору и сушке ЛРС и др.) на предлагаемое ЛРС перспективных видов хвоща.
Научная новизна. Впервые на основании данных по систематическому положению, распространенности и сырьевым ресурсам видов рода Equisetum L флоры Сибири установлено, что наиболее перспективными для химико-фармакологического изучения являются: хвощ полевой, х.речной (приречный), х.зимующий, х.болотный, хлуговой, хлесной, х.береговой (прибрежный).
Установлены морфологические различия видов хвоща по характеру обрыва стебля, ветвлению, форме и длине влагалищ стебля; направлению и количеству граней ветвей 1-го и 2-го порядка; структуре зубцов влагалищ стебля; наличию или отсутствию спороносных колосков; характеру поперечных срезов стебля и ветвей, наличию и строению выростов на верхушках ребер.
Впервые проведено сравнительное изучение анатомических особенностей 10 видов рода Equisetum L Выявлены признаки, характерные для рода хвощ, а также отличия для видов, относящихся к различным подродам.
Впервые проведено определение устьичного индекса для 10 видов рода хвощ флоры Сибири. Показано, что устьичный индекс, как стоматографический признак, с определенной степенью достоверности можно использовать только для идентификации видов подрода Hippochaete Milde.
Впервые проведена оценка фармакологической активности хвощей флоры Сибири по различным тестам. Установлено, что виды подрода Hippochaete Milde, содержащие преимущественно соединения кремния в сочетании с небольшим количеством фенольных соединений, проявляют выраженную диуретическую, противогрибковую и противовоспалительную активность. Виды данной группы нецелесообразно рассматривать в качестве источников препаратов антибактериального и гепатопротекторного действия. Виды подрода Equisetum Sad., накапливающие в значительных количествах фенольные соединения, ПСК и небольшое количество кремния, перспективны в качестве источников диуретических, антимикробных, противовоспалительных и гепатопротекторных средств.
Из 10 видов хвоща выделены и идентифицированы 30 веществ
фенольной природы, из них впервые кемпферол 3,7-ди-0-а-Ь-
рамнопиранозид. Впервые методом ВЭЖХ-МС обнаружены
дихлорпроизводные фенольных соединений (дихлорапигенин,
дихлоркемпферол), эллаговая кислота.
В зависимости от состава флавоноидов виды рода хвощ разделены на три группы: виды, накапливающие только гликозиды кемпферола (E.palustre,
E.hiemale, E.scirpoides, E.variegatum, E.ramossisimum); виды, накапливающие гликозиды кемпферола и кверцетина (E.pratense; E.sylvaticum); виды, накапливающие гликозиды кверцетина, кемпферола, апигенина, генкванина и лютеолина (Efluviatile; E.arvense, Е. * litorale).
В 10 видах хвоща флоры Сибири установлено наличие более 30 макро-и микроэлементов. Различия в компонентном составе отсутствуют и связаны с удельным содержанием элементов. В видах, систематически близких, отмечено сходное накопление элементного состава. Установлено, что виды подрода Hippochaete Milde превосходят виды подрода Equisetum Sad. по содержанию кремния в 2-3 раза.
Научная новизна полученных результатов защищена 2 патентами Российской Федерации.
Научно-практическая значимость работы. На основании результатов анатомо-морфологических и химических исследований разработаны методики, позволяющие объективно оценивать подлинность и качество сырья хвощей, которые включены в проекты новой нормативной документации.
Разработаны показатели качества сырья хвоща полевого и методики их оценки, которые включены в проект новой Фармакопейной статьи «Хвоща полевого трава».
По результатам диссертационной работы внедрены:
нормативная документация: ФС 42-0209-07 «Хвоща полевого трава»;
«Инструкция по сбору и сушке травы хвоща полевого», утверждена комиссией по стандартизации ВИЛАР (г.Москва), протокол №2 от 03.02.2006
Разработаны:
- проект ФС «Хвоща зимующего трава»;
- проекты ФСП: «Урологический сбор»; «Климактерический сбор».
Предложенный состав урологического сбора и методики его
стандартизации использованы ООО «Биолит» для разработки гранулированной БАД к пище «Уролизин» (Акты внедрения от 02.02.2005).
Результаты исследований включены в монографию Коломиец Н.Э., Калинкиной Г.И. «Растения рода Хвощ (EQUISETUM L.). Систематика, химический состав, перспективы использования в медицине», а также учебно-методические пособия, используемые в учебном процессе студентами, преподавателями и практическими работниками: «Проблема урологических заболеваний и основные направления их решения с помощью фитотерапии», «Лекарственные препараты и биологически активные добавки на основе биологически активных веществ хвоща», «Анализ лекарственного растительного сырья по внешним и микроскопическим признакам»,
«Диагностические признаки хвоща полевого и близких к нему видов», «Методы фармакогностического анализа лекарственного растительного сырья. Химический анализ».
Получены патенты на изобретения:
- «Лекарственное средство, обладающее комплексным диуретическим,
противомикробным и противовоспалительным действием» № 2314116 от
10.01.2008 г;
- «Лекарственное средство для профилактики и лечения
патологический проявлений климактерического синдрома» № 2376026 от
20.12.2009 г.
На защиту выносятся
Результаты обоснования выделения наиболее перспективных видов рода хвощ Флоры Сибири по систематическому положению, распространенности и сырьевым ресурсам;
Результаты сравнительного анатомо-морфологического исследования видов рода хвощ флоры Сибири;
Результаты изучения химического состава фенольных соединений и минерального комплекса хвощей;
Результаты оценки фармакологической эффективности биологически активных комплексов видов рода хвощ по различным фармакологическим тестам;
Результаты исследований по разработке нормативной документации на перспективные виды хвоща.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на научно-практической конференции, посвященной 80-летию фармацевтической службы Самарской области, Самарского государственного медицинского университета и Самарского аптечного склада «Современные тенденции развития фармации» (Самара, 1999); Международной научной конференции «Поиск, разработка и внедрение новых лекарственных средств и организационных форм фармацевтической деятельности» (Томск, 2000); первой Международной юбилейной конференции, посвященной 110-летию со дня открытия проф.К.Н.Виноградовым сибирской двуустки у человека «Актуальные проблемы инфектологии и паразитологии» (Томск, 2001); Международной конференции молодых ученых «Леса Евразии в III тысячелетии» (Москва, 2001); Всероссийской научно-технической конференции «Лекарственные средства и пищевые добавки на основе растительного сырья» (Бийск, 2001); Международной конференции молодых врачей «Yong doctors on the third millennium» (Ереван, Армения, 2001); Первом съезде микологов
«Современная микология в России» (Москва, 2002); научной конференции, посвященной 50-летию Алтайского государственного медицинского университета «Лекарственные растения в фармакологии и фармации» (Барнаул, 2004); постоянно действующей научно-технической школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых «Информационные системы мониторинга окружающей среды» (Томск, 2004); III Международной научной конференции, посвященной 120-летию Гербария им.П.Н.Крылова «Проблемы изучения рационального покрова Сибири» (Томск, 2005); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профЛ.Н.Березнеговской «Новые достижения в создании лекарственных средств растительного происхождения» (Томск, 2006); межрегиональной научно-практической конференции «Экспериментальные и клинические исследования новых лекарственных средств», посвященной памяти А.С.Саратикова (Томск, 2006); Международной научно-практической конференции «Научные исследования и практическое применение. Современное состояние и пути развития 2007» (Одесса, Украина, 2007); 63 Всероссийской научной конференции «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (Пятигорск, 2008); IX международной научно-практической конференции «Здоровье и образование в XXI веке» (Москва, 2008).
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук. Работа выполнена в соответствии с планом научных исследований кафедры фармакогнозии с курсами ботаники и экологии Сибирского Государственного медицинского университета и в рамках комплексной целевой программы СО АМН РФ «Здоровье человека в Сибири» (№ Гос.регистрации 01.9.2002479).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 печатных работ, в том числе 16 статей в журналах из перечня, рекомендуемого ВАК; получены 2 патента на изобретение; издана 1 монография и 5 учебно-методических пособий для студентов, преподавателей и работников практической фармации.
Работа представляет итог исследований, выполненных автором в творческом содружестве с сотрудниками кафедры фармакогнозии с курсами ботаники и экологии СибГМУ, кафедры фармацевтической технологии СибГМУ, микробиологии с курсом вирусологии СибГМУ; кафедры фармакологии Алтайского государственного медицинского университета (г. Барнаул); Института органической химии СО РАН (г. Новосибирск); кафедры химии и технологии материалов современной энергетики Северского государственного технологического института Национального
Исследовательского Ядерного Университета «МИФИ» (г.Северск); The Herbarium, Royal Botanic Garden (Edinburgh, Great Britain); Pharmazeutisches Institut der Universitat (Bonn, Germany).
Объем и структура диссертационной работы. Материалы исследования изложены на 326 страницах машинописного текста. В тексте приведено 47 таблиц и 58 рисунков. Библиографический указатель включает 385 источников литературы, из них зарубежной - 209.
