Антибактериальные свойства лекарственных растений (Обзор данных литературы)
Растущая устойчивость к лекарственной терапии штаммов многих известных патогенных бактерий и появление новых патогенных микроорганизмов вызывает большую озабоченность ВОЗ.
Проблема поиска новых лекарственных средств, способных обладать антибактериальной активностью, в значительной степени активизирует интерес к изучению таковых у лекарственных растений (ЛР).
Из письменных источников, информирующих нас о фитотерапии в традиционных медицинах Индии, Китая, Кореи, Тибета, Монголии, ирано-персидской медицине, становится ясно, что антибактериальными свойствами обладают многие ЛР. Эти свойства присущи практически всему арсеналу ЛР, применяемых традиционными медицинами (Ибрагимов Ф.И., Ибрагимова В.С., 1960; Хайдав Ц., Меньшикова Т.А., 1978; Чхве Тхэсоп, 1987; Амасиаци А.,1990; Упур Х., Начатой В.Г., 1992; Абу Али ибн Сино,1994; Фроули Д., 1998). Это подтверждают и данные современных исследований.
Так, исследование антибактериальной активности (АА) 343 видов лекарственных растений мексиканской традиционной медицины in vitro подтвердило наличие ее у большинства ЛР, относящихся к 92 ботаническим семействам.
Наиболее активны в отношениии 72 видов бактерий, включавших Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa были растения семейств Asteraceae, Fabaceae, Lamiaceae and Euphorbiacea. Подчеркивается, что большинство из растений, кроме инфекционных заболеваний, используются для лечения множества других патологических состояний (Sharma A. et al., 2016).
Экстракты 12 растений Вьетнама в различной степени обладали АА в отношении преимущественно грам-положительной (Bacillus cereus, Bacillus subtilis, and Staphylococcus aureus), но также и грам-отрицательной (Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa) патогенной флоры in vitro. (Vu T.T. et al., 2016)
Описана не только антибактериальная активность, но и активность нескольких препаратов ЛР в отношении микробной пленки, наиболее устойчивой к действию антибиотиков субстанции, образуемой нозокомиальной бактериальной флорой и являющейся причиной высокой смертности пациентов (Sánchez E. et al., 2016).
Представляет интерес исследование канадских авторов, которое посвящено одному из наиболее широко произрастаемых и применяемых многими народами мира Кипрею узколистному (русское народное название — Иван-чай). Кипрей применяли не только как целебное растение, в Канаде — при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, предстательной железы и как антисептик, но и как суррогат чая — так, в России напиток был известен, как копорский чай и экспортировался. Эксперимент in vitro подтверждает выраженную АА экстракта всего растения.
Авторы выяснили, что, по сравнению с контролем, экстракт Кипрея значительно ингибирует рост Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa. Они также обнаружили, что экстракт К. более эффективно (=сильнее) ингибирует рост бактерий в культуре, чем ванкомицин или тетрациклин. (Wally J. Bartfay et al., 2011).
Интересны исследования, посвященные АА пряно-ароматических растений, используемых в кулинарии, (имбирь, куркума, галгант, кардамон, анис, фенхель, ажгон, сельдерей, петрушка, кориандр, бадьян («анис звёздчатый), шафран, цикорий, мускатный орех, корица, гвоздика, лавр, майоран, розмарин, базилик, аир, тимьян, мята, душица, шалфей и другие).
Все перечисленные растения много тысячелетий назад отнесены традиционными медицинами к лекарственным и имеют прочную традицию эффективного применения, как противоинфекционные, иммуномоделирующие (=иммуномодулирующие), детоксикационные средства (Фроули Д., 1998, Чжуд-ши, 2001).
Была исследована АА этаноловых экстрактов семи видов типичных индийских специй и трав (черный перец, тмин, пажитник, корица, кардамон, гвоздика и имбирь лекарственный в виде целых плодов, семян, корневищ, коры и почек приобретены на местном розничном рынке).
