Стероїдні сапоніни цибулі пониклої (Allium nutans L.) та їх біологічна активність

Размещено на http://www.allbest.ru/

Киівський національний університет імені Тараса Шевченка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

03.00.12 - Фізіологія рослин

Стероїдні сапоніни цибулі пониклої (Allium nutans L.) та їх біологічна активність

Ахов Леонід Сергійович

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі алелопатії Національного ботанічного саду

імені М.М. Гришка НАН України та на кафедрі фізіології та екології рослин Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор, чл.-кор. УААН МУСІЄНКО Микола Миколайович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедрою фізіології та екології рослин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Силаєва Алла Михайлівна, Інститут садівництва УААН, завідувач лабораторією фізіології рослин

кандидат біологічних наук Курчій Богдан Олексійович, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, старший науковий співробітник

Провідна установа: Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України

Захист відбудеться 24 квітня 2000 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.001.24 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою:

03127 Київ-127, проспект Глушкова, 2. Корпус 12, біофак, ауд. 215. Поштова адреса: 01033 Київ-33, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: вул. Володимирська, 58.

Автореферат розіслано 21 березня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Брайон О.В.

1. Загальна характеристика роботи

сапонін рослина цибуля гормональний

Актуальність проблеми. Сапоніни - це велика група широко розповсюджених речовин, переважно рослинного походження, які мають детергентні властивості. За структурою ці сполуки поділяються на тритерпенові або стероїдні глікозиди, які класифікуються в залежності від природи аглікону (сапогеніну). Сапогеніни широко використовуються в парфумерії та фармакологічній промисловості як вихідна речовина для синтезу гормональних препаратів. На важливе практичне значення цієї групи речовин вказує той факт, що близько 6% всіх ліків, які використовуються в медицині, припадає на гормональні препарати. На початку 80-х років для виробництва 45% усіх стероїдів як вихідну сировину використовували діосгенін (Hostettmann, Marston, 1995).

Сапоніни найчастіше розглядали як сполуки, які в організмі виконують лише захисні або запасаючі функції, хоча результати ряду досліджень свідчать, що ці речовини є також регуляторами росту рослин (Geuns, 1978). Останнім часом також з`явились дані, які вказують на те, що грунтовтома після таких важливих сільськогосподарських культур, як люцерна (Medicago sativa) та вігна (Vigna radiata), може бути викликана накопиченням в грунті великої кількості сапонінів (Oleszek, 1996, Waller et al., 1995).

Види роду Allium відомі як продуценти стероїдних сапонінів, які є одними з основних вторинних метаболітів в цих рослинах. Особливу зацікавленість викликають дані про те, що стероїдні сапоніни, котрі виділено з деяких видів роду Allium, мають протипухлинну активність (Inoue et al., 1995).

Крім того, об`єкт наших досліджень, вид A. nutans, завдяки високому вмісту цукрів і вітаміну С, а також раннім строкам початку вегетації, є цікавим з точки зору використання цієї рослини для забезпечення населення вітамінами у зимово-весняний період (Булах, 1994).

Хоча A. nutans вже більше 50 років культивується в ботанічних садах багатьох країн, не проводилось будь-яких систематичних досліджень якісного складу та біологічної активності СГ цієї рослини. Кількість стероїдних сапонінів в даному виді визначалась лише за допомогою тестів на гемолітичну активність рослинних екстрактів, які дають орієнтовні дані і звичайно використовуються лише на початковому етапі досліджень.

Беручи до уваги той факт, що вид A. nutans планується використовувати як харчову рослину, замінник цибулі ріпчастої в зимово-весняний період, вивчення якісного складу та біологічної активності СГ даного виду є актуальною задачею. Крім того, за даними літератури відомо, що рослини роду Allium синтезують переважно глікозиди ряду фуростану (Кинтя, Лазурьевский, 1987). Дослідження біологічної активності та механізма дії цих речовин мали фрагментарний характер (Кинтя, Лазурьевский, 1979). Тому вивчення цієї проблеми може дати цінну інформацію щодо ролі фуростанолових сапонінів в процесах регуляції росту і розвитку рослин та більш повно розкрити біологічний потенціал даного виду.

Зв`язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконана в межах галузевої програми відділу алелопатії Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка за темами “Еколого-алелопатичні основи функціонування степових рослинних угруповань і агроценозів“ (номер державної реєстрації 5417220), “Алелопатично активні сполуки вищих рослин та мікроорганізмів: скринінг, ідентифікація та створення на їх основі природних фіторегуляторів” (номер державної реєстрації 0198U000781) та на кафедрі фізіології та екології рослин Київського університету імені Тараса Шевченка в межах програми Кабінету Міністрів України : “Природа резистентності до фітопатогенів і біологічно активні речовини” (ДБ-61, номер державної реєстрації 0185U021410).

Мета та задачі дослідження. Мета роботи: виділити стероїдні сапоніни рослини A. nutans, встановити їх структуру і біологічну активність.

Для досягнення мети було визначено такі задачі:

Виділити сапоніни з підземних органів A. nutans.

Фракціонувати суміш сапонінів методом колонкової хроматографії та здійснити скринінг кожної фракції.

На рослинних тест-об'єктах визначити фізіологічну активність фракцій, що містять сапоніни

Встановити структуру біологічно активних сапонінів.

Дослідити можливий спектр дії сапонінів встановленої структури на різних об`єктах.

Дослідити можливі виділення A. nutans в навколишнє середовище на модельних об`єктах з метою виявлення їхньої алелопатичної активності.

Наукова новизна одержаних результатів. Методами колонкової хроматографії на зворотно-фазовому силікагелі С-18 та ЯМР і мас-спектроскопії встановлена структура чотирьох стероїдних глікозидів з A. nutans. Один з них ідентифіковано як нову речовину, другий вперше ізольовано з рослинної сировини.

Показано, що СГ мають найвищу біологічну активність в порівнянні з іншими групами колінів з підземних органів A. nutans.

На рослинних об'єктах встановлено взаємозв'язок між будовою аглікону головних компонентів суми сапонінів цибулі пониклої та їх проліферативною активністю.

Вперше показано, що дельтозид гальмує ріст клітин карциноми ротової порожнини людини.

Встановлено, що A. nutans не виділяє в навколишнє середовище біологічно активні речовини в кількостях, які здатні негативно впливати на ріст рослин-акцепторів.

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження дозволяють рекомендувати A. nutans для використання в фармакологічній промисловості як вихідну сировину для виготовлення гормональних препаратів.

Апробація роботи. Основні матеріали і положення дисертаційної роботи доповідались на:

Першому всесвітньому конгресі з алелопатії (First World Congress on Allelopathy) (Іспанія, Кадіз, 1996);

Засіданні вченої ради ЦБС НАН України (Київ, 1997);

Науковому семінарі, присвяченому Дню алелопатії (Київ, 1998);

Науковій конференції професорсько-викладацького складу Київського університету імені Тараса Шевченка (Київ, 1999);

Міжнародній конференції “Saponins in Food, Feedstuffs and Medicinal Plants” (Пулави, Польща, 1999).

Особистий внесок дисертанта. Дисертант опрацював необхідну літературу, самостійно оволодів відомими та розробив нові методики досліджень, брав участь у плануванні експериментів і підготовці матеріалів до друку. Експериментальні дані, висновки та рекомендації отримані здобувачем самостійно.

Публікації. Основні положення дослідження за темою дисертаційної роботи опубліковані в 10-ти наукових працях.

Обсяг та структура дисертації. Дисертація містить 135 сторінок друкованого тексту і складається зі вступу, 3 розділів, заключної частини, висновків, списку літератури. Робота ілюстрована 35 рисунками, 5 таблицями. Список використаної літератури включає 172 найменування, у тому числі 74 праці іноземних авторів.

2. Зміст роботи

Огляд літератури

Огляд літератури складається з трьох розділів, в яких висвітлені питання щодо вмісту стероїдних сапонінів і сапогенінів в рослинах роду Allium та біологічної активності цієї групи речовин. Наведено дані досліджень останніх років у галузі вивчення механізму дії сапонінів та взаємозв'язку між біологічною активністю та будовою молекули глікозидів.

