Введение к работе
Актуальность темы. Болезни органов дыхания широко распространены среди населения, они занимают одно из ведущих мест по заболеваемости, часто являясь причиной трудопотерь, инвалидизации и смертности населения. Рост заболеваемости дыхательных путей обусловлен ухудшением социально-экономических условий жизни, неблагоприятной экологической обстановкой, снижением иммунитета, ростом резистентности возбудителей патологии к применяемым антибиотикам, возрастающий этиологической ролью условно-патогенной микрофлоры (Чучалин А.Г., 2007; Стрельцова Е.Н., 2007).
В настоящее время для лечения заболеваний органов дыхания используется широкий арсенал синтетических препаратов. Однако, их применение в клинической практике часто сопровождается развитием побочных явлений и осложнений (Клиппел Д.Х., 2001).
Наряду с синтетическими препаратами в терапии этих заболеваний значительное место занимают лекарственные средства растительного происхождения, которые имеют широкий спектр фармакологического действия, обладают низкой токсичностью, мягкостью действия, способны быстро устранять симптомы обострения, не имеют отрицательных побочных эффектов при длительном применении. Наиболее часто в комплексной терапии заболеваний дыхательной системы фитопрепараты используют в качестве отхаркивающих, противовоспалительных, иммуностимулирующих, антимикробных средств.
Одним из путей увеличения фитопрепаратов является расширение спектра действия фармакопейных лекарственных растений и изучение возможности использования в научной медицине близкородственных видов. С этой точки зрения большой интерес представляют растения рода Фиалка.
В медицинской практике используются лишь два вида: фиалка трехцветная и фиалка полевая, которые применяются в виде настоев из травы в качестве отхаркивающего средства (Машковский М.Д., 2008). Растения рода Фиалка имеют достаточную сырьевую базу, широко применяются в народной медицине в качестве отхаркивающих и противовоспалительных средств. Из растений рода Фиалка наиболее изучен химический состав фиалки трехцветной, фиалки полевой и фиалки душистой (Растительные…, 2009, Бубенчиков Р.А., 2002). Химический состав других видов данного рода практически не изучен. Используемая лекарственная форма фармакопейных видов – настой имеет ряд недостатков, связанных с невозможностью точного дозирования и коротким сроком хранения. Все это делает актуальным вопрос разработки оптимальных лекарственных форм в виде сухих и густых экстрактов и представляет интерес в плане рационального использования лекарственного растительного сырья.
Существующая нормативная документация на траву фиалки трехцветной и фиалки полевой не позволяет объективно оценивать качество лекарственного сырья, т.к. не предусматривает стандартизацию сырья по содержанию действующих веществ и не учитывает пути его дальнейшего использования, в связи с чем возникает необходимость в разработке новых подходов к стандартизации сырья фиалки трехцветной и фиалки полевой и созданию для них современной нормативной документации.
Таким образом, исследования направленные на изучение растений рода Фиалка флоры Центрального Черноземья, их химического состава, фармакологического действия, стандартизации сырья, расширение сырьевой базы фармакопейных видов фиалок с целью создания на их основе фитопрепаратов для лечения заболеваний органов дыхания является актуальной проблемой.
Цель и задачи исследования. Целью работы является теоретическое и экспериментальное обоснование возможности расширения сырьевой базы фиалок на основе их фармакогностического и фармакологического исследования с целью создания фитопрепаратов для лечения заболеваний органов дыхания.
Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:
на основе данных литературы по распространенности, сырьевым ресурсам, химическому составу, применению растений в народной медицине для лечения заболеваний органов дыхания выделить перспективные виды для дальнейшего изучения;
определить качественный состав биологически активных веществ растений рода фиалка и их количественное содержание;
выделить сумму фенольных соединений и разделить их на индивидуальные компоненты;
установить структуру индивидуальных соединений фенольной природы;
выделить и изучить полисахариды изучаемых видов;
разработать нормативную документацию на лекарственное растительное сырье;
провести фармакологические исследования настоев и комплексов биологически активных веществ, полученных из изучаемых видов;
предложить комплексную переработку сырья фиалок с последовательным получением густого экстракта, суммы водорастворимых полисахаридов и пектиновых веществ на примере сырья фиалки трехцветной;
разработать состав и технологию жидкой лекарственной формы-сиропа на основе сухого водорастворимого экстракта травы фиалки полевой;
выявить дополнительные источники сырья фармакопейных видов фиалок во флоре Центрального Черноземья за счет внедрения новых видов (фиалки душистой, фиалки сомнительной, фиалки удивительной, фиалки собачьей, фиалки скальной, фиалки опушенной, фиалки донской).
Научная новизна. Впервые на основании данных по систематическому положению, распространенности и сырьевым ресурсам флоры Центрального Черноземья установлено, что наиболее перспективными для фармакогностического изучения являются фиалка трехцветная, фиалка полевая, фиалка душистая, фиалка сомнительная, фиалка удивительная, фиалка собачья, фиалка скальная, фиалка опушенная, фиалка донская.
