Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологическая активность экстрактов из дальневосточных и интродуцированных растений

ВАК РФ 03.00.32, Биологические ресурсы

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Зориков, Петр Семенович, Владивосток

: 00-51

(Г> V ■

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ „ *

ГОРНОТАЕЖНАЯ СТАНЦИЯ ЭРрМГОЬ ^

!7е т^Ье^/е г-?оьа 1.

Президиум ВАК России

не от ■А,

г.,№

у (решет- _ г

¡| присудил у ||

наук ;

{' I т

Г

1ачальн:.

управления ВАК России

Ви^йогическаг активность экстрактов из дальневосточных и интродуцированных растений

03.00,32 - Растительные ресурсы

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора биологических наук

¡'¿У

j<jW •'ï

00-2-О

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ГОРНОТАЕЖНАЯ СТАНЦИЯ

ЗОРИКОВ Петр Семенович

Биологическая активность экстрактов из дальневосточных и интродуцированных растений

03.00.32 - Растительные ресурсы

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора биологических наук

Работа выполнена на Горнотаёжной станции ДВО РАН

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член-корреспондент ДВО МАИ ВШ, академик ААО, заслуженный работник высшей школы Г. В. Гуков

доктор биологических наук Б.й. Сёмкин доктор медицинских наук ОМ Кириллов

Ведущая организация:

Владивостокский государственный медицинский университет

Защита состоится 14 декабря 1999 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.99.03 по защите диссертаций на соискание учёной степени докторалгаук при Тихоокеанском институте биоорганической химии ДВО РАН по адресу: 690022, Владивосток, пр. 100-летия Владивостока, 159.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН.

Диссертация в виде научного доклада разослана

11 " ноября 1999 года.

РОССИЙСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

Учёный секретарь диссертационного совета к. х. н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Живая оболочка Земли - биосфера, приобрела способность превращать космическую энергию в энергоструктурные живые комплексы, значение которых на планете оказалось более сильным, чем различные геологические преобразования. В структуре биосферы весь животный мир можно рассматривать как ее потребляющие органы, а растительный - как энергоструктурные производящие. Растительный мир в этом процессе является специфическим поставщиком различных продуктов питания.

Одной из отрицательных сторон ноосферы для человека является угроза разрыва трофических связей, зависимых от изменений экологии. В этих условиях население высокоорганизованных стран оказывается лишенным возможности сохранения связей с живой природой за счет быстрого разрушения этнических укладов, традиций и обрядов. При их ликвидации отбрасываются и таящиеся в них рациональные элементы. Современная медицина основана на принципиально иных предпосылках и не всегда восполняет эту огромную потерю. Кроме того, многие синтетические препараты, снимая те или иные симптомы заболеваний, отрицательно действуют на организм, вызывая побочные эффекты.

С древних времен у разных народов тысячелетиями создавались свои лечебно-профилактические системы. Очень широко известна система индо-тибетской медицины, в регионах она адаптировалась к конкретным климатическим и географическим условиям с использованием местного растительного сырья. Этот опыт в настоящее время широко изучается и систематизируется. Для лечебных целей растения в индо-тибетской медицине в одних случаях используются как основное средство, в других как подспорье, в третьих наравне с современными методами лечения. В настоящее время оценка роли и места растений и растительных препаратов в каждом случае заболеваний и их профилактики является важнейшей задачей медицинской науки и практики. По современным представлениям лекарственные средства из растений - это биогенетически сложившийся комплекс активных веществ, состоящий из различных метаболитов, белковых веществ, энзимов, микроэлементов, хлорофилла, витаминов, фенолов, алкалоидов, гликозидов, неорганических солей и многих других веществ. Следует предположить, что состав, образуемый растительной клеткой, имеет большое сходство с клеткой животного организма и при использовании для лечебных целей дает меньше побочных эффектов (средства из раувольфии змеиной и резерпин), хотя диапазон доз растительных средств колеблется от миллиграммов до сотен граммов (горицвет весенний в миллиграммах, чистотел большой в граммах, растения при витаминной недостаточности - в десятках и сотнях граммов) (Зориков, 1983, 1993, 1998; Гриневич, 1990). Как известно, местная географическая недостаточность в определенных соединениях,