In vitro экстракты проявляли в разной степени выраженную АА по отношению к выделенным у пациентов штаммам энтерококка (Enterococcus faecalis в 80–90% и E. faecium), высокоустойчивым к гентамицину: максимально АА была выражена у корицы и имбиря, в меньшем количестве колоний были эффективны экстракты гвоздики и тмина, достоверной АА у экстракта пажитника, черного перца и кардамона в этом опыте не обнаружено (Sharma Revati et al., 2015).
Сравнение АА экстрактов разных частей таких аюрведических растений, как куркума, корица, банан, манго, красный перец, эвкалипт и Musa в отношении Escherichia coli и Micrococcus luteus показало, что куркума оказывает наиболее выраженное действие, корица также обладает высокой АА, красный перец не проявил достоверных антибактериальных свойств. В экстрактах содержатся такие вещества, как эфирные масла, таннины, сапоноиды, флаваноиды, фенолы, алкалоиды и горечи. В целом, заключают авторы, эти резуьтаты подтверждают назначение этих ЛР в традиционной медицине (Bisht Satpal Singh et al., 2012).
Среди экстрактов куркумы, корицы и чеснока водный экстракт чеснока показал максимальную АА относительно Е. coli и Bacillus subtilus (Sana Mukhtar and Ifra Ghori, 2016).
При сравнении АА водных и спиртовых экстрактов из эфирно-масличных растений семейства Lamiaceae, часто используемых польской кухней и традиционной фитотерапией (Тимьян обыкновенный, Розмарин лекарственный, Душица обыкновенная, Мята перечная, и Шалфей лекарственный) выявлено, что штаммы золотистого стафилококка наиболее чувствительны к водным (этанольным и метанольному) экстрактам розмарина и шалфея водно-метанольному экстракту тимьяна. Klebsiella pneumoniae и Proteus vulgaris были более восприимчивы к водно-метанольной вытяжке тимьяна, Listeria monocytogenes была наиболее чувствительна к водно-этанольному экстракту розмарина. Грамположительные бактерии, как правило, более чувствительны к тестируемым экстрактам, чем грам-отрицательные (Kozłowska M. et al., 2015).
В исследовании ингибиторной активности нескольких эфирных масел фенхеля, двух видов мяты базилика, трех видов душицы, а также отдельных компонентов эфирных масел, препараты ЛР подвергали скринингу на 10 изолированных штаммах Klebsiella pneumoniae, продуцирующих бета-лактамазу, что делает этот микроорганизм устойчивым ко многим антибиотикам. Все эфирные масла и компоненты оказали значительное антибактериальное действие, превосходящее не только действие ампициллина, к которому бактерии были устойчивы, но также и офлаксоцина (Orhan I.E. et al., 2011).
Оценивали АА водных и спиртовых экстрактов Мелиссы лекарственной и Лавсонии безостой (хна) относительно Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Acinetobacter, Klebsiella pneumoniae, и Pseudomonas aeruginosa, вызывающих инфекции ожоговых ран и наиболее устойчивых к антибиотикам патогенных бактерий.
Эффект достигнут во всех случаях, однако максимально высокой активностью все препараты обладали по отношению к золотистому стафилококку. Водные экстракты Лавсонии превосходили по действию спиртовые, поскольку содержали максимальное количество химических веществ. Наблюдалось синергичное действие экстрактов двух растений, примененных одновременно.
Авторы подтверждают потенциальную возможность использования экстрактов этих растений при лечении послеожоговых инфекционных процессов (Mohammad Rabbani, et al., 2016).
Таким образом, исследования in vitro подтверждают наличие антибактериальных свойств у подавляющего большинства растений, используемых традиционными медицинами народов мира. Это, в том числе, виды растений, произрастающие на больших территориях и нескольких континентах, пищевые растения, пряности, суррогаты чая.
