Дослідження вмісту індольних алкалоїдів у клітинній біомасі культури тканин раувольфії зміїної (Rauwolfia serpentina Benth. ex Kurz)

Автор(и)

  • О. А. Бєда ТОВ «Науково-сервісна фірма «ОТАВА», м. Київ, Україна
  • І. І. Конвалюк Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, м. Київ
  • Л. П. Можилевська Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, м. Київ
  • С. С. Лукашов Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, м. Київ
  • В. А. Кунах Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, м. Київ
  • С. М. Ярмолюк Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, м. Київ

DOI:

https://doi.org/10.14739/2409-2932.2021.1.226810

Ключові слова:

Rauwolfia serpentina Benth. ex Kurz, культура тканин рослин, індольні алкалоїди, аймалін, резерпін, йохімбін

Анотація

Серцево-судинні захворювання – одні з найпоширеніших серед хвороб людини. Цим зумовлена актуальність виробництва кардіологічних, зокрема антиаритмічних препаратів природного походження. Раувольфія зміїна (Rauwolfia serpentina Benth.) – тропічна чагарникова рослина, накопичує індольні алкалоїди, як-от аймалін і його похідні, що є найефективнішими засобами для лікування шлуночкових аритмій серця з мінімальними побічними діями.

Мета роботи ‒ дослідження якісного та кількісного вмісту індольних алкалоїдів у клітинній біомасі культури тканин Rauwolfia serpentina, тривало вирощуваній in vitro.

Матеріали та методи. Об’єкт досліджень – клітинна біомаса штаму К-27 R. serpentina, який отримали методами тривалої клітинної селекції in vitro. Для визначення вмісту алкалоїдів використовували високоефективний рідинний хроматограф із мас-спектрометричною детекцією TSQ Vantage.

Результати. Встановили, що у клітинній біомасі штаму К-27 раувольфії зміїної накопичується 20 індольних алкалоїдів. З-поміж них найбільший уміст аймаліну та його похідних – 0,690 % від сухої маси, дещо нижчий – йохімбіну (0,020 %) та резерпіну (0,009 %).

Висновки. У клітинній біомасі штаму К-27 R. serpentina сумарний уміст індольних алкалоїдів вищий порівняно з природною сировиною та стабільний протягом понад 30 років вирощування. Сумарний вміст алкалоїдів у перерахунку на суху біомасу культивованих клітин становив 2,8 %, вміст аймаліну та аймаліноподібних алкалоїдів – 1,6 % від сухої маси, а для природної сировини (корені 5–7-річних рослин), за даними фахової літератури, – 0,8–1,3 %.

Посилання

Srivastava, A., Tripathi, A. K., Pandey, R., Verma, R. K., Gupta M. M. (2006). Quantitative determination of reserpine, ajmaline and ajmalicine in Rauvolfia serpentina by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Journal of Chromatographic Science, 44(9), 557-560. http://doi.org/10.1093/chromsci/44.9.557

Poonam, Agrawal S., Mishra, S. (2013). Physiological, biochemical and modern biotechnological approach to improvement of Rauwolfia serpentina. IOSR-Journal of Pharmacy and Biological Sciences, 6(2), 73-78. https://doi.org/10.9790/3008-0627378

Lobay D. (2015). Rauwolfia in the Treatment of Hypertension. Integrative medicine, 14(3), 40-46.

Singh, M., Kaur, R., Rajput, R., & Mathur, G. (2017). Evaluating the therapeutic efficiency and drug targeting ability of alkaloids present in Rauwolfia serpentina. International Journal of Green Pharmacy, 11(3), 132-142. http://dx.doi.org/10.22377/ijgp.v11i03.1116

Kumaria, R., Rathi, B., Rani, A., & Bhatnagar, S. (2013). Rauvolfia serpentina L. Benth. ex Kurz.: phytochemical, pharmacological and therapeutic aspects. International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research, 23(2), 348-355.

Shamon, S. D., & Perez, M. I. (2016). Blood pressure-lowering efficacy of reserpine for primary hypertension. The Cochrane database of systematic reviews, 12(12), CD007655. https://doi.org/10.1002/14651858.CD007655.pub3

Cimolai, N., & Cimolai, T. (2011). Yohimbine use for physical enhancement and its potential toxicity. Journal of dietary supplements, 8(4), 346-354. https://doi.org/10.3109/19390211.2011.615806

Von Poser, G., Andrade, H. H., da Silva, K. V., Henriques, A. T., & Henriques, J. A. (1990). Genotoxic, mutagenic and recombinogenic effects of rauwolfia alkaloids. Mutation research, 232(1), 37-43. https://doi.org/10.1016/0027-5107(90)90107-f

Tarkowská D. (2020). A Fast and Reliable UHPLC-MS/MS-Based Method for Screening Selected Pharmacologically Significant Natural Plant Indole Alkaloids. Molecules, 25(14), 3274. https://doi.org/10.3390/molecules25143274

Kunakh, V. A. (2005). Biotekhnolohiia likarskykh roslyn. Henetychni ta fiziolohichno-biokhimichni osnovy [Biotechnology of medician plants. Genetic, physiological and biochemical basis]. Kyiv: Logos. [in Ukrainian].

Kunakh, V. A. (2005). Twenty five years long stable biosynthesis of ajmaline by related hormone-independed Rauwolfia serpentina cell lines. Euromedica-Hannover-2005 (16-17 Juni) International Congress and Exhibition. Programm Abstracts. Hannover.

Mukherjee, E., Gantait, S., Kundu, S., Sarkar, S., & Bhattacharyya, S. (2019). Biotechnological interventions on the genus Rauvolfia: recent trends and imminent prospects. Applied microbiology and biotechnology, 103(18), 7325-7354. https://doi.org/10.1007/s00253-019-10035-6

Kunakh, V. A. (1996). Somaclonal Variation in Rauwolfia. In Y. P. S. Bajaj (eds.). Somaclonal Variation in Crop Improvement II. Biotechnology in Agriculture and Forestry. (Vol. 36, pp. 315-332). Springer. http://doi.org/10.1007/978-3-642-61081-3_22

Bindu, S., Rameshkumar, K. B., Kumar, B., Singh, A., & Anilkumar, C. (2014). Distribution of reserpine in rauvolfia species from India - HPTLC and LC-MS studies. Industrial Crops and Products, 62, 430-436. http://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.09.018

Vollosovich, A. G., & Butenko, R. G. (1970). Kul'tura tkani rauvol'fii zmeinoy kak produtsent alkaloidov [Tissue culture of Rauwolfia serpentina as a alkaloids producer]. In Culture of isolated organs, tissues and cells of plants. Moscow: Nauka. [in Russian].

Vollosovich, N. E., Vollosovich, A. G., Kovaleva, T. A., & Butenko, R. G. (1976). Shtammy kul'tury tkaney Rauwolfia serpentina Benth i ikh produktivnost' [Tissue culture strains of Rauwolfia serpentina Benth. and their productivity]. Rastitel’nyye resursy, 12(4), 578-583. [in Russian].

Stöckigt, J., Pfitzner, A., & Firl, J. (1981). Indole alkaloids from cell suspension cultures of Rauwolfia serpentina benth. Plant cell reports, 1(1), 36-39. https://doi.org/10.1007/BF00267656

Yamamoto, O., & Yamada, Y. (1986). Production of reserpine and its optimization in cultured Rauwolfia serpentina Benth. cells. Plant cell reports, 5(1), 50-53. https://doi.org/10.1007/BF00269717

Sheludko, Yu. V. (2004). Otrymannia ta fitokhimichnyi analiz transhennoi korenevoi kultury Rauwolfia serpentina yak dzherela novykh indolnykh alkaloidiv [Obtaining and phytochemical analysis of transgenic root culture of Rauwolfia serpentina as a source of new indole alkaloids] (Abstract PhD thesis). Institute of Cell Biology and Genetic Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine. [in Ukrainian].

Goel, M., Goel, S., Banerjee, S., Shanker, K., & Kukreja, A. (2010). Agrobacterium rhizogenes-Mediated Transformed Roots of Rauwolfia serpentina for Reserpine Biosynthesis. Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology, 4, 8-14.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-18

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження