Фракции полисахаридов стеблей повилики полевой (Cuscuta Campestris Yunck.): мономерный состав и сорбционная активность

Полисахариды относятся к числу важнейших представителей биополимеров. Фармакологические и клинические исследования показали, что растительные полисахариды обладают множеством функций, таких как регуляция иммунитета, противоопухолевая, противовоспалительная, ранозаживляющая, антимикробная, антиоксидантная, противовирусная, антирадиационная и гипогликемическая активность [1, 2].

Основное действие растительных полисахаридов заключается в усилении и/или активации иммунного ответа макрофагов, включая увеличение продукции активных форм кислорода и усиление секреции цитокинов и хемокинов. Поэтому считается, что растительные полисахариды обладают значительным терапевтическим потенциалом и представляют собой новое направление для открытия и разработки новых иммуномодулирующих лекарственных средств [1].

Противоопухолевые механизмы растительных полисахаридов в основном рассматриваются с трех точек зрения: усиление иммунорегуляции, ингибирование роста опухолевых клеток и ингибирование инвазии и метастазирования опухолевых клеток. Cистематически обобщены аспекты механизмов противораковой активности пищевых полисахаридов, достигаемой за счет иммунорегуляции, роль иммунных клеток в прогрессировании опухолевого процесса, а также роль опосредующего взаимодействия между кишечной микробиотой и пищевыми полисахаридами в иммунорегуляции и профилактике онкологических заболеваний [3].

Полисахариды привлекают внимание в качестве сорбентов для ионов тяжелых металлов. Их высокая сорбционная способность обусловлена главным образом наличием карбоксильных групп в основной цепи полисахарида [4].

В России широко распространены стеблевые паразитные растения рода Cuscuta L., который относится к семейству Вьюнковые (Convolvulaceae Juss., nom. cons.) и подразделяется на три подрода. Подрод Grammica включает повилику полевую (C. campestris Yunck.) [5, 6]. Основными биологически активными соединениями паразитов данного рода являются флавоноиды, фенольные кислоты, лигнаны, полисахариды [6–8].

В связи с этим необходимы как поиск мер борьбы с распространением этих растений, так и возможности их использования как источников биологически активных соединений.

Целью данной работы явилось выделение, изучение мономерного состава и сорбционной активности фракций полисахаридов стеблей C. сampestris .

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объектом исследования явились стебли C. сampestris собранные 20.08.2025 г. в Нефтекумском районе Ставропольского края с люцерны посевной ( Medicago sativ a L.).

Гравиметрическим методом выделяли полисахариды [9–11].

Методика анализа — ВЭЖХ-УФ. Использовали методику, условия проведения которой представлены в литературе [12–15]. Хроматографические условия. Хроматографическая колонка: GeminiNX– C18, 150 ×4,6 мм, 5 мкм, с размером пор 110 Å; скорость потока: 0,6 мл/мин; температура колонки: 30 °C; детектор: диодно-матричный (DAD), 245 нм; объём пробы: 10 мкл.

На следующем этапе проводили расчет содержания (в %) каждого из моносахаридов в исследуемых образцах по формуле:

X _ Sx x a0 x 3 x 100 ;

где

Sx — площадь пика каждого из моносахаридов на хроматограмме испытуемого раствора;

So — средняя площадь пика каждого из моносахаридов на хроматограмме стандартного раствора, соответственно (n = 3);

^X — навеска каждого испытуемого образца, мг;

Количественное определение функциональных групп — титриметрическим методом [16, 17].

Адсорбционную активность анализируемых фракций проводили с использованием метиле-

Таблица 1

Фракции	Содержание, % (выход фракций от массы сырья)	Значение факторов удерживания моноз
		После гидролиза фракций	Стандартные образцы
ВП	1,46 ± 0,05%	1)    0,18 ± 0,01 2)    0,20 ± 0,01 3)    0,27 ± 0,01 4)    0,43 ± 0,02	1)    0,18 ( Gal A ) 2)    0,21 ( Gal ) 3)    0,26 ( Ara ) 4)    0,41 ( Rha )
ПВ	3,50 ± 0,13%	1)    0,19 ± 0,01 2)    0,21 ± 0,01 3)    0,26 ± 0,01 4)    0,42 ± 0,02	1)    0,18 ( Gal A ) 2)    0,21 ( Gal ) 3)    0,26 ( Ara ) 4)    0,41 ( Rha )
Г А	4,88 ± 0,11%	1)    0,22 ± 0,01 2)    0,27 ± 0,01 3)    0,42 ± 0,02	1)    0,22 ( Glu ) 2)    0,26( Ara ) 3)    0,41 ( Rha )
Г Б	2,03 ± 0,08%	1)    0,23 ± 0,01 2)    0,26 ± 0,01 3)    0,42 ± 0,02	1)    0,22 ( Glu ) 2)    0,26( Ara ) 3)0,41 ( Rha )

Примечание: ВП (водорастворимые полисахариды), ПВ (пектиновые вещества), ГА и ГБ (гемицеллюлозы А и Б).

Рис. 1. Схема реакции моносахаридов с раствором 1-фенил-3-метил-5-пиразолона [15]

Рис. 2. Типичная хроматограмма испытуемого раствора образца ВП

Рис. 3. Типичная хроматограмма испытуемого раствора образца ПВ

Содержание моносахаридов в процентах (%) во фракциях ВП и ПВ

Таблица 2

Содержание, %	Фракции полисахаридов
	ВП	ПВ
Манноза	2,14%	0,92%
Рамноза	5,45%	4,75%
Глюкуроновая кислота	1,54%	0,71%
Галактуроновая кислота	24,02%	24,51%
Глюкоза	6,50%	7,81%
Ксилоза	2,40%	0,59%
Галактоза	25,22%	9,72%
Арабиноза	9,79%	5,81%
Сумма:	77,05%	54,83%

Количественное содержание анализируемых фракций и мономерный состав

новой сини (МС), метилового оранжевого (МО) и желатина по методике В. И. Решетникова [18–20]. Параллельно определяли оптическую плотность веществ маркеров — 0,15% растворов МС и МО, 0,6% раствора желатина в аналогичных условиях. Исследования проводили на спектрофотометре СФ-102 ООО «НПО Аквилон» (Россия). В качестве препаратов сравнения использовали уголь активированный (RENEWAL, АО «Производственная фармацевтическая компания Обновление», г. Новосибирск, серия: А8С3С4С695А3L) и «Полисорб» (АО «Полисорб», Челябинская обл., серия: П63030321).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Сушку сырья проводили воздушно-теневым методом, содержание влажности в стеблях повилики составило 7,34 ± 0,29% [21].

Методом гравиметрии выделены фракции полисахаридов из стеблей C. campestris и после кислотного гидролиза хроматографически обнаружены моносахариды [9, 10]. Результаты представлены в таблице 1.

Установлено, что фракции ПВ и Г А (гемицеллю-

лоза А) преобладают. Изучен предварительный мономерный состав, но имеется одна размытая зона адсорбции, что не дает полномасштабного представления о моносахаридном составе. Поскольку гемицеллюлозы пока не являются предметом активных медицинских исследований, дальнейшим нашим этапом явилось определение мономерного состава ВП и ПВ методом ВЭЖХ.

Методика анализа — ВЭЖХ-УФ

Пики всех исследуемых сахаров имеют приемлемое разрешение, при этом профиль в целом соответствует представленным данным в литературе, что позволяет использовать указанные условия анализа для контроля содержания моносахаридов в исследуемых объектах [12].

В основе методики лежит предколоночная дериватизация моносахаридов с 1-фенил-3-ме-тил-5-пиразолон после предварительного гидролиза полисахаридного комплекса. Схема реакции представлена на рисунке 1. На рисунках 2, 3 представлены хроматограммы анализируемых растворов фракций ВП и ПВ. Результаты расчётов приведены в таблице 2.

Обращает на себя внимание тот факт, что предварительное хроматографическое определение моноз соответствует данным, полученным методом ВЭЖХ. Обнаружено высокое содержание галактуроновой кислоты, галактозы, глюкозы и арабинозы.

Была достигнута высокая чувствительность, особенно для нейтральных сахаров, с погрешностью определения в диапазоне 5–10% относительно стандартного отклонения. Обнаружены не идентифицированные компоненты в ВП и ПВ, возможно, это примеси белковой или полифенольной природы, которые требуют дальнейшей идентификации.

Количественное определение функциональных групп ВП и ПВ

Для дальнейших исследований адсорбционной активности очень важно было провести определение функциональных групп ВП и ПВ (таблица 3).

Показатель степени этерификации характеризует соотношение этерифицированных карбоксильных групп к их общему количеству в полисахаридных фракциях. Чем меньше этерифицированных групп и, соответственно, больше свободных карбоксильных групп, тем выше показатель адсорбционной емкости. Поскольку степень метоксилирования исследуемых фракций составляет менее 50%, целесообразно провести изучение их адсорбционной активности. В частности, для ПВ, чья степень этерификации достигает 36,00 ± 1,27%, можно прогнозировать выраженную сорбционную активность.