Экстракты растений обладают антибактериальной активностью в отношении многих грамположительных и грамотрицательных патогенных бактерий, в том числе высокоустойчивых к антибиотикам и способных образовывать микробную пленку, в ряде случаев действие растений превосходит таковое у некоторых антибиотиков.
В ряде работ есть сообщения о том, что водные экстракты ЛР содержат большее число химических веществ, присущих растению, а также подчеркивается синергизм, усиление антибактериального действия при одновременном использовании двух ЛР.
Известно также, что исследованные ЛР применяются в традиционных и народных медицинах при лечении большого спектра заболеваний.
Источник
Антибактериальные свойства лекарственных трав
Лекарственные препараты, получаемые из растений, занимают достойное место среди средств профилактики и лечения многих заболеваний. На сегодняшний день в Государственном реестре лекарственных средств МЗ РФ приведено около 300 видов растений, применяемых в научной медицине и используемых для приготовления лекарственных средств [5]. В целом же в фитотерапии — научной и народной медицине, гомеопатии и ветеринарии используется около двух тысяч видов растений [12]. При этом биоразнообразие лекарственных растений используется далеко не полностью, что связано с отсутствием данных о ресурсах, недостатком сведений о химическом составе растительного сырья и малой изученностью фармакологических свойств фитопрепаратов [7].
Повсеместное распространение многих лекарственных растений, дешевизна получаемых из них препаратов и высокая физиологическая активность комплекса биологически активных (действующих) веществ — все это не может не привлекать внимание исследователей. Поэтому, одной из актуальных проблем медицинской и биологической науки является поиск новых источников лекарственного растительного сырья, способных расширить сырьевую базу и обновить ассортимент лекарственных средств растительного происхождения.
Растения в процессе роста и развития вырабатывают и накапливают вещества первичного и вторичного синтеза. Вещества первичного синтеза — белки, углеводы и липиды, выполняют в клетках энергетическую, пластическую и ряд других функций, обеспечивая процессы жизнедеятельности. Вещества вторичного синтеза представляют собой химические соединения, обладающие фармакологической активностью и способные оказывать регулирующее влияние на процессы обмена в растительных и животных организмах [13, 16]. Компоненты вторичного синтеза — флавоноиды, иридоиды, азотсодержащие вещества, фитонциды, эфирные масла, таниды, гликозиды, сапонины, ферменты, кумарины, органические кислоты, горечи и многие другие соединения, накапливаемые растениями и обладающие фармакологической активностью и терапевтическим действием, принято называть биологически активными веществами (БАВ).
Исследуя флору Предуралья в период экспедиций (1970-1988 и 1999-2010 гг.), мы обратили внимание на растения рода вероника — Veronica L., семейства Норичниковых — Scrophulariaceae Juss., которые имеют обширный ареал в Евразии и часто входят в состав субдоминантов растительных сообществ [8, 9]. Значительное число видов указанного рода широко применяются в фитотерапии нашей страны и ряда стран Западной Европы и Центральной Азии [1, 3, 11, 12, 14, 15].
В народной медицине препараты из растений рода Veronica применяются в качестве противовоспалительных, отхаркивающих, седативных, кровоостанавливающих, антитоксических и ранозаживляющих средств [1, 6, 8, 11, 12, 14, 19]. Некоторые виды рода Veronica обладают противораковым действием [3]. Вероника лекарственная — V. officinalis включена в состав многих сборов, лечебных чаев и биологически активных пищевых добавок [6]. Виды Veronica L. широко используются для лечения кожных болезней в ветеринарной практике, а их препараты, при исследовании на животных, показали эффективность при заболеваниях сердечно-сосудистой системы [6].
Целью нашего исследования являлось установление антибактериальных свойств препаратов, полученных из сырья растений рода Veronica, произрастающих в лесостепной и степной зонах Предуралья.
Из многообразия видов Veronica нами были выбраны наиболее распространенные в регионе представители: V.officinalis L. — в. лекарственная, V. spicata L. — в. колосистая, V. incana L. — в. седая и V. spuria L. — в. ненастоящая.
Материалы и методы исследования
Растительное сырье для исследования (надземная часть — трава) было заготовлено в период цветения растений в различных биомах Предуралья (2007-2010 гг.) и высушивалось воздушно-теневым способом.
В. лекарственная, относящаяся к растениям-мезофитам и встречающаяся в хвойных лесах была собрана в сосновом бору группы ассоциаций Pineta herbosa Кунгурско-Красноуфимской лесостепи Среднего Предуралья (окр. д. Крылово, Красноуфимского района Свердловской области).
В. ненастоящая, являющаяся ксеромезофитом была собрана на остепненных лугах (Александровские сопки, Красноуфимского района Свердловской области).
Два оставшихся вида: в. колосистая и в. седая относятся к группе ксерофитов и ареал их произрастания охватывает степную зону Южного Предуралья. В. колосистая собрана на остепненных лугах в злаково-разнотравных ассоциациях (окрестности с. Каменноозерное Оренбургского р-на, Оренбургской области)., а в. седая — на степных участках (каменистая степь) в типчаково-разнотравной ассоциации (окресности с. Саракташ, Оренбургской области).
На первом этапе нами проводилось фитохимическое исследование растений на содержание основных групп действующих веществ, оказывающих влияние на биологические процессы в растительных и животных организмах. Исследованию подвергались надземные органы растений (трава), собранные в период цветения растений в 2007-2010 гг. Обнаружение, идентификация и количественное определение алкалоидов, флавоноидов, дубильных веществ, сапонинов, кумаринов и иридоидов проводили методами принятыми Всероссийским Институтом Лекарственных Растений (ВИЛР) и Институтом биохимии растений РАН [4, 13, 16].
Для выявления антимикробной активности комплекса биологически активных веществ в видах рода Veronica из сырья растений нами были изготовлены сухие экстракты полифенольных соединений. Сухие экстракты готовили с использованием метода турбоэкстракции [2], основанном на вихревом перемешивании (с количеством оборотов до четырех тысяч в минуту) сырья и экстрагента при одновременном измельчении сырья. В качестве экстрагента использовали воду, нагретую до температуры 40-42 °С и этанол различной концентрации (табл. 1). Вытяжку отстаивали при температуре +5 °С в течение трёх суток, затем фильтровали, сгущали и высушивали в сушильном шкафу при температуре 70 °С. Полученный экстракт — порошок бурого цвета, исследовали на наличие флавоноидов методом двумерной хроматографии на бумаге.
Испытание антибактериальной активности полученных препаратов проводили в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. В качестве тест-микроорганизмов были использованы штаммы, рекомендуемые для исследования препаратов [4, 10, 17]: культура золотистого стафилококка — Staphyloccus aureus, штам-209 и культура кишечной палочки — Escherichia coli, штамм М-17, полученные из Государственного НИИ стандартизации и контроля медицинских биологических препаратов (г. Москва).
Исследования проводилось нами на жидких питательных средах методом двукратных серийных разведений [10]. Для этого готовили двукратное разведение извлечений в мясопептонном бульоне. Разведение готовили непосредственно в пробирках, подлежащих засеву. В каждом ряду разведений для контроля имели равное количество пробирок с соответствующими разведениями этилового спирта и две пробирки со средой без извлечения, а при исследовании водных извлечений в качестве контроля брали две пробирки со средой без извлечения.
Культуры для экспериментов готовились следующим образом: суточные агаровые культуры переносили петлёй в пробирку с физиологическим раствором, где находилось исходное разведение в 500 млн микробных тел в 1 мл по оптимальному стандарту. Полученную взвесь разводили бульоном, вначале в 100, а затем еще в 10 раз, для того, чтобы получить взвесь микробов содержащую 500 000 микробных тел в 1 мл, которая являлась рабочим разведением культуры. Изготовленную культуру вносили по 1 мл как в пробирки с извлечением, так и в контрольные, не содержащие извлечений.
Бактериальная нагрузка составляла, таким образом, 250 000 микробных тел в 1 мл. Вслед за этим штативы с пробирками помещались в термостат при температуре +37 °С. Результаты опыта учитывались через 20-24 часа. Регистрировали наличие роста (помутнение) или задержку роста в среде за счет бактериостатического действия извлечений. За действующую дозу принимали ту наименьшую концентрацию извлечения, при которой наблюдается задержка роста бактериальных культур [10].
Результаты исследования и их обсуждение
Фитохимическое исследование видов Veronica показало, что в исследуемых растениях наиболее характерными соединениями являются флавоноиды, таниды, азотистые вещества основного характера и иридоиды.
Основными действующими веществами в сырье растений являются флавоноиды группы флавона [6, 8, 13], составляющие комплекс полифенольных соединений. Химическая структура производных флавона — флавоноидов включает два ароматических кольца, соединенных друг с другом трехуглеродным фрагментом (С6-С3-С6):
Структура флавоноидов варьирует за счет изменения числа и положения гидроксильных групп, наличия или отсутствия С = O — группы в кольце С, положением кольца В. Флавоноиды способны образовывать гликозиды, эфиры и другие производные, отличающиеся по своим химическим и фармакологическим свойствам.
При исследовании сырья указанных видов Veronica методом двумерной хроматографии на бумаге в растениях обнаружены флавоноиды (до 16 соединений) и фенолкарбоновые кислоты (до 9 веществ). При этом нами [6, 8, 15] выделены и идентифицированы основные флавоноиды вероник: лютеолин (5,7,3´,4´-тетраоксифлавон), апигенин (5,7,4´-триоксифлавон), апигенин-7-β-D-глюкуронид; цинарозид или лютеолин-7-0-β-D-глюкопиранозид (5, 3´, 4´-триоксифлавон-7-0- β-D-глюкопиранозид).
Лютеолин-7-глюкозид (5, 7, 3´, 4´-тетраоксифлавон) Апигенин (5, 7, 4´-триоксифлавон)
Цинарозид (лютеолин7-0-β-D-глюкопиранозид или 5, 3´,4´-триоксифлавон-7-0-β-D-глюкопиранозид) Гликозид апигенина (апигенин-7-β-D-глюкуронид)
Определение суммы флавоноидов в сырье показало незначительное повышение их содержания в растениях, собранных в степной зоне Южного Предуралья. Наибольшее количество флавоноидов извлекается при использовании в качестве экстрагента 40 и 70%-го этанола. В экстрактах из травы V. officinalis обнаружено шесть основных веществ флавоновой природы, в V. incana — пять, а в V. spicata — семь соединений. Установлено, что основными соединениями в сухих экстрактах являются: лютеолин, апигенин и их гликозиды. Таким образом, исследование содержания суммы флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в препаратах из травы видов Veronica позволяет утверждать, что оптимальным экстрагентом является 40% этанол (таблица).
Для многих флавоноидов установлено антиоксидантное, противомикробное, противовоспалительное, противораковое действие [1, 3, 12, 13, 14, 18, 19], что обусловило широкое применение флавоноидсодержащего растительного сырья для производства лечебных и профилактических средств. Идентифицированные нами в растениях рода Veronica флавоноиды обладают выраженным противовоспалительным и противовирусным действием [1, 15], антиоксидантной активностью и способствуют восстановлению функциональной активности иммунной сис- темы [18, 19].
Кроме флавоноидов в исследуемых растениях нами выявлены фенолкарбоновые кислоты, четыре из которых идентифицированы как кофейная, хлорогеновая, неохлорогеновая и феруловая кислоты [8, 18]. Но в сухих препаратах рода Veronica L. выявлены только три фенолкарбоновые кислоты, две из которых идентифицируются как хлорогеновая и кофейная:
Оценка антимикробного действия препаратов — сухих экстрактов из видов рода Veronica L. и содержание в них флавоноидов
Источник
