The pharmacognostic study of some species of the genus poplar (Populus L.) growing in the Samara Region

Cover Page

Cite item

Abstract

About 30 species of poplar (Populus L.) grow on the territory of the Russian Federation, however only five of them are pharmacopoeial. The buds of pharmacopoeial poplar species are used as medicinal plant raw materials. The chemical composition of the buds is quite diverse, the leading group is flavonoids (about 30%). The flavanones like pinostrobin (5-hydroxy-7-methoxyflavanone) and pinocembrin (5,7-dihydroxyflavanone) are diagnostically significant for the representatives of the genus Populus. Along with pharmacopoeia species, poplar hybrids are promising for study and further use, they have a number of advantages. One of such promising species is Populus rubrinervis Hort. Alb. The composition of the buds of Populus rubrinervis hasn’t been studied yet. As a result of the conducted studies, we found phenolic compounds, presumably flavonoids, in the composition of both the buds of Populus rubrinervis and pharmacopoeia species with the use of thin-layer chromatography and spectrophotometry.

Full Text

Введение

В настоящее время на территории Российской Федерации произрастает около 30 видов тополя (Populus L.), из них фармакопейные только пять: тополь черный (Populus nigra L.), тополь канадский (Populus deltoides Marsh.), тополь душистый Populus suaveolens Fisch.), тополь лавролистный (Populus laurifolia Ledeb.) и тополь бальзамический (Populus balsamifera L.) — ФС2.5.0042.15 «Тополя почки» [1, 2, 4]. В качестве лекарственного растительного сырья используют почки фармакопейных видов тополя. Химический состав почек достаточно разнообразен: сырье содержит около 30 % флавоноидов — пиностробин, пиноцембрин, пинобаксин, альпинон, хризин, тектохризин, апигенин, изальпинин, кемпферол, кверцетин — всего выделено из почек тополя свыше 20 флавоноидов, а также фенилпропаноиды, прежде всего коричные кислоты (п-кумаровая, кофейная, коричная, феруловая и др.). Ко второй группе биологически активных веществ относится эфирное масло около 0,5–2,0 %, представленное терпеноидами. К сопутствующим веществам относятся простые фенолы — производные салицилового спирта, а также фенолкарбоновые кислоты и смола [1, 4, 7, 11, 13].

Наиболее характерными флавоноидами почек тополя, имеющими диагностическое значение для видов рода Тополь, являются флаваноны — пиностробин (5-гидрокси-7-метоксифлаванон) и пиноцембрин (5,7-дигидроксифлаванон) (рис. 1, 2) [1–4, 7, 13]. Именно данные вещества определяют характер кривой поглощения ультрафиолетовых (УФ) спектров экстрактов почек видов рода Populus, о чем свидетельствует разработанная ранее фармакопейная методика количественного определения в почках тополя суммы фенольных соединений — флавоноидов и фенилпропаноидов в пересчете на пиностробин методом прямой спектрофотометрии (ФС.2.5.0042.15 раздел «Количественное определение») [2].

 

Рис. 1. Структурная формула пиностробина / Fig. 1. Structural formula of pinostrobin

 

Рис. 2. Структурная формула пиноцембрина / Fig. 2. Structural formula of pinocembrin

 

В настоящее время препараты на основе почек тополя применяют как противогрибковые, противовоспалительные, антисептические, антиоксидантные и ранозаживляющие средства при инфекционных и гнойно-воспалительных поражениях кожи и мягких тканей [1, 4, 5, 7]. За рубежом почки тополя используют как лекарственные средства, обладающие противоревматическим, ранозаживляющим, антиоксидантным, антибактериальным и противовоспалительным действием, а также изучается противораковая активность и использование экстрактов тополя в офтальмологической и стоматологической практике [10–12, 14, 15].

Наряду с фармакопейными видами, перспективными для изучения и дальнейшего использования являются гибриды тополей, обладающие рядом преимуществ [8, 9].

