Интерес к полыни однолетней (Artemisia annua L., Asteraceae) связан с выделением в 1970-х годах китайскими учеными высокоэффективного противомалярийного соединения – артемизинина. В настоящее время, по данным электронного ресурса Web of knowledge, общий объем научных работ при поиске по ключевым словам «Artemisia annua» составляет 1353, по данным РИНЦ, при поиске по ключевым словам «Artemisia annua» – 199, «полынь однолетняя» – 346 единиц, что свидетельствует об устойчивом интересе к этому виду. Прежде всего, он рассматривается в качестве составной части решения проблемы малярии, устойчивой к другим лекарствам [44]. Немаловажным является и то, что у артемизинина и родственных соединений обнаружена цитотоксическая активность, что позволяет их использовать в противораковой терапии [19]. Растение введено в государственную фармакопею Вьетнама и Китая [12].
Настоящий обзор посвящен биологически активным соединениям полыни однолетней и связан с поиском новых источников растительного сырья во флоре России, а также их химическим изучением с целью создания новых лекарственных средств отечественного производства.
Сесквитерпеновые лактоны полыни однолетней
Основным действующим веществом полыни однолетней является сесквитерпеновый лактон артемизинин и его производные. В промышленном масштабе артемизинин до настоящего времени получают экстракцией из сухих листьев полыни однолетней. Основным фактором ограничения производства артемизинина является его низкий уровень в растении. Выведено несколько сортов полыни однолетней, отличающихся высоким содержанием артемизинина, особенно выделяется сорт «Artemis», содержащий от 1 до 2 % на сухой вес [39]. Несмотря на то, что биосинтез артемизинина контролируется, главным образом, генетическими факторами [17], большое влияние оказывают и условия произрастания и агрономические приемы – пересадка растений, дренаж, плодородие и рН почвы, плотность посадки растений, введение бактериальных и грибковых систем в растения [13]. Проводятся также работы по созданию клеточных культуры полыни однолетней в нашей стране [5], за рубежом [26].
Основные производные артемизинина в растениях – это артеаннуин В, артемизининовая кислота, содержащиеся в листьях растений, из которых примерно 42 % от общего объема артемизинина, содержатся в верхних листьях [18]. Общая сумма артемизинина, выделенного из разных частей Аrtemisia annua, составляет около 0,01 и 1,4 % от сухой массы листьев. В некоторых частях растения артемизининовая кислота, является основным предшественником артемизинина, и находится в значительных концентрациях, при этом ее содержание почти на порядок выше, чем концентрация самого артемизинина [29]. Поэтому химическое преобразование артемизининовой кислоты является обязательным пунктом разработки полусинтетического маршрута получения артемизинина, увеличивая тем самым общий объем производства из биомассы [8]. В России разработана и валидирована методика количественного определения суммы секвитерпеновых лактонов в траве полыни однолетней в пересчете на артемизинин [1].
В 80-х годах ХХ века группой российских ученых было изучено содержание артемизинина в полыни однолетней и предприняты попытки его культивирования в ВИЛР (г. Москва) [10]. Из полыни однолетней, произрастающей на территории Бурятии (Россия), различными методами выделены экстракты, и показано, что содержание артемизинина в них может доходить до 0,054 % [40].
Эфирное масло полыни однолетней
Химическое исследование полыни однолетней в нашей стране было начато как исследование эфиромасличного растения. Никитский ботанический сад в Крыму провел серьезные работы по созданию промышленных сортов однолетней полыни для получения эфирного масла [2]. Выход масла составляет до 2,35 % [16], 0,49–0,81 % [23], 1,4–4,0 % [24], 0,05–0,4 % [8].
Состав эфирного масла дикорастущих форм полыни однолетней изменяется в зависимости от фазы развития [31, 27], места произрастания растения [3, 23, 32] и способа выделения [6]. Анализ литературных данных показывает, что в составе эфирного масла Artemisia annua L. из разных стран всегда присутствуют артемизиакетон, 1,8-цинеол, артемизиаспирт, камфора, a-пинен, b-кариофиллен. При этом они не всегда являются основными компонентами эфирного масла. Например, артемизиакетон указывается в качестве основного компонента в эфирных маслах из большинства стран (таблица), но не обнаружен в растениях из провинции Сычуань, из провинции Аба его всего 0,3 %, из провинции Цинхай – 15,9 % [32], во французских маслах – 2,8 % [25], в российских – до 47,97 % в фазу бутонизации (Крым, [27]), 10,2–25,8 % (Республика Бурятия, [3]).
Основные компоненты эфирного масла полыни однолетней из разных стран
|
Страна |
Основные компоненты* |
источник |
|
1 |
2 |
3 |
|
Китай |
артемизиакетон (63,1 %), b-кариофиллен (1,92 %), 1,8-цинеол (1,5 %), β-пинен (1,5 %), β-фарнезен (0,9 %) |
[30] |
|
Китай(Tsinghai) |
артемизиакетон (15,9 %), b-селинен (17,5 %), δ-кадинол (6,8 %), аллоаромадендрен (6,8 %), кариофиллен (3,0 %) |
[32] |
|
Китай(Hongyun) |
β-фарнезен (18,5 %), линалоол (17,3 %), α-бисаболол (6,1 %), α-терпинеол (5,2 %), b-селинен (3,5 %), |
|
|
Китай(Jinfoshan) |
камфора (21,8 %), b-кариофиллен (17,8 %), β-кубубен (9,8 %), β-фарнезен (9,0 %), 1,8-цинеол (7,4 %) |
|
|
Китай(Aba) |
1,8-цинеол (9,6 %), β-фарнезен (5,2 %), эримофиллен (3,3 %), камфора (3,1 %), борнеол (2,7 %) |
|
|
Вьетнам |
1,8-цинеол (1,1–7,3 %), камфора (9,1–22,0 %), b-кариофиллен (3,2–8,6 %), борнеол (0,6–3,7 %), гермакрен D (4,3–18,9 %) |
|
|
Югославия |
1,8-цинеол (7,50–11,65 %), камфора (1,70–10,90 %), артемизиакетон (37,10–52,50 %), α-копаен (0,10–12,30 %), α-пинен (1,25–7,00 %) |
[31] |
|
Франция |
1,8-цинеол (5,07–14,68 %), камфора (1,58–11,52 %), b-кариофиллен (1,63–10,87 %), α-пинен (4,20–15,66 %), гермакрен D (1,99–18,54 %), артемизиакетон (11,91–5,02 %), артемизиаспирт (0–11,95 %) |
|
|
Франция |
камфора (43,5 %), гермакрен D (15,6 %), транс-пинокарвеол (10,9 %), b-селинен (9,4 %), b-кариофиллен (8,9 %) |
[25] |
|
Аргентина |
камфора (29,0 %), 1,8-цинеол (18,4 %), артемизиакетон (8,3 %), a- терпинеол (7,6 %), артемизиаспирт (5,6 %) |
[14] |
|
Болгария |
b-кариофиллен (24,73 %), b-кубубен (13,53 %), артемизиакетон (8,45 %), b-селинен (8,21 %), α-копаен (7,42 %) |
[42] |
|
Венгрия |
артемизиакетон (35,1–75,0 %), артемизиаспирт(9,8–56,0 %), ямогиспирт (0–6,1 %), b-пинен (0–6,0 %), b-кубубен (0–3,9 %) |
[23] |
|
Босния |
артемизиакетон (30,7 %), камфора (15,8 %), артемизиаспирт (6,5 %), 1,8-цинеол(4,8 %), кариофиллен оксид (3,9 %) |
[15] |
|
Сербия |
фртемизиакетон (35,7 %), α-пинен (16,5 %), 1,8-цинеол(5,5 %), артемизиаспирт (4,8 %), транс-пинокарвеол (4,8 %), камфора (4,2 %) |
[36] |
|
Монголия |
артемизиакетон (43,64–56,75 %), ямоги спирт (6,95–6,96 %), b-селинен (7,34–11,02 %), транс-сабиненгидрат (3,14–3,58 %), кариофиллен оксид (2,29–3,18 %) |
[9] |
|
Турция |
камфора (31,7 %), артемизиакетон (22,3 %),1,8-цинеол (10,1 %), кариофиллен оксид (7,12 %), камфен(3,33 %) |
[41] |
|
Казахстан |
β-селинен (23,4 %), камфора (10,9 %), β-кариофиллен (8,1 %), β-пинен (7,8 %), кариофиллен оксид (3,6 %) |
[7] |
|
Россия (Крым) |
артемизиакетон (24,38–47,97 %), камфора (13,56–22,56 %), 1,8-цинеол (6,14–13,92 %), α-пинен (0,44-4,33 %), артемизиаспирт (2,75–5,16 %) |
[27] |
|
Россия (Республика Бурятия) |
артемизиа кетон (10,2–25,8 %), кариофиллен (4,7–10,7 %), β-селинен (20,6–29,4 %), окись кариофиллена (4,4–14,3 %), гермакрен D (3,5 %–7,8 %) |
[3] |
Примечание. *в таблицу включены пять первых компонентов эфирных масел.