Исследования химического состава видов рода Фиалка позволили получить новые данные о содержание в них биологически активных веществ.
Различными методами хроматографии (бумажной, тонкослойной, ВЭЖХ) в исследуемых растениях идентифицировано 30 фенольных соединений, из них 21 впервые. Выделено 23 вещества фенольной природы и подтверждена их структура. Фенольные соединения фиалок представлены простыми фенологликозидами: арбутином; кумаринами: кумарином, умбеллифероном, скополетином, герниарином, дикумарином; оксикоричными и оксибензойными кислотами: феруловой, изоферуловой, неохлорогеновой, хлорогеновой, кофейной, салициловой, коричной, галловой, эллаговой; флавоноидными соединениями, в том числе: халконами – изосалипурпозидом; флаванонами - гесперидином; флавонами: апигенином, лютеолином и их гликозидами; флаванонолами: дигидрокверцетином; флавонолами: кверцетином, кемпферолом и их гликозидами.
Установлено, что общим и доминирующим флавоноидным соединением среди исследованных видов фиалок, имеющим значение для целей стандартизации является рутин.
Для растений рода фиалка характерно наличие гликофлавоноидов, среди которых идентифицированы моногликозиды апигенина и лютеолина и дигликозид апигенина. При изучении структуры гликофлавоноидов подтверждается ротационный характер изомерии с получением 2-х изомеров у С-моногликозидов и 4-х изомеров у С-дигликозида.
Впервые в растениях рода фиалка найдены халконы, флаваноны, флаванонолы; впервые охарактеризованы производные кумаринов, оксибензойных кислот.
Среди углеводов растений рода фиалки выделены и изучены водорастворимые полисахаридные комплексы (ВРПС), пектиновые вещества (ПВ), гемицеллюлозы А (ГЦ А) и Б (ГЦ Б). Изучен качественный и количественный состав выделенных комплексов. Проведен анализ структурных особенностей пектинов. В качестве источников полисахаридов предложены трава фиалки трехцветной, фиалки душистой, фиалки собачьей, фиалки опушенной, фиалки донской, пектиновых веществ – трава фиалки трехцветной, фиалки душистой, фиалки собачьей, фиалки опушенной, фиалки удивительной, фиалки скальной.
Научная новизна защищена 2 патентами: «Способ получения водорастворимых полисахаридов» из травы фиалки душистой (патент №2232774 от 20.04.04 г.), «Способ получения пектинов» из травы филаки собачьей (патент №2285536 от 20.10.2006 г.).
Впервые изучен аминокислотный и элементный состав исследуемых видов.
Установлено, что фитопрепараты, полученные из растений рода фиалка (настои, полисахаридные комплексы, выделенные из них, а также густой экстракт из травы фиалки трехцветной, сухой водорастворимый экстракт из травы фиалки полевой) являются практически нетоксичными веществами. Испытуемые фитопрепараты обладают широким спектром фармакологической активности: отхаркивающей, противовоспалительной, ангиопротекторной, анальгезирующей, диуретической, антибактериальной, антиоксидантной и мембраностабилизирующей.
Впервые разработана технология комплексной переработки сырья фиалки трехцветной, обеспечивающая последовательное получение густого экстракта с использованием метода вакуум-фильтрационной экстракции, суммы водорастворимых полисахаридов и пектиновых веществ.
Впервые показана возможность, обоснована целесообразность и предложена малоотходная технология переработки травы фиалки полевой, предусматривающая последовательное получение густого и сухого экстракта, а также сиропа на основе сухого водорастворимого экстракта.
Таким образом, теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность расширения сырьевой базы фиалок и создания фитопрепаратов на их основе для лечения заболеваний органов дыхания.
Практическая значимость. Доказана идентичность состава полисахаридных комплексов изученных видов фиалок и фармакопейных видов: фиалки трехцветной и фиалки полевой. Полученные данные, а также фармакологические исследования обосновывают возможность использования травы фиалки душистой, фиалки собачьей, фиалки опушенной и фиалки донской наряду с официнальными видами – фиалкой трехцветной и фиалкой полевой, что существенно расширит сырьевую базу этого ценного вида лекарственного сырья.
Разработаны методические приемы получения природных комплексов фенольных соединений и разделение их на индивидуальные компоненты.
Для оценки качества сырья фиалок, включенных в проекты фармакопейных статей, разработана и предложена методика ТСХ - анализа флавоноидов.
Разработаны и апробированы методики анализа: содержание суммы флавоноидов в пересчете на рутин для травы фиалок, густых экстрактов, полученных из травы фиалки трехцветной и фиалки полевой; содержание полисахаридов для травы фиалок, сухого водорастворимого экстракта и сиропа на его основе.
