УДК 581.5; 581.19; 577.15; 633.88

Идентификация биологически активных соединений в различных

популяциях рода Еphedra L. флоры Казахстана

Кожамжарова Л.С., Байтелиева А.М., Туребекова Д.М., Кумарова М.У.

Таразский Государственный Университет имени М.Х.Дулати, Тараз, Казахстан

Наличие больших запасов растительного сырья технических и лекарственных растений Казахстана делает их очень перспективными для промышленного использования. Изучение свойств биологически активных веществ, установление их структуры, создание на основе их ценных лекарственных препаратов имеет большое практическое значение [1-9].

В казахстанской научной литературе имеется лишь несколько примеров углубленного изучения лекарственных растений с целью создания новых фармпрепаратов. Для организации производства отечественных препаратов Казахстан располагает достаточным синтетическим и природным ресурсом сырья [1-9].

В связи с этим практический интерес представляют работы по выявлению и пополнению сведений о химическом и биохимическом составе ценных технических растений флоры Казахстана в свете последних достижений биохимии, биоорганической химии и химии природных соединений.

Целью работы является идентификация биологически активных соединений в различных популяциях Еphedra L. флоры Казахстана.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования являются 12 популяций Ephedra equisetina Bunge, E.intermedia Schrenk, собранных в хр. Джунгарский Алатау - в окрестностях с. Билжан, ущ. Кзылтал у речки, ущ. Теректы, ущ. Теректы вглубь 2 км, Сухая речка 61 км от ущ. Теректы, ущ. Кзыл-Агаш, Юга западные отроги, ущ. Широкая щель и от трассы 3 км; хр. Кетмень, ущ. Улкен сай; Чу - Илийские горы, Кордайский перевал; хребет Каратау.

Исследование проводилось на экстрактах из вегетативных побегов особей эфедры с использованием ГЖХ с масс-селективным детектором (МСД) [9].

Е.equisetina является подлинным национальным богатством Казахстана, от бережного, растительного отношения к ней в известной степени зависит развитие нашей собственной медицинской промышленности.

Это наиболее заготовляемое растительное сырье, запасы, которые в Казахстане очень богаты, и оно является объектом промышленного использования.

Комплексное изучение Е. equisetina для последующего получения биологических активных соединений способствует расширению сырьевой базы, необходимой для создания новых лекарственных препаратов.

Исследование особей Е.equisetina позволило выявить видовую особенность накопления биологически активных соединений. Разделение на хроматографических колонках показало, что у образца Е.equisetina из хребта Джунгарский Алатау, ущ. Теректы на хроматограмме идентифицируется 200 компонентов. Идентификация по мировой библиотеке химических соединений показала наличие в них большого количества фенольных, гетероциклических соединений. В результате хроматографического анализа были идентифицированы соединения: ванилин, витамин Е, метилпарабен, фитол, гамма-ситостерол, Д-аллоза и монотерпен d-лимонен, также азотсодержащие, трициклическое и различнозамещенные фенольные соединения, всего 38, ранее описанных в литературе, но которые впервые выявлены в растениях рода Ephedra L. (рис.1).

Идентификация пиков на хроматограмме: benzaldehyde, dibutil phthalate, gamma – sitosterol

Рисунок 1 – Общая обзорная хроматограмма эстракта вегетативных побегов Е. equisetina (70% этанол)

Помимо этого в экстракте вегетативных побегов Е. equisetina были идентифицированы – эфедрина, псевдоэфедрина, метилэфедрина, d-allose, 2-butanone, 4-(4-hydroxyphenyl), benzenepropanol, 4-hydroxy-à-methyl (рис. 2).

Идентификация пиков : эфедрина, псевдоэфедрина, метилэфедрина, d-allose,

2-butanone, 4-(4-hydroxyphenyl), benzenepropanol, 4-hydroxy-à-methyl

Рисунок 2 – Общая хроматограмма эстракта вегетативных побегов Е. equisetina.

Известно, что образование фенольных соединений - одна из характерных особенностей растительной клетки. Изучение качественного состава фенольных соединений Е. equisetina с применением метода двумерной бумажной хроматографии и газожидкостной хроматографии в экстракте определены простейшие дифенол (пирокатехин) и трифенолы (пиррогаллол, флороглюцин) и оксикоричные спирты, которые является мономерами при образовании дубильных веществ, лигнина и меланина (рис.3).

Рисунок 3 - Общая хроматограмма фенольных соединений из вегетативных

побегов E.equisetina

Интересен факт идентификации цис- и транс-фенилакриловых кислот, возможно они вероятные предшественники фенилалкилпропановых соединений. По предположениям японских ученых транс-фенилакриловая кислота является биосинтетической единицей при синтезе эфедриновых алкалоидов из фенилаланина [9].

Таким образом, нами проведен качественный анализ состава биологически активных соединений, используя электронную библиотеку (NASK) масс - спектрометрических хроматограмм по программе CHEMSTION. В результате этих работ идентифицированы ванилин, витамин Е, метилпарабен, фитол, гамма-ситостерол, Д-аллоза и монотерпен d-лимонен, также азотсодержащие, трициклическое и различнозамещенные фенольные соединения, всего 38, ранее описанных в литературе, но которые впервые выявлены в растениях рода Ephedra L.

Содержание алкалоидов в Е. equisetina значительно колеблется в зависимости от экологических условий. С помощью метода жидкостной хроматографии с использованием масс-селективного детектора нами исследован количественный состав эфедриновых алкалоидов некоторых популяций Е. equisetina, произрастающих на юго-востоке Казахстана [1-9]. Эфедра из этого место нахождения с необычно высоким содержанием алкалоидов, представляет большой интерес для заготовки сырья и сбора семян с целью введения в культуру.

Для изучения содержания эфедриновых алкалоидов была разработана методика определения содержания и разделения, следующих эфедриновых алкалоидов: эфедрина, псевдоэфедрина, норпсевдоэфедрина, норэфедрина, метилэфедрина. Все эти соединения были обнаружены в исследуемых видах и популяциях эфедры. Было выявлено, что содержание и компонентный состав эфедриновых алкалоидов в вегетативных побегах эфедры неодинаковы и зависят от особенностей места обитания и популяции эфедры. Выявлены популяции с высоким и пониженным содержанием эфедрина и псевдоэфедрина.

Высокое содержание эфедриновых алкалоидов найдено в образцах взятых на южном склоне Джунгарского Алатау, общее содержание суммы алкалоидов - 3,6 %. Пониженное содержание алкалоидов 0,8% обнаружено также в эфедре, произрастающей в Чу-Илийских горах на сглаженных формах рельефа среди разнотравной растительности, и объясняется дождливыми сезонам во время сбора образцов, нетипичным для данного местообитания (табл. 1, 2 и рис. 4, 5).

На примере Е. equisetina показано, что содержание эфедрина и метилэфедрина в вегетативных побегах снижается в наиболее влажных (Кордайский перевал) и повышается относительно в сухих условиях место обитания (Сухая речка 61 км от ущелья Теректы), а также в сухой период лета.

1 2

1- в окрест. с.Билжан, 2- в окрест. п.Капал,

3 - ущ.Широкая щель, рядом с п. Сага-биен

Рисунок 4 - Хроматограмма алкалоидов у Е.equisetina хребта Джунгарский Алатау, Саркандский район

Примечание: А – метилэфедрин, Б – норпсевдоэфед-рин, В – норэфедрин, Г – эфедрин, Д – псевдоэфедрин

3

В то же время отмечено, что количественное содержание псевдоэфедрина повышается в относительно влажных места обитания (хребет Кетмень, ущелье Улкен Сай) и снижается в сухих (Сухая речка 61 км от ущелье Теректы).

Также мы исследовали количественный состав эфедрина и его аналогов в траве (E.intermedia) произрастающей в Кызылординской области (ст. Жанакорган) и Восточно-Казахстанский (Сем. полигон), Алматинской (Широкая щель) областях. Данные показаны в табл. 1.

1 2

3 4

1-ущ.Кзылтал у речки , 2–ущ.Теректы, 3–ущ.Теректы, вглубь 2 км, 4-сухая речка, 61 км от ущ. Теректы

Рисунок 5 - Хроматограмма алкалоидов у Е.equisetina хр.Джунгарский Алатау, Алакульский район

Примечание: А – метилэфедрин, Б - норпсевдоэфедрин, В – норэфедрин, Г – эфедрин, Д – псевдоэфедрин

Таблица 1

Идентификация эфедриновых алкалоидов в различных популяциях E. Intermedia

Место сбора	Количественное содержание алкалоидов 1 год					Сумма алка-лоидов	Количественное содержание алкалоидов 4 года					Сумма алка-лоидов
	А	В	С	Д	Г		А	В	С	Д	Г
Широкая щель (Алматинской обл.)	0,45	0,30	0,15	0,4	0,25	1,55	0, 31	0,22	0,09	0	0,12	0,74
Сем. полигон (Восточно-Каз. обл.)	0,19	0,20	0,26	0,28	0,31	1,24	0,09	0,08	0,17	0,10	0,23	0,67
ст. Жанакорган, (Кызылординской обл.)	0,81	0,30	0,42	0,27	0,35	2,15	0,62	0,18	0,20	0,17	0,26	1,43
*Примечание: А – эфедрин, В - псевдоэфедрин, С – норпсевдоэфедрин, Д – норэфедрин, Г – метилэфедрин

В период с 2005 года с целью заготовки сырья, специально проведены исследования распространения и запасов Е.equisetina в Джунгарском Алатау, Саркандском районе.

Образцы, собранные в этот период, были проанализированы нами на содержание эфедриновых алкалоидов. Результаты этих исследований представлены в табл.2.

Таблица 2

Идентификация эфедриновых алкалоидов (%) в различных популяциях Е.equisetina

Место сбора	Алкалоиды мг/100г
	А	В	С	Д	Е
пос. Глиновка	951,1	1217,8	97,3	31,4	45,3
Горы Кзыл-Тал у речки	11,1	1110,3	221,4	5,4	3,3
Долина р. Сарканд	865,5	1170,9	118,9	19,1	72,5
в окрестности с. Кок тума	861,5	633,1	49,1	5,7	116,2
Ущелье Пятый километр, рядом с п. Жансугурова	236,3	695,6	111,1	4,4	20,7
Ущелье Широкая щель поворот с главного шоссе 3 км	407,0	1415,9	174,0	10,5	23,7
Ущелье Широкая щель, рядом с п. Сага-биен	323,6	800,0	42,9	3,1	70,6
Река Аксу ГЭС плотина	545,5	880,0	148,4	8,4	45,7
Глиновка	539,3	1920,0	338,0	13,8	24,9
Ущелье Каракемир, рядом с п. Каракемир	996,4	600,7	46,7	29,2	80,0
*Примечание: А – эфедрин, В - псевдоэфедрин, С – норпсевдоэфедрин, Д – норэфедрин, Г – метилэфедрин

Таким образом, впервые проведенные исследования по выделению биологически активных соединений в различных популяциях рода Еphedra L. флоры Казахстана позволили отобрать наиболее ценные виды с генетически детерминированной способностью к накоплению хозяйственно-ценных соединений. Отмечена общность филогенетических связей между всеми видами эфедр присутствием одних и тех же алколоидов: 1-эфедрин, псевдо-эфедрин, норпсевдоэфедрин, норэфедрин, метилэфедрин.

Литература

1. Сарсенбаев К.Н., Кожамжарова Л.С., Барамысова Г.Т. Исследование компонентного состава эфедриновых алкалоидов некоторых популяций эфедры хвощевой (Ephedra eguisetina, Bge) //Актуальные проблемы науки и образования в области химии и биологии: Мат. Междунар. научн. конф. - Алматы, 2005. – С. 303-307.

2. Кожамжарова Л.С., Сарсенбаев К.Н., Барамысова Г.Т., Джиембаев Б.Ж., Тастанова А.Е. Қырықбуын қылша өсімдігінде кездесетін эфедринді алкалоиды заттардың сандық және құрылымдық мөлшері //Хим. Ж. Казахстана. - 2006. - № 1. - C. 224-232.

3. Кожамжарова Л.С., Сарсенбаев К.Н., Барамысова Г.Т., Джиембаев Б.Ж. Морфологические и биохимические особенности популяций эфедры хвощевой, произрастающих в различных регионах Казахстана //Хим. ж. Казахстана. – 2006. – № 2. - C. 172-177

4. Baramysova, G.T., Kozhamjarova L.S., Sarsenbaev, K.N., Dzhiembaev, B.Zh., Butin B.M.A Study on Quantitative Composition of Ephedrine-Derivative Alkaloids in Some Ephedra eguisetina Bunge Populations//Abstracts Chemistry, Pharmacjlogy and biosynthesis of Alkaloids.-Antalya,2006.-Р.73

5. Кожамжарова Л.С., Сарсенбаев К.Н., Барамысова Г.Т., Джиембаев Б.Ж. Эфедра Казахстана: морфологические и биохимические, экологические особенности //Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности: Сб. тр. Третьей междунар. научно-практ. конф. - Санкт-Петербург, 2007. – Т. 9. - С. 205.

6. Барамысова Г.Т., Кожамжарова Л.С., Сарсенбаев К.Н., Жусупбекова Н.С. Особенности накопления биологически активных соединений в различных популяциях эфедры //Химия, Технология и Медицинские аспекты природных соединений: мат. II Междунар. научн. конф. – Алматы, 2007. – С. 223

7. Кожамжарова Л.С. Количественный и Качественный состав алкалоидов у различных видов эфедры, произрастающих в Казахстане //Известия НАН РК. Серия Биологическая и медицинская. - 2008. - № 3. – С. 55-57.

8. Кожамжарова Л.С., Дюскалиева Г.У., Абдрахманов О.К., Мамбеткулова К.М. Фитохимические особенности популяции эфедры E. Eguisetina и E.Intermedia из различных мест произрастания // Биотехнология. - 2008. - №2. – С.75-77.

9. Taketo O., Masayuki M. and Setsuko S. Molecular Characterization of the Phenylalanine Ammonia-Lyase from Ephedra sinica. //Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University; Kakumamachi, Kanazawa. – 2008. – Р. 920-1192.