Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимическая оценка состава и биологической активности цветочной пыльцы (обножки) различного ботанического происхождения

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лизунова, Алла Сергеевна, Рязань

; / e i

t

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РФ РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.П.ПАВЛОВА

На правах рукописи УДК 615. 324: 638. 17]. 074: 577. 1

ЛИЗУНОВА АЛЛА СЕРГЕЕВНА

БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТАВА И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЦВЕТОЧНОЙ ПЫЛЬЦЫ (ОБНОЖКИ) РАЗЛИЧНОГО БОТАНИЧЕСКОЮ ПРОИСХОЖДЕНИЯ

03.00.04 - биохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор В.Г.МАКАРОВА

Рязань, 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ............................................... 6

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ....................... И

1.1. Цветочная пыльца (обножка): происхождение, биологическое значение, сбор, хранение, консервация. . . 11

1.2. Химический состав цветочной пыльцы (обножки). . . 18

1.3. Исследование биологической активности и токсичности пыльцы в эксперименте................... 28

1.4. Применение цветочной пыльцы (обножки) как апитерапевтического средства в клинической практике и

в качестве биологически активной добавки к пище. . 34

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ... 41

2.1. Методы исследования химического состава пыльцы различного ботанического происхождения......... 41

2.2. Экспериментальные модели для проведения сравнительной оценки биологической активности цветочной пыльцы (обножки) различного ботанического происхождения..................43

2.2.1. Экспериментальный тетрахлорметановый гепатит -модель для оценки гепатопротекторных свойств..... 43

2.2.2. Модель острой гипоксической гипоксии и схема экспериментов по изучению антигипоксического эффекта..................................... 45

2.3. Методы исследования, использованные для оценки биологической активности образцов пыльцы (обножки)................................... 47

2.3.1. Электрокардиографические..................... 47

2.3.2. Биохимические.............................. 47

2.3.3. Математико-статистические.................... 49

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............. 50

3.1. Анализ химического состава пыльцы различного ботанического происхождения................... 50

3.2. Изучение эффективности профилактического назначения пыльцы различного ботанического происхождения при экспериментальном токсическом гепатите. 63

3.2.1. Анализ общелабораторных биохимических показателей сыворотки крови крыс при затравке гепатоток-сином и превентивном назначении монофлерной и полифлерной пыльцы.......................... 63

3.2.2. Оценка параметров интенсивности перекисного окисления липидов в контрольных и опытных сериях.......................................... 74

3.3. Сравнительная оценка антигипоксического действия цветочной пыльцы различного ботанического происхождения................................... 79

3.3.1. Показатели газового состава и кислотно-щелочного равновесия крови у интактных животных и у крыс с острой гипоксической гипоксией на фоне введения цветочной пыльцы............................ 80

3.3.2. Изменение частоты сердечных сокращений у крыс при моделировании острой гипоксической гипоксии

и назначении пыльцы с разных видов растений..... 86

3.3.3. Значение некоторых общелабораторных показателей сыворотки крови у крыс различных опытных серий. 88

3.3.4. Влияние различных образцов пыльцы на показатели интенсивности перекисного окисления липидов в тканях миокарда и печени крыс, подвергнутых воздействию факторов, вызывающих острую гипоксиче-

скую гипоксию............................... 94

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ............... 103

ВЫВОДЫ................................................. 120

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ......................... 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ....................................121

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

П-1 - цветочная пыльца (обножка) садовых культур (яблоня домашняя, вишня обыкновенная)

П-2 - цветочная пыльца (обножка) одуванчика лекарственного

П-3 — цветочная пыльца (обножка) василька синего

П-4 - цветочная пыльца (обножка) клевера розового гибридного

П-5 — цветочная пыльца (обножка) Иван-чая узколистного

(кипрея)

П-6 - цветочная пыльца (обножка) полифлерная

К - контроль

Г - гипоксия

ТГ - тетрахлорметановый гепатит

ПОЛ - перекисное окисление липидов

МДА - малоновый диальдегид

НАДФ-Н-ПОЛ - НАДФ-Н-зависимое перекисное окисление липидов

АСК-ПОЛ - аскорбат-зависимое перекисное окисление липидов

рОг - парциальное давление кислорода

рС02 - парциальное давление углекислого газа

НСОз-ион - гидрокарбонатный анион

ACT — аспартатаминотрансфераза

АЛТ — аланинаминотрансфераза

ЩФ - щелочная фосфатаза

ИБС — ишемическая болезнь сердца

ЧСС — частота сердечных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Анализ современной отечественной и зарубежной литературы свидетельствует об интенсификации использования в последние годы биологически активных продуктов пчеловодства в лечебной практике при многочисленных заболеваниях и синдромах (1П.М.Омаров, 1990; Б.Н.Орлов, 1993; П.С.Приходько и др., 1993; Э.А.Лудянский, 1991, 1994; С.Ханджиев, 1994; Н.И.Кривцов, 1994; В.Г.Макарова, 1997, 1998). При этом достаточно часто эффективность практически всех продуктов пчеловодства зависит от конкретного образца, характеризующегося спецификой химического состава и выраженностью биологической активности (Е.Кристя и др., 1976; Д.К.Шапиро и др., 1985, 1986; А.Кайяс, 1983; А.Ю.Мачекас, 1988, 1991; Д.Г.Узбекова и др., 1993; T.Takenaka, 1982; Ts.Ivanov, 1984, 1996; F.A.Tomas-Barberan et al., 1989; Day Sarah et al., 1990; M.Campos et al., 1996).

Обладая большими потенциальными возможностями для производства и использования продуктов пчеловодства, Россия на современном этапе существенно отстает от многих стран мира по количеству заготавливаемых меда, маточного молочка, пыльцы, прополиса, а также по перечню наименований лекарственных препаратов, создаваемых на основе продуктов пчеловодства, пищевых добавок и косметических средств. Так, например, в Китае среднегодовое производство пыльцы составляет 3-5 тыс. т. Основными потребителями ее являются пожилые люди, использующие пыльцу для предупреждения преждевременного старения, а также дети, которым она назначается как общетонизирующее средство (В.Вейи, 1989).

В нашей стране цветочная пыльца (обножка) используется неоправдано мало. Ее уникальный химический состав, характеризующийся сбалансированностью ряда ценнейших органических и неорганических соединений, достаточно выраженные лечебные свойства, практически отсутствие каких-либо проявлений токсичности, сравнительная простота технологии получения и невысокая

конечная стоимость открывают широкие возможности для использования этого продукта пчеловодства в медицине, диетологии, косметике. Однако, значительная вариабельность химического состава различных видов пыльцы, зависящая от многих факторов и, в первую очередь, от ее ботанического происхождения, является одним из сдерживающих факторов дальнейшего распространения обножки в клинической практике (Д.К.Шапиро и др., 1985; А.Ю.Мачекас, 1988; А.М.Ишемгулов и др., 1998).

Для более эффективного практического применения цветочной пыльцы (обножки) как в чистом виде, так и в составе композиций с продуктами пчеловодства, необходимо учитывать ее ботаническое происхождение, т.е. с цветков какого вида растения собрана данная пыльца.

Анализ особенностей химического состава и выраженности основных свойств пыльцы в зависимости от видовой принадлежности является реальной основой оптимизации использования этого биологически активного продукта пчеловодства. Изучению этого вопроса и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель работы

Комплексная сравнительная биохимическая оценка состава и биологической активности цветочной пыльцы (обножки), идентифицированной по ботаническому происхождению.

Задачи исследования

1. Провести сравнительную оценку содержания некоторых групп биологически активных органических и неорганических соединений в цветочной пыльце (обножке), идентифицированной по ботаническому происхождению.

2. Изучить наличие и выраженность гепатопротекторного действия моно-флерной и полифлерной пыльцы при экспериментальном токсическом гепатите.

3. Оценить биохимические проявления антигипоксического эффекта у раз-

✓ о и

личных образцов пыльцы при острой гипоксическои гипоксии.

4. Провести сравнительный анализ антиоксидантных свойств образцов пыльцы при реализации антитоксического и антигипоксического эффекта.

5. Оценить зависимость гепатопротекторного, антигипоксического и антиок-сидантного действий монофлерной пыльцы от биохимических характеристик ее состава.

Научная новизна

Впервые проведено сравнительное изучение биохимического состава цветочной пыльцы (обножки), собранной в средней полосе России и идентифицированной по ботаническому происхождению.

Установлены различия в выраженности гепатопротекторного эффекта изучаемых видов монофлерной пыльцы. Показано, что обножка некоторых растений, особенно одуванчика и клевера, обладает достаточно выраженной способностью повышать устойчивость печени к действию четыреххлористого углерода, что проявляется меньшей степенью биохимических изменений.

Впервые исследованы сравнительные биохимические проявления антигипоксического эффекта пыльцы различного ботанического происхождения. Выявлено повышение устойчивости подопытных животных к воздействию факторов, вызывающих развитие острой гипоксической гипоксии, которое оказалось максимальным в случаях применения пыльцы одуванчика, клевера и василька.

Оценка показателей перекисного окисления липидов позволила установить у большинства исследуемых образцов обножки, антиоксидантную активность, коррелирующую с выраженностью их антигипоксического и гепатопротекторного действия.

Установлено наличие взаимосвязи степени проявлений оцениваемых лечебных свойств пыльцы и количественных характеристик некоторых групп соединений, входящих в ее состав, в частности, протеина, биофлавоноидов, макро- и микроэлементов.

Практическая значимость

Полученный химико-аналитический экспериментальный материал позволяет дифференцировать возможности практического применения монофлерной пыльцы.

Выявленное положительное влияние пыльцы одуванчика и клевера на биохимические процессы в печени в условиях интоксикации четыреххлористым углеродом предопределяет целесообразность их использования в комплексной терапии токсических гепатитов, при необходимости длительного применения лекарственных средств с гепатотоксическими свойствами или при профессиональном контакте с веществами, имеющими близкий к тетрахлорметану механизм поражения печени.

Антигипоксическое действие пыльцы василька, садовых культур и, особенно, одуванчика и клевера может быть реализовано при широко распространенных заболеваниях, сопровождающихся дефицитом кислорода - ишемической болезни сердца, бронхообструктивных заболеваниях легких, анемии, а также в спортивной медицине, при назначении шахтерам, водолазам, подводникам, профессиональная деятельность которых связана с воздействием гипоксиче-ских факторов.

Способность некоторых видов монофлерной пыльцы ограничивать интенсивность перекисного окисления липидов при воздействии факторов, индуцирующих липопероксидацию, позволяет рекомендовать их включение в пищевые добавки, изготовляемые на основе продуктов пчеловодства для использования при так называемых свободно-радикальных патологиях, т.е. заболеваниях в патогенезе которых велико значение активации перекисного окисления липидов, например, лучевая болезнь, атеросклероз, сахарный диабет.

Апробация работы

Основные результаты исследования доложены и представлены на V и VI Всероссийских научно-практических конференциях по апитерапии с международным участием (Сочи, 1996; Рыбное, 1997); Межрегиональной научно-

практической конференции «Проблемы диагностики и лечения сердечнососудистых заболеваний» (Саратов, 1997); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Немедикаментозные методы профилактики и лечения соматических заболеваний» (Новосибирск, 1997); III Российской гастроэнтерологической неделе (Москва, 1997); VIII Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва, 1998); межкафедральном совещании кафедр фармакологии с курсом фармакотерапии ФПДО, биологической и биоорганической химии с курсом клинической лабораторной диагностики, фармакогнозии с курсом ботаники, профильных гигиенических дисциплин, общей гигиены с курсом экологии, технологии лекарств Рязанского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова и НИИ пчеловодства.

По теме диссертации опубликованы 10 работ, из них 8 - в центральной печати.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Цветочная пыльца (обножка): происхождение, биологическое значение, сбор, хранение, консервация.

Цветочная пыльца - один из основных биологически активных продуктов пчеловодства. Само слово «пыльца» введено в 1760 г. шведским ботаником К.Линнеем и может быть переведено как «тонкая пудра или порошок». Различают пыльцу анемофильных (опыляемых ветром) и энтомофильных (опыляемых насекомыми) растений. Пыльца последних богаче по химическому составу, имеет меньше неусвояемых веществ (С.Шкендеров и др., 1985).

Состоит пыльца из пыльцевых зерен, развивающихся в пыльниках растений. Пыльцевое зерно является мужским гаметофитом и несет в себе свойства мужского растения. Состоит оно из 1-3 клеток и покрыто двумя оболочками: внутренней (интина) и внешней (экзина). Гладкая интина - непрочна и не влияет на структуру поверхности пыльцы (Р.Б.Нокс, 1985; С.Шкендеров и др., 1985). Экзина - прочна, окрашена, пориста, состоит из нескольких слоев и отличается прочностью как к физическим, так и ферментативным воздействиям (Р.Б.Нокс, 1985; R. Y. Barker et al., 1972). Она предохраняет содержимое пыльцевого зерна от воздействия неблагоприятных факторов (С.Шкендеров и др., 1985; A.Sala-Llinares et al., 1992). Клейкое, богатое липидами, пигментированное вещество - полленкит, покрывающее экзину зрелой пыльцы, адсорбирует УФО-лучи, защищая от них спермии, и способствует прилипанию пыльцы к телу насекомого (Р.Б. Нокс, 1985). Лучшей фиксации помогают шипы, бугорки, выросты на экзине пыльцевых зерен энтомофильных растений (В.А.Никитина, 1995; А.Кайяс, 1983; Д.К.Шапиро и др., 1985).

Размер и форма пыльцевых зерен индивидуальна для каждого вида растений (В.А.Никитина, 1995). Величина зерен может несколько изменяться под влиянием климатических, почвенных условий, в зависимости от места расположения на растении и даже от сорта культурного растения (Н.Смарагдова,

1968). Но в целом для каждого семейства, рода и вида растения морфологические особенности строения пыльцевых зерен остаются неизменными (А.Кайяс, 1983; Н. Beratich A.L. et al., 1990). Размер пыльцевых зерен варьирует от 10 (незабудка) до 200 (тыква, ирис) мк (А.Кайяс, 1983; С.Шкендеров и др., 1985). Форма зависит от соотношения между полярной и экваториальной осью: у гречихи, моркови - эллипсовидная, у одуванчика - многогранная, у клевера -округлая (Д.К.Шапиро и др., 1985; С.Шкендеров и др., 1985; В.А.Никитина, 1995). Пыльца растений окрашена всеми цветами и оттенками: у одуванчика -ярко-оранжевая, фацелии - фиолетовая, мака - черная, липы - светло-зеленая, подсолнечника - золотисто-желтая (А.Кайяс, 1983; Г.Ф.Таранов, 1986; H.Beru-tich A.L. et al., 1990 ). Однако, даже с одного вида растения пчелы могут нести пыльцу разного цвета: с гречихи - от белого до темно-зеленого и коричневого, василька - от кремового до темно-серого, клевера красного - от грязно-зеленого до черного. (М.В.Жеребкин и др., 1976).

Для пчел пыльца является единственным естественным источником белка (J.Iannuzzi, 1993). Для нормальной жизнедеятельности пчелиной семье необходимо от 8 до 30 кг пыльцы в год. При ее недостатке снижается количество выращиваемого расплода, у пчел не развивается жировое тело, фарингеальные и восковые железы и, как следствие, они не могут вырабатывать воск и маточное молочко; наступает преждевременное истощение и гибель пчел (Н.А.Урсу, 1981; С.Шкендеров и др., 1985). При большом дефиците пыльцы пчелы начинают приносить на 13-28% менее полновесные обножки (В.И.Сташенко, 1988).

Пыльца оказывает стимулирующее действие на яйцекладку матки (К М. Doull, 1966). Но по мере старения матки, интенсивность сбора пчелами пыльцы снижается в связи с сокращением яйценоскости и количества выращиваемого расплода (Н.А.Урсу, 1989). Потребление пыльцы делает пчел более устойчивыми к инвазионным и инфекционным заболеваниям: нозематозу, акара-пидозу и др. (С.Шкендеров и др., 1985). Отсутствие пыльцы может явиться основной причиной распространения европейского гнильца в семье (E.W. Herbert et al, 1984, 1987).

Пчелы предпочитают пыльцу всем другим видам белкового корма (B.Szymas et al., 1989). Этот выбор является у пчел врожденным (F.A.. Silveira, 1991). По мнению J.O. Schmidt (1982), привлекательными для пчел могут быть цвет и запах пыльцы. При этом пчелы предпочитают менее кислую пыльцу (J.O. Schmidt et al., 1984). По мнению других авторов, для пчел привлекательны не запах легко экстрагируемых эфирных масел пыльцы, а менее летучие компоненты: нейтральные жиры и свободные жирные кис