Предложена стандартизация цельного, измельченного и порошкованного сырья в зависимости от путей его использования.
На основании морфолого-анатомического исследования впервые установлены макро- и микродиагностические признаки для определения подлинности измельченного и порошкованного сырья, которые включены в проект фармакопейной статьи.
Проведенные экспериментальные исследования фармакологической активности фитопрепаратов из растений рода фиалка аргументируют целесообразность их использования в качестве средств, предназначенных для лечения заболеваний органов дыхания, протекающих на фоне воспаления.
Внедрение в практику. В результате проведенных исследований разработаны и утверждены:
Фармакопейная статья "Фиалки трава" №42-0142-05;
«Инструкция по сбору и сушке травы фиалки трехцветной и фиалки полевой», утверждена Комиссией по стандартизации ВИЛАР;
Пересмотрена Фармакопейная статья "Фиалки трава" для включения в Государственную фармакопею России XII изд. (находится на экспертизе в ФГУ «НЦ ЭСМП»);
Разработан проект Фармакопейной статьи предприятия «Фиалки душистой трава» (согласован с ЗАО Фирма «Здоровье»);
Разработан проект Фармакопейной статьи предприятия «Фиалки трава» (согласован с ЗАО Фирма «Здоровье»).
Имеются акты об использовании в научно-исследовательском процессе кафедры фармакогнозии и ботаники Курского государственного медицинского университета и кафедры фармации Кубанского государственного медицинского университета способа получения пектинов (патент) и способа получения водорастворимых полисахаридов (Патент). Методика количественного определения суммы флавоноидов в траве фиалки трехцветной используется в научно-исследовательском процессе кафедры фармацевтической химии и клинической фармации ВГМА им. Н.Н. Бурденко.
Результаты исследований включены в монографию А.А. Маркаряна, Р.А. Бубенчикова [и др.] «Растения рода Фиалка – перспективные источники эффективных лекарственных и оздоровительных средств», а также в справочник «Большая Курская энциклопедия «Растительный мир» Т.3 кн. 1.
Положения, выносимые на защиту:
теоретическое и экспериментальное обоснование возможности расширения сырьевой базы фиалок;
результаты изучения химического состава растений рода фиалка;
разработка методов выделения и разделения фенольных соединений, установление их структуры;
исследования по стандартизации травы фиалки трехцветной, фиалки полевой и фиалки душистой;
результаты морфолого-анатомического исследования фиалки трехцветной и фиалки полевой;
обоснование показателей качества сырья фиалок;
доказательство отхаркивающей, противовоспалительной, ангиопротекторной, анальгезирующей, диуретической, антибактериальной, мембраностабилизирующей и антиоксидантной активности растений рода фиалка;
технология комплексной переработки сырья фиалки трехцветной, обеспечивающая последовательное получение густого экстракта, суммы водорастворимых полисахаридов и пектиновых веществ, а также технология получения сиропа на основе сухого водорастворимого экстракта фиалки полевой.
Апробация материалов диссертации. Основные положения диссертации были представлены и доложены, на региональной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РСФСР, член.-корр. АМН СССР, проф. Островерхова (Курск, 2004), на Международной научно-практической конференции «Экология, окружающая среда и здоровье населения Центрального Черноземья» (Курск, 2005), на VI национальном съезде фармацевтов Украины «Досягнення та перспективи розвитку фармацевтично галуз Украни» (Харьков, 2005), на 1-ой, 2-ой, 3-ей международных конференциях «Краеведение в Курском крае: прошлое и современность (Курск, 2006, 2007, 2008), на международной научно-практической конференции «Современные проблемы фитодизайна» (Белгород, 2007), на международной конференции «Кластерные подходы в современной фармации и фармацевтическом образовании (Белгород, 2008), International medizinscher congress. Program Abstracts. Euromedica Hannover – 2009 (Ганновер, 2009), на II Российском фитотерапевтическом съезде (Москва, 2010).
Связь задач исследования с проблемами медицинских и фармацевтических наук. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ Курского государственного медицинского университета (номер государственной регистрации 01.2010.65016).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 88 научных работ, в том числе 16 в изданиях, из перечня, рекомендуемого ВАК; 1 монография, 1 справочник; получены 2 патента на изобретения.
Работа представляет итог исследований, выполненных автором в творческом сотрудничестве с сотрудниками кафедр фармакогнозии и ботаники; микробиологии, вирусологии и иммунологии; общей химии; НИИ экологической медицины ГОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет», Государственного научного центра лекарственных средств Украины сектора химии и технологии фенольных препаратов, кафедры фармации Кубанского государственного медицинского университета, кафедры фармации с курсом социальной фармации Московского медицинского университета им. И.М. Сеченова.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, списка использованной литературы и приложения. Диссертация изложена на 319 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 76 таблицами, 44 рисунками. Библиографический указатель содержит 325 источника, из которых 74 – на иностранных языках.