местные заболевания не всегда могут быть излечимы за счет растительных препаратов, завезенных из других географически отдаленных мест и с другими климатическими условиями. Анализируя применяемые в народной медицине растения, следует отметить, что у аборигенов Америки (индейцев) и Сахалина используются в основном потогонные и отхаркивающие средства, в Сибири - для лечения опорно-двигательного аппарата, в Индии и Китае - тонизирующие и укрепляющие, в Европе и Тибете - сердечно-сосудистые.

Человечество в настоящее время стремится создать не только средства терапии многих заболеваний, но и средства управления и совершенствования своего здоровья. Имеющиеся в литературе сведения о попытках изучения источников древней индо-тибетской медицины, носят, в основном, потребительский характер. Тщательные изучения древних рецептов и их применение в действительности не всегда могут быть применимы, хотя из них можно извлечь много необходимых для медицины фактов. В настоящее время безусловно необходимо создание нового научного направления в современном естествознании, которое было бы направлено на выявление и обобщение всего опыта, накопленного природой и человечеством. Необходимо учитывать, что сложившиеся особенности питания являются наиболее естественными и надежными средствами коррекции напряжения у людей, проживающих в экстремальных условиях (в том числе в России). В связи с этим определенный интерес представляет накопленный опыт использования традиционных растительных препаратов, который является наиболее целесообразным способом профилактики и лечения. В то же время • сложившиеся пути лечения заболеваний в тропических условиях нельзя переносить в условия лечения людей в умеренном климате, хотя биологическая суть человека сохраняется постоянно (функция клеток, наследственность, системы физиологического гомеостаза и др.).

Интерес к лекарственным растениям и препаратам из них определяется всем укладом жизни человечества. Вредное воздействие химических веществ, находящихся в окружающей среде, синтетические лекарства, к которым человек эволюционно не приспособлен, химические пищевые добавки приводят в большинстве случаев к аллергическим и другим заболеваниям.

В связи с вышеуказанным весьма актуальными в настоящее время становятся вопросы поиска ресурсов и получения из них препаратов, обладающих тонизирующим, адаптационным, стресс-протективным, антиоксидантным и другими видами действий. Они необходимы для реабилитации, профилактики, защиты от стресса, для коррекции некоторых физиологических функций в онкологии, в гериатрии.

В процессе эволюции растения изменялись и приспосабливались к определенным условиям среды обитания, климату, солнечному и космическому воздействию, В результате этого они накапливали обширную биохимическую информацию, в том числе биологически

активные вещества (БАВ), необходимые как для собственной жизнедеятельности и, как оказалось, также для человека и животных. Изучение этой информации, выявление закономерностей действия и распределения БАВ в растениях стало одной из важнейших задач биологической науки для прогнозирования и рекомендаций по выделению и применению полезных веществ в лечебных и пищевых целях.

Использование БАВ будет более эффективным в том случае, когда становится известен механизм и эффективность действия растительных препаратов, поэтому необходимы и практические исследования. В прикладном значении (в медицине, животноводстве, пищевой промышленности) должны испытываться как отдельные растения, так и многокомпонентные смеси, проявляющие комплексные и синергические эффекты.

Формирование теоретических и практических представлений автора доклада в области выявления у растений БАВ происходило под влиянием работ Д.Й.Гольдберга (1957), Г.Селье (1960), И.И.Брехмана (1968)Д.И.Шретера (1970), О.И.Кириллова (1973), А.Ф.Гаммерман (1976), Э.Г.Базарова (1978), В.П.Казначеева (1980), А.К.Фруентова (1982), Л.Е.Панина (1983), А.С.Саратикова (1987). Вместе с тем автор с уверенностью хотел бы отметить самобытность исследований, которые длительное время выполнялись на Горнотаежной станции ДВО РАН.

Цели и задачи, основные направления исследований. Целью исследований являлась разработка теоретических и практических основ, а также возможностей рационального использования различных частей дальневосточных и ишродуцированных растений в пищевых и медицинских целях, и выявление закономерности биологической активности и механизма действия экстрактов. Поставленная цель достигалась с помощью решения следующих задач: 1) выявление содержания экстрактивных веществ; 2) определение токсичности растительных экстрактов; 3) обработка материалов по антафунгальному действию и содержанию витаминов; 4) проведение исследований на антиоксидантное и антистрессорное действия; 5) экспериментальные исследования на противоопухолевый эффект; 6) выявление механизма действия отдельных экстрактов из растений.

Объекты и методы исследований. Несмотря на огромные успехи науки и техники в создании синтетических лечебных препаратов, лекарства из растений продолжают занимать важное место в научной медицине и технологии. Как отмечалось А.И.Шретером (1980), из 2750 препаратов из лекарственного сырья в медицинской практике применялось 950 препаратов, в состав которых входили высшие растения, что составляло 35%. Особенно высок процент лекарств из растений сердечно-сосудистого (77 %),.желчегонного и отхаркивающего (70 %) действия. До сих пор количественный состав лекарственных растений существенно не изменился, лишь большее внимание стало

уделяться уже применяемым растениям. Особенный интерес возник к изучению опыта использования растений в народной медицине, которые очень широко применяются в развитых странах Европы, Азии и Америки.

Из 20000 видов растений, произрастающих на территории России, в народной медицине используется около 10 %, в научной медицине разрешено к применению около 250 видов лекарственных растений. Изучено в медицинских целях всего лишь 44% высших растений из 300000 видов, произрастающих на Земле. Из этого следует, что перспективы работ по поиску и изучению лечебных свойств растений огромны (Шретер, 1980; Будыко, 1977; Пашинский, 1989; Гриневич, 1990; Зориков, 1985,1989,1995).

Флора российского Дальнего Востока насчитывает более трех тысяч видов высших растений. В результате длительного изучения лекарственных растений установлено свыше 300 видов, которые применяются в тибетско-китайской народной медицине.

В конце 80-х годов во всем мире наметилась тенденция к более широкому использованию в медицине лекарственных средств растительного и животного происхождения. Отражением этих тенденций являются Всесоюзные и Международные конференции и симпозиумы по исследованию лекарственных растений и препаратов из них (Улан-Удэ, 1987; Ташкент, 1988; Томск, 1989; Прага, 1989; Бонн, 1990).

В настоящее время изучению лекарственных растений и препаратов из них уделяется особое внимание. Для лечения различных заболеваний используются растения традиционной и современной медицины. Широко изучаются растения в Японии, США, Китае, Корее. В нашей стране изучением лекарственных растений занимаются в Онкологическом научном центре Академии медицинских наук России, НИИ фармакологии Томского научного центра АМН, Институте лекарственных растений (г. Москва), филиале института биологии (Улан-Удэ), в медицинских институтах и университетах страны. При этом в Индии, Китае, Вьетнаме используются свои направления и действуют школы по использованию лекарственных растений. В Японии известна школа Кампо Медицина. В России школа по изучению тибетской медицины создана в Институте биологии (Улан-Уде). В НИИ фармакологии АМН РАН (г. Томск) активно проводится изучение фитотерапии рака. На Дальнем Востоке эффективно действуют направления по изучению лекарственных средств, (ТИБОХ и ТОЙ ДВО). На Горнотаежной станции ДВО РАН изучение лекарственных растений было начато с 1932 г,, т.е. с момента ее организации.

С целью рационального использования растительных ресурсов, в большей мере лекарственных растений Дальнего Востока и интродуцентов дендрария Горнотаежной станции, применялись различные материалы, методы и модели исследований, которые будут отражены в тексте.

Материал исследований собирался с 1963 г., т.е. с начала работы автора на Горнотаежной станции. Изучением было охвачено 169 видов дальневосточных растений (табл. 1) и 31 вид интродуцентов, всего

исследовано 200 видов высших сосудистых растений.

Таблица 1

Исследуемые растения

Семейства Количество

исследованных видов

1. Актинидиевые (Actinidiaceae) 3

2. Аралиевые (Araliaceae) 7

3. Кирхазоновые (Aristolochiaceae) 6

4. Барбарисовые (Berberidaceae) 8

5. Березовые (Betulaceae) 7

6. Бобовые (Fabaceae) 10

7. Брусничные (Vacciniaceae) 5

8. Буковые (Fagaceae) 4

9. Валериановые (Valerianaceae) 3

10. Вересковые (Ericaceae) 5

11. Виноградные (Vitaceae) 2

12. Гречишные (Polygonaceae) 6

13. Жимолостевые (Caprifoliaceae) 4

14. Зонтичные (Apiaceae) 13

15. Камнеломковые (Saxifragaceae) 5

16. Липовые (Tiliaceae) 6

17. Лютиковые (Ranunculaceae) 5

18. Маслиновые (Oleaceae) 8

19. Ореховые (J uglandaceae) 2

20. Ремнецветниковые (Loranthaceae) 4

21. Розоцветные (Rosaceae) 19

22. Рутовые (Rutaceae) 6

23. Сложноцветные (Asteraceae) 12

24. Сосновые (Pinaceae) 4

25. Тутовые (Moraceae) 4

26. Лимонниковые (Schizandraceae) 1

Из исследованных интродуцентов дендрария Горнотаежной станции 3 вида относятся к семейству кирказоновые, 4 - барбарисовые, 6 - бобовые, 3 - буковые, 2 - астровые, 2 - сосновые, 6 - розоцветные, 2 -жимолостевые. Скрининговым исследованиям подвергнуты (на антиоксидантное действие) пластинчатые грибы 9 видов (сем. Ну^орЬогасеае), трубчатые грибы - 4 вида (сем. Во1е{асеае), рогатиковые -

3 вида (сем. С1ауапасеае). Антифунгальное действие изучено для 1146 видов из 137 семейств высших растений. Для исследовательских работ использовались в основном надземные части растений (листья, стебли, цветки, плоды).

Научная новизна. Накопление биологически активных веществ изучалось в зависимости от адаптации растений к различным климатическим условиям в местах их произрастания. Для дальневосточного региона впервые нами дается анализ биологической активности многих растений, произрастающих на российском Дальнем Востоке и некоторых интродуцентов дендрария Горнотаежной станции. Проведен комплексный анализ надземной части растений на содержание экстрактивных веществ, витаминов, выявлены токсичность, антиоксидантное и антистрессорное действие, противоопухолевая активность у 216 видов растений и грибов. Впервые изучены зависимости между содержанием витаминов и антиоксидантным действием, между антиоксидантным, антистрессорным и противоопухолевым действиями; выявлены закономерности распределения биологически активных веществ в растениях.

На антистрессорных, антиоксидантных и противоопухолевых опытных моделях изучен механизм действия отдельных растений и даны рекомендации по использованию растений в медицине, пищевой промышленности, животноводстве.

Положения, которые выносятся на защиту.

¡.Научное обоснование принципов рационального применения надземных частей растений (листьев и стеблей) в лекарственных и пищевых целях.

2. Теоретические и практические основы закономерности действий и содержания БАВ растений в онтогенезе.

3. Научные основы специфики действия БАВ растений на организмы человека и животных.

Практическая значимость. 1. Выявлены наиболее перспективные для дальневосточного региона растения для использования в медицине, ветеринарии, животноводстве, а также для пищевых целей. 2. Изучены количественные и качественные стороны экстракции веществ из растений, возможности их применения и использования. 3. Определены перспективные источники витаминов. 4. Экспериментально выделены растения, проявляющие антиоксидантные, антистрессорные свойства и определена их роль в медицине и пищевой промышленности. 5. Даны рекомендации по использованию растений для профилактики и в комплексном лечении злокачественных новообразований. 6. Разработаны рекомендации по использованию листьев элеутерококка и акантопанакса в животноводстве. 7. Выполнена работа по использованию в пищевой промышленности биологически активных веществ, получаемых из растений юга Дальнего Вос