Один из таких интересных межсекционных гибридов настоящих тополей — тополь краснонервный (Populus rubrinervis Hort. Alb.). Данный вид зимостоек, газоустойчив, хорошо размножается одревесневшими стеблевыми черенками, дает корневые отпрыски, декоративен [клон отобран А.В. Альбенским из группы гибридных сеянцев тополя генероза Генри (волосистоплодный × угловатый), присланных из Англии] [8, 9]. Большое преимущество тополя краснонервного — это его крупные листья и почки: листья достигают в длину до 30–35 см и в ширину до 20 см; почки крупные, длиной до 34 мм и 10 мм в ширину, что в дальнейшем может быть полезным при заготовке сырья [6, 8, 9]. В литературных источниках данный вид тополя рекомендуется к использованию для озеленения городов благодаря его устойчивости к природным явлениям и быстрому росту. Немалым преимуществом также можно считать тот факт, что у тополя краснонервного отсутствуют женские экземпляры, а период вегетации растения сохраняется до ноября [8]. Однако в литературе не встречается информации о химическом составе данного сырья. Таким образом, листья и почки тополя краснонервного представляют научный интерес для дальнейшего фармакогностического изучения, в том числе в плане определения действующих веществ наряду с фармакопейными видами.

Цель настоящего исследования — фармакогностическое изучение некоторых видов рода Тополь, произрастающих на территории Самарской области.

Материалы и методы исследования

Материалом для изучения служили почки тополя черного (п. Алексеевка Самарской области, апрель 2018 г.) и тополя краснонервного (Ботанический сад, г. Самара, апрель 2018 г.); почки были высушены в естественных условиях.

Для количественного определения фенольных соединений в почках тополя черного и краснонервного использовали фармакопейную методику количественного определения фенольных соединений в пересчете на стандартный образец пиностробин (ФС.2.3.0042.15 «Тополя почки») [2].

Содержание суммы фенольных соединений в пересчете на пиностробин в абсолютно сухом сырье в процентах (X) вычисляли по формуле [2]:

X=D402550100A1 см1%m11(100W),

где D — оптическая плотность раствора В испытуемого раствора; A1 см1% — удельный показатель поглощения пиностробина при длине волны 289 нм, равный 700; m — масса сырья, г; W — потеря в массе при высушивании, %.

Для определения содержания действующих веществ в извлечении из почек тополя краснонервного формула была модифицирована и адаптирована под данное сырье:

X=D402550100A1 см1%m51(100W),

где D — оптическая плотность раствора В испытуемого раствора; A1 см1% — удельный показатель поглощения пиностробина при длине волны 289 нм, равный 700; m — масса сырья, г; W — потеря в массе при высушивании, %.

Далее полученные извлечения почек тополя черного и тополя краснонервного наносили на хроматографические пластинки. Определение проводили в системе 9 : 1 (хлороформ/этанол) на пластинках Sorbfil ПТСХ-АФ-А-УФ согласно фармакопейной статье ФС.2.3.0042.15 «Тополя почки».

Спектрофотометрическое исследование извлечений из сырья проводили на спектрофотометре Specord 40 (Analytik Jena) в кюветах с толщиной слоя 10 мм в диапазоне длин волн от 190 до 500 нм.

Результаты и обсуждение

Для проведения качественного анализа исследуемых объектов использовали метод тонкослойной хроматографии на пластинках Sorbfil ПТСХ-АФ-А-УФ с детекцией в видимом и УФ-свете при длине волны 254 и 366 нм. Проявление хроматограмм осуществлялось щелочным раствором диазобензолсульфокислоты. В качестве веществ-свидетелей на пластинки наносили спиртовые растворы стандартных образцов: пиностробина, рутина, кверцетина и лютеолина.

При рассмотрении хроматограммы в УФ-свете при длине волны 366 нм обнаружена зона адсорбции, имеющая яркое голубое свечение в обоих исследуемых образцах извлечений — тополя черного и тополя краснонервного, на уровне зоны адсорбции на хроматограмме раствора стандартного образца пиностробина (рис. 3, a). При просмотре хроматограммы в УФ-свете при длине волны 254 нм выявлена зона адсорбции фиолетового цвета в обоих исследуемых образцах извлечений на уровне зоны адсорбции на хроматограмме раствора стандартного образца пиностробина (рис. 3, b). После обработки хроматограмм щелочным раствором диазобензолсульфокислоты в извлечениях тополя черного и тополя краснонервного были обнаружены желто-оранжевые пятна на уровне со стандартным раствором пиностробина, что соответствует фармакопейной методике качественного анализа основных групп биологически активных веществ в почках тополя. Полученные данные дают возможность предположить, что в обоих образцах присутствует группа биологически активных веществ, таких как фенольные соединения, предположительно — флавоноиды.

 

Рис. 3. Хроматограмма анализа спиртовых извлечений из почек некоторых видов тополя в системе растворителей хлороформ/этанол (9 : 1): a — детекция в УФ-свете при длине волны 366 нм; b — детекция в УФ-свете при длине волны 254 нм. Образцы извлечений на 96 % этиловом спирте: 1 — почки тополя черного; 2 — почки тополя краснонервного; 3 — пиностробин;. 4рутин; 5кверцетин; 6лютеолин / Fig. 3. Chromatogram of the analysis of the alcohol extraction from Populus buds in the system of solvents chloroform/ethanol (9:1): a — detection in UV-light at the wavelength of 366 nm; b — detection in UV-light at the wavelength of 254 nm. Samples of extractions on 96% ethyl alcohol: 1 — buds of Populus nigra; 2 — buds of Populus rubrinervis; 3 — pinostrobin; 4 — rutin; 5 — quercetin; 6 — luteolin

 

Для подтверждения полученных нами результатов методом тонкослойной хроматографии было проведено исследование извлечений из почек тополя черного и тополя краснонервного методом УФ-спектроскопии. При сравнительном изучении УФ-спектров изучаемых водно-спиртовых извлечений почек видов тополя и раствора стандартного образца пиностробина обнаружено, что основной вклад в кривую поглощения УФ-спектра водно-спиртовых извлечений вносят фенольные соединения. Данные соединения имеют максимум поглощения при длине волны около 290 нм, характерный для флавоноидов флаваноновой природы (рис. 4).

 

Рис. 4. Электронные спектры спиртовых извлечений из почек некоторых видов тополя: 1 — извлечение из почек тополя краснонервного; 2 — извлечение из почек тополя черного; 3 — раствор стандартного образца пиностробина / Fig. 4. Electronic spectra of alcohol extractions from Populus buds: 1 — extraction from the buds of Populus rubrinervis; 2 — extraction from the buds of Populus nigra; 3 — solution of a reference standard of pinostrobin

 

Количественное определение суммы фенольных соединений проводили методом прямой спектрофотометрии с пересчетом суммы фенольных соединений на пиностробин согласно ФС.2.3.0042.15 «Тополя почки». Содержание суммы фенольных соединений в почках тополя черного и тополя краснонервного составило около 10 % (9,11 и 6,91 % соответственно). По фармакопейной методике содержание должно быть не менее 15 % (более низкое процентное содержание в почках тополя черного может свидетельствовать о том, что исследуемый нами представитель является гибридом), что предполагает более углубленное изучение химического состава почек видов рода Тополь, в том числе тополя краснонервного, с целью выделения веществ и разработки методики количественного определения флавоноидов.

Заключение

Таким образом, результаты исследований, полученные с использованием тонкослойной хроматографии и спектрофотометрии, позволяют сделать вывод, что в составе почек тополя краснонервного наряду с фармакопейными видами (тополь черный и др.) было обнаружено присутствие флавоноидов, в основном флаваноновой природы. Тополь краснонервный обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами рода Тополь: его почки в несколько раз превышают размеры других видов данного рода, что позволит рационально использовать растение при заготовке сырья; зимостойкость и быстрый рост. Это дает возможность для дальнейшего фармакогностического изучения почек тополя краснонервного: химического состава, фармакологической активности и внедрения в медицинскую практику.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

×

About the authors

Elena A. Urbanchik

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: e.a.kupriyanova@samsmu.ru

Candidate of Pharmaceutical Sciences, Assistant, Department of Pharmacology named after Professor A.A. Lebedev

Russian Federation, Samara

Vladimir A. Kurkin

Samara State Medical University

Email: v.a.kurkin@samsmu.ru

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmacognosy with Botany and Bases of Phytotherapy

Russian Federation, Samara

Albert I. Agapov

Samara State Medical University

Email: a.i.agapov@samsmu.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor, Professor of the Chair of Medical Chemistry

Russian Federation, Samara

References

  1. Braslavskij VB. Iva, topol’ i propolis v medicine i farmacii: monografiya. Samara; 2012. (In Russ.)
  2. Gosudarstvennaya farmakopeya Rossijskoj Federacii. XIV ed. Vol. 3. Moscow; 2018 [Internet]. Available from: https://femb.ru/record/pharmacopea14. Accessed: 30.07.2021. (In Russ.)
  3. Kurkina AV. Flavonoidy farmakopejnyh rastenij: monografiya. Samara; 2012. (In Russ.)
  4. Kurkin VA. Farmakognoziya: uchebnik dlya studentov farmacevticheskikh vuzov. 5th ed. Samara; 2020. P. 372–377. (In Russ.)
  5. Kurkin VA, Braslavskiy VB, Zapesochnaya GG. Pochki topolya – perspektivnyi istochnik antimikrobnykh i protivogribkovykh lekarstvennykh sredstv. Proceedings of the First Interinternational Scientific Congress “Traditsionnaya meditsina i pitaniye: teoreticheskiye i prakticheskiye aspekty”. Moscow; 1994. P. 172. (In Russ.)
  6. Mihajlova TS, Kupriyanova EA, Kurkin VA, et al. Issledovanie morfologicheskikh priznakov pochek nekotorykh vidov rastenij roda Populus. Proceedings of the III Interuniversity Student Scientific and Practical European Conference “Farmacevticheskaya botanika: sovremennost’ i perspektivy”. Samara; 2018. P. 116–122. (In Russ.)
  7. Rastitel’nye resursy SSSR: Tsvetkovye rasteniya, ikh khimicheskii sostav, ispol’zovanie; Semeistva Paeoniaceae-Thymelaeaceae. Leningrad: Nauka; 1986. P. 105–114. (In Russ.)
  8. Hlebnikov VF, Onufrienko E, Smurova NV, et al. A promising form of Populus rubrinervis for landscaping settlements. Proceedings of the Scientific and Practical Conference (with international native participation) “Bioraznoobrazie i faktory, vliyayushchie na ekosistemy basseina Dnestra”. Tiraspol’; 2018. P. 220–222. (In Russ.)
  9. Carev AP. Sortovedenie topolya. Voronezh; 1986. (In Russ.)
  10. Adekenov SM, Zhabayeva AN, Itzhanova KI, et al. Development of the composition and technology of a new dental gel with anti-inflammatory and antimicrobial action. Eurasian Chemico-Technological Journal. 2020;22(2):117–122. doi: 10.18321/ectj958
  11. Kis B, Avram S, Pavel IZ, et al. Recent advances regarding the phytochemical and therapeutic uses of Populus nigra L. Buds. Plants (Basel). 2020; 9(11):1464. doi: 10.3390/plants9111464
  12. Pobłocka-Olech L, Inkielewicz-Stepniak I, Krauze-Baranowska M. Anti-inflammatory and antioxidative effects of the buds from different species of Populus in human gingival fibroblast cells: Role of bioflavanones. Phytomedicine. 2019;56:1–9. doi: 10.1016/j.phymed.2018.08.015
  13. Pobłocka-Olech L, Migas P, Krauze-Baranowska M. TLC determination of some flavanones in the buds of different genus Populus species and hybrids. Acta Pharm. 2018;68(2):199–210. doi: 10.2478/acph-2018-0018
  14. Singh S, Meena A, Luqman S., Meena A. Acacetin and pinostrobin as a promising inhibitor of cancer-associated protein kinases. Food Chem Toxicol. 202;151:112091. doi: 10.1016/j.fct.2021.112091
  15. Stanciauskaite M, Marksa M, Ivanauskas L, et al. Ophthalmic in situ gels with balsam poplar buds extract: Formulation, rheological characterization, and quality evaluation. Pharmaceutics. 2021;13(7):953. doi: 10.3390/pharmaceutics13070953

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Fig. 1. Structural formula of pinostrobin

Download (14KB)
2. Fig. 2. Structural formula of pinocembrin

Download (14KB)
3. Fig. 3. Chromatogram of the analysis of the alcohol extraction from Populus buds in the system of solvents chloroform/ethanol (9:1): a — detection in UV-light at the wavelength of 366 nm; b — detection in UV-light at the wavelength of 254 nm. Samples of extractions on 96% ethyl alcohol: 1 — buds of Populus nigra; 2 — buds of Populus rubrinervis; 3 — pinostrobin; 4 — rutin; 5 — quercetin; 6 — luteolin

Download (122KB)
4. Fig. 4. Electronic spectra of alcohol extractions from Populus buds: 1 — extraction from the buds of Populus rubrinervis; 2 — extraction from the buds of Populus nigra; 3 — solution of a reference standard of pinostrobin

Download (105KB)

Copyright (c) 2021 Urbanchik E.A., Kurkin V.A., Agapov A.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies