THE EVALUATION OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF PETASITES HYBRIDUS ROOTSTALKS EXTRACT

Род Petasita L. состоит из травянистых многолетников с густыми, ползучими корневищами, большинство из которых широко используется в народной медицине для лечения мигрени, гипертонии, респираторных, желудочно-кишечных и других заболеваний [1], [2]. В многочисленных исследованиях установлено, что извлечения различных видов белокопытника оказывают седативное, нейропротекторное, противовоспалительное, антиоксидантное, гипотензивное, кардиопротекторное, противовопухолевое, противомикробное действие и др. [3], [5], [7], [9]. Разнонаправленную фармакологическую активность обеспечивает уникальный химический состав белокопытника. Доказано, наличие секвистерпенов, пирролизидиновых алкалоидов (сенеционин, сенециофиллин, интергерримин и др.), органических кислот (фукииновая кислота, кофейная кислота и другие производные гидроксикоричной кислоты), флавоноидов и их гликозидов (кемпферол, кверцетин, рутин), лигнанов (петазитины А и В), летучих соединений (β-кариофиллен, валентен, петазитен, эупарин, α-эудесмол и др.) [10], [11].

Принимая во внимание вышеописанные факты, изучение биологической активности Белокопытника гибридного (Petasites hybridus L.), выращенного в Астраханской области, как потенциального источника сырья для производства фитосредств, является перспективным направлением.

Цель исследования: оценка биологической активности экстракта корневищ Petasites hybridus.

В качестве объекта исследования был рассмотрен экстракт корневищ P. hybridus приготовленный в отношении 1:1. В качестве экстрагента использовали спирт этиловый 70 % концентрации. Получали экстракт с помощью настаивания на водяной бане при температуре 60 оС в течение 2 часов, с последующим отгоном экстрагента на ротационном испарителе. Сырье заготовлено в апреле 2021 г. на территории Астраханской области в Харабалинском районе и после проведения первичной обработки было высушено воздушным способом в теневых условиях и измельчено до размера частиц 3 мм.

Биологическую активность P. hybridus изучали на разведениях экстракта в следующих концентрациях: 1%, 5%, 10%, 20%, 50% и 100%.

Токсические свойства экстрактов P. hybridus изучали на культуре инфузории-туфельки (Paramecium caudatum) по следующей методике: на предметное стекло наносили каплю (50 мкл) культуру парамециев, добавляли эквивалентный объем исследуемого экстракта в различной концентрации и через 10 мин учитывали результаты. В контрольную каплю с культурой клеток вносили эквивалентный объем воды дистиллированной. Оценивали изменение количества, форму, размер и характер движения парамеций.

Мембраностабилизирующую и антиоксидантную активность изучали с применением в качестве токсикантов, воздействующих преимущественно на белковый и липидный компоненты клеточной стенки, 14% раствор этанола и 3% раствор перекиси водорода. В культуру клеток вносили экстракт в различных разведениях, через 72 часа токсиканты в объеме 50 мкл и оценивали время полной остановки парамеций.

Все исследования проводили в 5 кратной повторности. Экспериментальные данные обрабатывали с использованием t-критерия Стьюдента. Различия между группами признавали статистически значимыми при р < 0,05.

Результаты исследования токсической активности экстракта корневищ P. hybridus показаны в таблице 1. 

Результаты оценки биологической активности показали, что разведения экстракта 20% - 100% оказывают выраженное токсическое воздействие, сопровождающееся снижением количества клеток парамециев, уменьшением размеров, изменением их формы и снижением активности. Высоко разведенный экстракт в концентрациях 1% и 10% приводит к увеличению количества парамециев в 1,8-1,9 раза в сравнении с контролем, при этом размер, форма и характер движения остаются неизменными. Экстракт в концентрации 1:5 способствует увеличению количества клеток парамециев в сравнении с контролем в 2,4 и 2,3 раз.

Принимая во внимание вышеописанное, можно сделать вывод, что биологическое действие экстракта корневищ Petasites hybridus зависит от его концентрации. Наименьшая летальная концентрация изучаемого экстракта соответствует концентрации 20%, при которой отмечено снижение количества клеток парамециев через 72 часа.

Результаты исследования биологической активности экстракта корневищ Petasites hybridus показаны в таблице 2. 

В сравнении с контрольными показателями 1% концентрация экстракта способствовала увеличению времени остановки парамециев в растворах 14% этанола и 3% перекиси водорода на 48% и 20% соответственно; 5% экстракт увеличивал показатель на 162% и 185%; 10% концентрация – на 152% и 140% соответственно. Концентрации экстракта от 20% до 100% приводили к значительному снижению скорости парамециев под воздействием токсикантов: на 10% и 15%, 21% и 10%, на 62% и 55% в сравнении с контрольными значениями.

Удлинение времени остановки парамециев в экстракте в разведениях от 1 до 10% на фоне воздействия токсикантов свидетельствует о наличие мембраностабилизирующей и антиоксидантной активности, тогда как снижение времени до полной остановки, напротив, подтверждает токсическое действие экстракта корневищ Petasites hybridus в концентрациях 20, 50 и 100%.

Применение Paramecium в качестве биологической модели с целью скринингового исследования биологической и токсической активности различных соединений предпочтение является перспективным направлением, так как применение простейших дает возможность быстрой оценки вероятных изменений в результате воздействия различных токсикантов. Так как патогенетические аспекты развития токсичности тесно связаны с гиперпродукцией свободных радикалов и индукцией окислительной деградации липидов и белков, неотъемлемой частью скринингового изучения биологической активности является изучение острой токсичности, антиоксидантных и мембраностабилизирующих свойств.

Проведенные нами исследования позволили установить, что экстракт корневищ Petasites hybridus не оказывает токсического воздействия на клетки парамециев в концентрациях от 1% до 10% и оказывают выраженное антиоксидантное и мембраностабилизирующее действие, тогда как концентрации от 20% до 100% вызывают токсические эффекты, проявляющиеся в снижении скорости деления клеток, снижении их количества и подвижности.

Токсичность изучаемого экстракта напрямую связана с наличием в химическом составе корневищ Petasites hybridus пирролизидиновых алкалоидов. Установлено, что алкалоиды способны вызывать широкий спектр негативных эффектов. Так экспериментальные исследования на животных позволили доказать, что пирролизидиновые алкалоиды способны повреждать ДНК клеток и провоцировать онкологические заболевания [4].

Таким образом, проведенные исследования токсических и биологических эффектов экстракта корневищ Petasites hybridus свидетельствуют о том, что их выраженность зависит от концентрации экстрактов: низко разведенные экстракты оказывают антиоксидантный и мембраностабилизирующий эффект, тогда как высокие концентрации оказывают токсическое воздействие на Paramecium caudatum. Полученные результаты могут быть использованы как пилотные при проведении изучения профиля безопасности данного растения в дополнительных экспериментальных исследованиях на животных моделях с целью разработки на его основе лекарственных средств.