Культивированные формы полыни однолетней сохраняют базовый состав масла. В эфирном масле полыни однолетней, выращенной в США, обнаружены в качестве основных компонентов артемизиакетон, 1,8-цинеол [16, 33]. В условиях Нидерландов, Финляндии была выращена полынь из семян растений разных стран, и показано, что состав эфирного масла зависит от хемотипа родительской формы [45] и находится под генетическим контролем [24]. В субтропических условиях Индии содержание компонентов в эфирном масле культивируемых форм Artemisia annua L. может изменяться в зависимости от месяца и года сбора растений, места произрастания (южная и северная часть страны), а также обработки химическими и биологическими веществами и селекции [22, 34, 37, 43]. Так, в условиях северной Индии камфоры до 58 %, а артемизиакетона всего 0,2 % [22], в условиях юга Индии основными компонентами вне зависимости от способа выделения эфирного масла является камфора, β-кариофиллен [38]. Проводятся и работы по исследованию эфирного масла, выделенного из разных частей растения – листьев [35], лепестков [20], корней [21].
Другие биологически активные вещества полыни однолетней
Полынь однолетняя может служить источником не только артемизинина и эфирного масла, но и других биологически активных веществ. Например, в ней обнаружены флавоноиды: 4-метиловый эфир кверцетина, флавоны, 2,2-дигидрокси-6-метоксихромен и 2,2,6-тригидроксихромен [46], хризопленетин, кастицин, эвкапин, артемитин [11]. Установлено, что в растениях, произрастающих на территории Ставропольского края и Кавказских минеральных вод, кроме артемизинина и его производных, эфирное масло, содержат и дубильные вещества конденсированной структуры, азотистые основания, кумарины, флавоноиды и 20 микроэлементов [4]. К 2001 году из разных частей растения было выделено 137 биологически активных соединений, в том числе 40 сесквитерпенов, 10 тритерпенов, 7 кумаринов, 46 флавоноидов и 34 прочих соединений [12], к настоящему времени идентифицировано более 600 соединений [28].
Заключение
Вторичные метаболиты полыни однолетней представляют интерес как источник биологически активных соединений, многие из которых могут стать лекарственными препаратами. Поскольку содержание артемизинина в растениях и состав эфирного масла находятся под генетическим контролем, то перспективным является селекция растений на основе артемизининсодержащих линий из стран, где Artemisia annua является природным растением. На территории России, в частности, в Республике Бурятия, полынь однолетняя является обычным растением для залежных фитоценозов и образует значительную фитомассу.
Работа выполнена в рамках научно-исследовательской работы проектной части государственного задания в сфере научной деятельности (задание № 19.1168.2014/К) и программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук (проект V.46.5.2).
Рецензенты:
Николаева И.Г., д.фарм.н., старший научный сотрудник лаборатории медико-биологических исследований, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, г. Улан-Удэ;
Хобракова В.Б., д.б.н., старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной фармакологии jтдела биологически активных веществ, Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН, г. Улан-Удэ.
Работа поступила в редакцию 30.12.2014.