Матеріали і методи досліджень

Загальна схема проведення досліджень біологічно активних речовин, які містяться в підземних органах цибулі пониклої (A. nutans), представлена на рис 1.

Первинне фракціонування біологічно активних речовин з рослинного матеріалу (пункт 1, рис. 1) проводили за методикою Мацуки (Mazzuka et al., 1996). В подальшому групу речовин, яка показала найвищу активність, розділили на фракції за допомогою препаративної колонкової хроматографії (2). З цією метою нами вперше застосовувався метод колонкової хроматографії на зворотно-фазовому силікагелі С-18, який був розроблений Олешеком (Oleszek, 1988) для розподілу тритерпенових сапонінів люцерни. Контроль здійснювали за допомогою тонкошарової хроматографії на сорбентах з силікагелю та С-18.

Як тест-об'єкт на початкових етапах використовувався крес-салат (Гродзинский, 1991). В подальшому з найбільш активних фракцій за допомогою колонкової хроматографії на С-18 та силікагелі ізолювали індивідуальні компоненти, будову яких встановлювали за допомогою ЯМР та мас-спектр аналізів (4). Мас-спектри були записані на Kratos MS/50TC спектрометрі. ЯМР спектри були зняті на Bruker WH-250 Spectrospin та Bruker AMX-500 спектрометрах з Bruker X-32 комп'ютером і пакетом програм Bruker UXNMR.

Для визначення біологічної активності індивідуальних сполук (6) користувались біотестами на проростання насіння редиски та ріст коренів проростків крес-салату (Lipidium sativum L.) за Гродзинським (1991), ріст колеоптилів і коренів проростків пшениці за Уоллером (Waller et al., 1995) та ріст головного кореня і утворення бокових коренів проростків огірка (Cucumis sativum L.) за Івановим (1985).

Для вивчення механізму дії дельтозиду на ультраструктурному рівні проростки пшениці обробляли 0,01%-ним розчином дельтозиду на протязі 24 годин. Ультратонкі зрізи досліджувалися в трансмісійному електронному мікроскопі JEM 100В (Японія).

При вивченні впливу дельтозиду на будову вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) розчин сапоніну готували в концентраціях 2,5, 1,25 та 0,6 г/мл. Дослідження негативно контрастованої суспензії ВТМ проводили на тому ж мікроскопі.

При вивченні сумісної дії дельтозиду і фенолкарбонових кислот використовувались пара- і мета-кумарова та оксибензойна, -, -, -резорцилова, протокатехова, кофейна, ванілінова, ферулова кислоти. Вплив сапонінів на активність поліфенолоксидази (ПФО) вивчали за допомогою модифікованої методики Олешека (Oleszek et al., 1989).

Для дослідження фізіологічної активності дельтозиду в модельній системі використовували схему дослідів, запропоновану Вейденхамером (Weidenhamer, 1996).

В дослідах по вивченню сумісної дії дельтозиду та фітогормонів на ріст коренів та колеоптилів проростків пшениці використовували кінетин та індоліл оцтову кислоту (ІОК).

В роботі по визначенню протипухлинної активності дельтозиду використовували культуру клітин КВ епідермоїдної карциноми ротової порожнини людини.

Статистична обробка проводилася за допомогою програм Excel 7.0 і Statistica 5.0. При проведенні дисперсійного аналізу користувались методом, який описано Плохінським (1980).

Результати досліджень та їх обговорення

Біологічна активність сапонінів A. nutans. Проведені нами дослідження показали, що сапоніни є одними з головних вторинних метаболітів рослини A. nutans і їх вміст становить близько 4% в перерахунку на суху масу. Вони також мають найвищу біологічну активність в порівнянні з іншими колінами, які синтезуються в підземних органах цибулі пониклої. Так, у концентрації 0,125% сапоніни пригнічували ріст коренів крес-салату на 70%, в той час, як друга за активністю фракція колінів - сума фенолкарбонових кислот (ФК-кислот) - лише на 40% (рис. 2).

Будова та біологічна активність стероїдних сапонінів A. nutans. Суму сапонінів розподіляли на фракції за допомогою колонкової хроматографії на зворотно-фазовому силікагелі С-18. Колонку промивали 30-80% -ним градієнтом водних розчинів метанолу (МеОН). Ця процедура дала 8 фракцій, кожна з яких містила однакові компоненти. Фракції позначалися латинськими літерами A - H. При промиванні колонки 60%-ним МеОН одержано фракції A - C, 70%-ним МеОН - фракції D - F та 80%-ним MeOH - фракції G та H. Найбільшу активність мали фракції С, E, F та H. Фракції С та F містили лише по одному компоненту - сполуки 1 та 3. З фракції Е отримали сполуку 2, з фракції H - сполуку 4. Всі одержані речовини давали позитивну реакцію з реактивом Саньє і, отже, відносилися до стероїдних сапонінів.

В подальшому за допомогою ЯМР та мас-спектр аналізів сполука 1 була визначена як дельтозид. Його вміст складав 87% від загальної кількості сапонінів в підземних органах рослини A. nutans. Сполука 3 була ідентифікована як новий глікозид, який ми назвали нутанозид 1. Цей сапонін був другим головним компонентом цієї суміші, кількість якого складала близько 12%. Обидва сапоніни після гідролізу давали один аглікон - діосгенін. Крім того, в слідових кількостях ідентифіковано два глікозиди рускогеніну: нолінофурозид D (сполука 2) та його спіростаноловий аналог (сполука 4). Останній було отримано раніше лише як продукт гідролізу нолінфурозиду D (Шевчук и др., 1991), і з природної сировини нами виділено вперше.

Встановлення структури і вмісту стероїдних глікозидів рослини A. nutans дає підстави зробити висновок щодо можливого використання даної рослини як джерела стероїдних сапогенінів. Останні широко використовуються в фармакологічній промисловості як вихідний продукт для синтезу гормональних препаратів. Вміст діосгеніну складає біля 1,6% маси сухої рослинної речовини. Для порівняння, рослина Dioscorea deltoidea, вирощена в Індії, яка також синтезує дельтозид як головний компонент суміші СГ, накопичує 2,6% діосгеніну (Hostettmann, Marston, 1995). Крім того, самі сапоніни широко використовуються в парфумерії та харчовій промисловості як емульгатори і піноутворювачі та при виробництві фото- та кіноплівок.

Нами встановлено, що тип аглікону суттєво впливає на активність сапонінів. З літератури відомо (Кинтя, Лазурьевский, 1987), що фуростанолові глікозиди є менш активними формами спіростанолових глікозидів, які виконують транспортні функції. Наші дослідження показали, що представники цих двох груп речовин можуть по-різному впливати на тест-об`єкти. Так, якщо дельтозид пригнічував мітотичну активність в концентрації 80-20 мг/л, то його спіростаноловий аналог, нутанозид 1, в тих самих концентраціях виявляв проліферативну активність (рис. 4).

Таким чином, можна зробити припущення про сезонні зміни впливу сапонінів на рослинний організм: восени в рослинах накопичуються переважно фуростанолові сапоніни, які можуть виконувати функції запасних речовин і, в той самий час, є інгібіторами росту. Навесні частина фуростанолових глікозидів може трансформуватися в спіростанолові сапоніни. Цей процес супроводжується відщепленням глюкози від С-26 атому аглікону, в результаті чого утворюються речовини, які мають проліферативну активність і можуть бути індукторами ростових процесів в рослинному організмі.

Вплив дельтозиду на будову клітинних мембран. Відомо, що мембранна активність спіростанолових глікозидів пов`язана з утворенням комплексу з 3--оксистероїдами, в результаті чого в мембранах утворюються пори діаметром 70-90 (Glauert et al., 1962), що призводить до падіння трансмембранного потенціалу та руйнування мембранних комплексів (Кинтя, Лазурьевский, 1987). Фуростанолові глікозиди, до яких належить і дельтозид, не мають таких властивостей. Але в ході наших досліджень було встановлено, що дельтозид викликає зміни в будові плазмалеми, які виявляються в утворенні концентричних мембранних комплексів.

Нами також показано, що додання дельтозиду в концентраціях 2,5-0,6 г/мл до суспензії ВТМ викликає аглютинацію віріонів.

Сумісна дія дельтозиду та фенолкарбонових кислот. Хоча у виділеннях проростків рослини A. nutans і було ідентифіковано дельтозид за допомогою тонкошарової хроматографії, нами показано, що цей сапонін не здатний накопичуватися в навколишньому середовищі в кількості, токсичній для інших рослин. Однак існує багато робіт, які вказують, що важливу роль при виникненні грунтовтоми в природних умовах відіграє явище синергізму при сумісній дії колінів (Райс, 1978). Тому нами були проведені дослідження, спрямовані на вивчення сумісної дії головного компоненту суми сапонінів A. nutans, а саме дельтозиду, та таких розповсюджених алелохімікатів як фенолкарбонові кислоти. Підставою для проведення цих досліджень були дані про те, що деякі сапоніни здатні стимулювати активність ПФО і, таким чином, сприяти збільшенню кількості хінонів.

Для перевірки даної гіпотези ми вивчали вплив водорозчинних фракцій сапонінів A. nutans та інших рослин на активність ПФО. В подальшому досліджували сумісну дію сапонінів, які брали в тих самих концентраціях, що і в попередньому досліді (рис. 4), та хлорогенової кислоти в концентрації 0,2 М на ріст коренів крес-салату (рис. 5).

У випадку пригнічення росту коренів крес-салату сапонінами з Trifolium repens (на фоні стимулювання активності ПФО на 160%), простежувалось підсилення їх дії при одночасному внесенні з хлорогеновою кислотою з 20% до 50% (на 30%). Сапоніни із A. nutans стимулювали активність ПФО лише на 45%. Додання до розчину сапонінів з A. nutans хлорогенової кислоти збільшувало пригнічення росту коренів крес-салату з 48 до 63% (на 15%).

Було досліджено сумісну дію дельтозиду та 11 фенолкарбонових кислот. Дані цих експериментів представлені в табл. 1. Для оцінки дії кожного фактору окремо, а також значення взаємодії і сумарного ефекту градацій використовувався показник x2 (відношення суми квадратів факторів до загальної суми квадратів). Величини x2 для кожного варіанту досліду представлені в табл.1.

Таблиця 1 Значення x2 варіантів дослідів сумісної дії дельтозиду та ФК-кислот

Примітки:

A2 - вірогідність впливу дельтозиду (фактору А) на ріст коренів крес-салату.

B2 - вірогідність впливу фенолкарбонових кислот (фактору В) на ріст коренів крес-салату

AB2 - взаємодія цих двох факторів, X2 - сумарний ефект дії фактору А і В.

Жирним позначені значення x2, які є невірогідними (р0,05), курсивом - вірогідні при третьому (0,05р0,01), і підкреслюванням - при другому (0,01р0,001) рівні значущості. Звичайним шрифтом набрані варіанти, які є вірогідними при першому рівні значущості (р0,001).

Аналізуючи вищенаведені дані, можна зробити висновок про те, що сумарний ефект сумісної дії дельтозиду та ФК-кислот є вірогідним при більш високому рівні значущості, ніж взаємодія цих двох факторів.

Активність дельтозиду в модельній системі. Схему “сусід-мішень” (Target-Neighbour design) було застосовано для вивчення біологічної дії дельтозиду. Використання даного методу дозволяє дослідити вплив одразу декількох факторів на активність коліну, тобто більш повно змоделювати умови, які діють у природі. Результати цих дослідів показали, що щільність рослин суттєво впливає на активність дельтозиду та його сумісну дію з кореневими виділеннями вида-сусіда.

Як видно, підвищення кількості рослин-мішеней (акцепторів) вдвічі призводило до послаблення як пригнічуючої дії самого дельтозиду, так і його сумісної дії з кореневими виділеннями вида-сусіда (донора). У нашому випадку як вид-сусід ми використовували рослини Tagetes erecta, в кореневих виділеннях яких міститься алелохімікат -тертиеніл.

Прі порівнянні фітотоксичної активності сапонінів цибулі пониклої з іншими добре відомими фітотоксинами, було зроблено висновок про невисоку активність досліджуваних колінів. Так, наприклад, транс-цинамова кислота з гваяюли (Parthenium argentatum) повністю пригнічувала ріст самої гваяюли в концентрації 0,0001% (Остроумов, 1986), юглон пригнічував ріст томатів на 50% в концентрації 0,001% (Барбье, 1978), а парасорбінова кислота з горобини (Sorbus aucuparia) повністю пригнічувала ріст крес-салату в концентрації 0,0001% (Райс, 1978). В наших дослідах дельтозид в концентрації 0,001% пригнічував ріст крес-салату лише на 30% та стимулював ріст колеоптилів пшениці на 10%. Нутанозид 1 мав дещо вищу активність, але його кількість в рослинному матеріалі була набагато меншою, ніж дельтозиду.

Вище наведені дані, а саме: порівняно низька активність дельтозиду, який є головним компонентом суміші СГ з підземних частин рослини A. nutans, низький рівень значущості при взаємодії цього сапоніну з іншими алелохімікатами та значний негативний вплив щільності на активність дельтозиду, дають підстави вважати перспективними подальші роботи по інтродукції даного виду.

Взаємодія дельтозиду з фітогормонами. Дані по вивченню впливу дельтозиду, кінетину і ІОК на ріст коренів та колеоптелів пшениці свідчать, що дельтозид проявляв найменьшу біологічну активність. Але в сумі з кінетином він здатний посилювати дію останнього на 40-50% (рис.7), що робить перспективним використання цієї сполуки як домішки до фізіологічно активних речовин при контролюванні процесів росту та розвитку рослин. Ці дані вказують на те, що сапоніни виконують не лише захисні або запасаючі функції, а й відіграють певну роль в процесах регуляції росту та розвитку рослини.

Протипухлинна активність дельтозиду. Хоча рослини роду Allium широко використовуються у фітотерапії раку, активність даної групи рослин пов'язували в першу чергу з діалілдісульфідами (Балицкий, Воронцова, 1982). Однак існує достатньо даних щодо протипухлинної активності стероїдних і тритерпенових глікозидів (Лазурьевский и др., 1977), що дало можливість зробити припущення про протиракову дію сапонінів рослин роду Allium. За останні роки це припущення підтвердилося в результаті робіт, в яких показано протиракову активність СГ рослин родини Liliaceae (Sashida, Mimaki, 1995) і, зокрема, роду Allium (Inoue et al., 1995).

Проведені нами дослідження показали, що дельтозид в концентрації 50-25 г/мл здатний пригнічувати ріст клітин карциноми ротової порожнини людини відповідно на 73% та 87%.

Таким чином, встановлена нами протипухлинна дія дельтозиду дозволяє рекомендувати препарат для подальшого дослідження в лабораторних та клінічних умовах.

Висновки

Виділено і встановлено методами ЯМР та мас-спектроскопії структуру чотирьох стероїдних глікозидів (дельтозид, нолінфуранозид D, його спіростаноловий аналог та нутанозид 1) з підземних органів цибулі пониклої (Allium nutans L.).

Нутанозид 1 [(25R)5спіростан-3ол (діосгенін) 3-О-{-L-рамнопіранозил (1-2)-[-D-глюкопіранозил(1-4)]-O--D-галактопіранозид}] ідентифіковано як новий сапонін в рослинах.

Аналог нолінфуранозиду D [(25R)5спіростан-1,3-діол (рускогенін) 1-О--D-галактопіранозид] з природної сировини виділено вперше.

Встановлено, що дельтозид Allium nutans гальмував проростання насіння редиски, ріст коренів крес-салату та проліферацію клітин карциноми ротової порожнини людини.

В модельних дослідах показана синергічна та антагоністична дія дельтозиду Allium nutans при його одночасному внесенні з природними регуляторами росту рослин (кінетином та індоліл-3-оцтовою кислотою).

Встановлено, що дельтозид з Allium nutans викликав утворення концентричних мембранних комплексів в меристематичних клітинах коренів пшениці.

Вперше показано, що фуростанолові (або бі- та тридесмозидні) форми стероїдних та тритерпенових глікозидів регулюють активність поліфенолоксидази, підсилюючи таким чином дію іншої групи алелохимікатів - фенолкарбонових кислот.

В модельних дослідах встановлено, що рослини A. nutans не виділяли ендогенні речовини в навколишнє середовище в кількості, яка здатна гальмувати ріст інших рослин. Це дозволяє рекомендувати розширення посівів даного виду з метою практичного використання.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Ахов Л.С., Головко Э.А. Биологическая активность сапонинов // Физиология и биохимия культурных растений. -1998. -30, №2. -С.112-123.

2. Ахов Л.С., Головко Э.А., Мусиенко Н.Н. Комбинированное действие дельтозида и фенолкарбонових кислот на рост корней кресс-салата // Физиология и биохимия культурных растений. -1999. -31, №5. -С.351-353.

3. Ахов Л.С., Олешек В., Пиценте С., Пица К., Мусиенко Н.Н., Головко Э.А. Дельтозид из Allium nutans L. // Український біохімічний журнал. -1999. -71, №2. -С.51-54.

4. Ахов Л.С., Головко Е.А., Мусієнко М.М. Алелопатично активні речовини з підземних частин рослини Allium nutans L. // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. -К.: Вид. центр “Київський університет”, 1999. -Випуск 2: Інтродукція та збереження рослинного різноманіття. -С.62.

5. Головко Э.А., Булах П.Е., Ахов Л.С. Некоторые проблемы поиска растений-доноров биологически активных соединений-сапонинов // Вопросы экологии и охраны природы в лесостепной и степной зонах. -Самара: Изд-во “Самарский университет”, 1996. -С.167-174.

6. Akhov L.S., Musienko M.M., Piacente S., Pizza C., Oleszek W. Structure of steroidal saponins from underground parts of Allium nutans L. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -1999. -47, №8. -P. 3193-3196.

7. Akhov L.S., Musienko M.M., Oleszek W., Shakun M. The activity of deltoside saponin from Allium nutans L. in model system // Allelopathy Journal. -2000. -7, №1. -P. 99-104.

8. Akhov L. Allelopathic activity of some species of genus Allium // First World Congress on Allelopathy “A science for the future”, 16-20 September, 1996, Cadiz (Spain). -P.58.

9. Akhov L.S., Musienko M.M., Shishova Y., Polishchuk V.P., Oleszek W. Biological activity of saponins from Allium nutans L. // “Saponins in food feedstuffs and medicinal plants”, 6-8 September, 1999, Pulawy (Poland). -P.93.

10. Akhov L.S., Musienco M.M., Oleszek W. The influence of saponins on polyphenol oxidase activity // “Saponins in food feedstuffs and medicinal plants”, 6-8 September, 1999, Pulawy (Poland). -P.101.

Анотація

Ахов Л.С. Стероїдні сапоніни цибулі пониклої (Allium nutans L.) та їх біологічна активність. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 - фізіологія рослин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2000.

Дисертація присвячена встановленню будови стероїдних сапонінів, виділених з підземних органів рослини A. nutans, та вивченню їх біологічної активності. Показано, що основними компонентами суміші сапонінів цієї рослини є глікозиди діосгеніну - дельтозид та нова речовина, яку ми назвали нутанозид 1. В слідових кількостях також було ідентифіковано два глікозиди рускогеніну. Вперше встановлено, що дельтозид, який належить до глікозидів класу фуростану, впливає на активність поліфенолоксидази, посилює дію кінетину та має протипухлинну активність. Показано, що дельтозид не може вільно виходити з органів непошкоджених рослин в кількості, яка здатна викликати грунтовтому. Отримані дані дозволяють розглядати рослину A. nutans як джерело стероїдних сапонінів, які можна використовувати для виробництва гормональних препаратів.

Ключові слова: Allium nutans L., біологічна активність, дельтозид, стероїдні сапоніни

Аннотация

Ахов Л.С. Стероидные сапонины лука пониклого (Allium nutans L.) и их биологическая активность. -Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.12 - физиология растений. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2000.

Диссертация посвящена установлению структуры стероидных сапонинов, выделенных из подземных частей растения A. nutans, и изучению их биологической активности. На растительных тест-объектах показано, что фракция, содержащая стероидные сапонины, обладает наибольшей физиологической активностью. В концентрации 0.125% данные вещества ингибируют рост корней кресс-салата на 70%.

После проведения колоночной хроматографии на обращенно-фазовом силикагеле С-18, из наиболее активных фракций сапонинов были выделены два гликозида диосгенина - дельтозид и новое вещество, названное нами нутанозид 1. Данные вещества составляют соответственно 87% и 12% от общей суммы сапонинов растения A. nutans. В следовых количествах также были идентифицированы два гликозида рускогенина - нолинфуранозид D и его спиростаноловый аналог. Последний ранее был получен как продукт гидролиза нолинфуранозида D и из природного сырья нами выделен впервые. Структура нутанозида 1 установлена с помощью ЯМР и масс-спектр анализов как [(25R)5спиростан3ол3-О-{-L-рамнопиранозил(1-2)-[-D-глюкопиранозил(1-4)]-O--D-галактопиранозид}]. Хотя гликозиды диосгенина и рускогенина являются характерными для видов рода Allium, выделенные нами вещества впервые обнаружены в этих растениях. Полученные данные позволяют рассматривать растение A. nutans как источник стероидных сапогенинов, которые можно использовать в качестве сырья для производства гормональных препаратов. Кроме того, сами сапонины широко используются в пищевой промышленности и парфюмерии как эмульгенты и пенообразователи.

Нами впервые установлено, что дельтозид - сапонин, принадлежащий к гликозидам класса фуростана, ингибирует прорастание семян редиса и образование вторичных корней у проростков огурца. Его спиростаноловый аналог, нутанозид 1, в тех же концентрациях стимулировал рост данных тест-объектов. Хотя дельтозид и обладает фитотоксической активностью, он не способен свободно выходить из неповрежденных органов растения в количествах, способных вызывать почвоутомление. Исследование механизма действия данного вещества на ультраструктурном уровне показало, что дельтозид способен вызывать псевдомиелинизацию клеточных мембран. Впервые показано, что фуростаноловые (би- или тридесмозидные) формы стероидных и тритерпенових гликозидов регулируют активность полифенолоксидазы. Это может усиливать действие другой группы аллелохимикатов - фенолкарбоновых кислот. Установлено, что дельтозид, в концентрации 0,0001-0,001%, усиливает действие кинетина на рост колеоптилей пшеницы. В свою очередь кинетин ослаблял ингибирующее действие дельтозида, взятого в концентрации 0,1%, на рост корней пшеницы. В лабораторных опытах показано, что дельтозид способен ингибировать рост клеток епидермальной карциномы ротовой полости человека. Таким образом, показана целесообразность изучения биологической активности данного вещества и перспективность работ по расширению посевов вида A. nutans с целью практического использования.

Ключевые слова: Allium nutans L., биологическая активность, дельтозид, стероидные сапонины.

Summary

Akhov L.S. Steroid saponins from Allium nutans L. and their biological activity. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 03.00.12 - plant physiology, Taras Shevchenko Kyiv National University. Kyiv, 2000.

The dissertation is devoted to studying of the structure of steroid saponins from underground parts of Allium nutans and their biological activity. It was shown that the main components of the mixture of saponins from this species were two glycosides of diosgenin - deltoside and the new compound, which was called nutanoside 1. Trace amount of two glycosides of ruscogenin were also identified. The received data permit us to recommend this plant as a source of steroid saponins, which can be used to steroid hormone production. For the first time it was shown, that deltoside, which belong to the furostanol glycosides, can enhance the activity of kinetin and possesses untitumor activity. It was found that deltoside has biological activity but cannot leach from undestroied plants in the quantity, which can cause soil sickness.

Key words: Allium nutans L., biological activity, deltoside, steroid saponins.

Размещено на Allbest.ru