Определение сорбционной активности с использованием веществ- маркеров

Вначале эксперимента нами определена зависимость сорбционной активности ПВ от времени, которая представлена в таблице 4.

При анализе полученных результатов можно сделать вывод, что показатель адсорбционной

Таблица 3

Объект исследования	Наименование показателя (количество групп, %) (n=3)
	Свободных карбоксильных (Кс)	Метоксилиро-ванных (Км)	Общее количество карбоксильных (Ко)	Метоксильных (–ОСН3)	Степень мет-оксилирова-ния (( λ ), %)
ВП	3,92 ± 0,13	2,70 ± 0,12	6,62 ± 0,20	1,86 ± 0,07	40,79 ± 2,04
ПВ	4,64 ± 0,15	2,61 ± 0,13	7,25 ± 0,24	1,80 ± 0,08	36,00 ± 1,27

Таблица 4

№	1	2	3	4	5	6
Адсорбционная активность ПВ по МС
Время, мин	20	40	60	120	180	240
Масса навески, г	0,2002	0,2011	0,2007	0,2005	0,2007	0,2012
Оптическая плотность	0,249	0,229	0,226	0,227	0,233	0,243
Адсорбционная активность, мг/г	191,23	208,77	211,40	210,53	205,26	195,35
по МО
Масса навески, г	0,2010	0,2005	0,2008	0,2013	0,2010	0,2004
Оптическая плотность	0,078	0,061	0,055	0,070	0,101	0,103
Адсорбционная активность, мг/г	359,65	370,57	373,56	363,80	346,06	345,97
по желатину
Масса навески, г	0,2014	0,2032	0,2011	0,2005	2,009	0,2010
Оптическая плотность	0,168	0,160	0,153	0,163	0,165	0,167
Адсорбционная активность, мг/г	261,44	284,48	294,31	278,99	271,83	264,71

Таблица 5

Адсорбционная активность ВП, ПВ и препаратов сравнения с использованием веществ-маркеров

Исследуемый образец (влажность, %)	Адсорбционная активность, мг/г сорбента в абсолютно сухом сырье
	по МС	по МО	по желатину
ВП (7,58 ± 0,29%)	135,05 ± 3,27	234,67 ± 4,13	75,83 ± 1,60
ПВ (8,02 ± 0,23%)	212,72 ± 4,39	370,83 ± 4,37	295,08 ± 3,96
Уголь активированный (5,62 ± 0,11%)	193,78 ± 4,11	126,49 ± 2,45	92,34 ± 1,84
«Полисорб» (4,27 ± 0,15%)	102,43 ± 3,85	84,69 ± 1,71	375,06 ± 4,13

Содержание функциональных групп ВП и ПВ

Адсорбционная активность ПВ в зависимости от времени перемешивания

активности достигает максимума при 60 минутах по МС, МО и желатину: 211,40 мг/г, 373,56 мг/г и 294,31 мг/г, соответственно.

Результаты сравнения адсорбционной активности исследуемых фракций и других сорбентов представлены в таблице 5.

Показатель адсорбционной активности ПВ значительно выше, чем у ВП в 1,6; 1,6 и 3,9 раз в зависимости от использования МС, МО и желатина, соответственно (таблица 5). УФ-спектры поглощения анализируемых фракций с веществами-маркерами представлены на рисунке 4.

ПВ адсорбируют вещества как катионной, так и анионной природы, а их сорбционная активность превышает активность препаратов сравнения — угля активированного и «Полисорба».

ОБСУЖДЕНИЕ

Доказано, что пектиновые вещества связывают ионы металлов, так как содержат разные функциональные группы, такие как карбоксильные, гидроксильные и амидогруппы. По сути, карбоксильные группы галактуроновой кислоты и гидроксильные группы в молекуле пектина могут связываться с ионами металлов посредством ионного обмена и комплексообразования [22, 23].

А

Б

В

Рис. 4. УФ-спектры поглощения водных растворов ВП (1), ПВ (2) с 0,15% раствором МС (А), с раствором МО (Б), с 0,6% раствором желатина (В)

В данном исследовании наблюдается высокий процент свободных карбоксильных групп ПВ, поэтому и степень метоксилирования составляет менее 50%. Также в связи с тем, что методом ВЭЖХ обнаружено высокое содержание галактуроновой кислоты (24,51%), мы прогнозировали выраженную сорбционную активность.

В последние годы полисахариды стали занимать центральное место в исследованиях. Системы доставки лекарств на основе полисахаридов стали одним из основных направлений благодаря их биосовместимости, способности к гелеобразованию, образованию пленок, нетоксичности, созданию матриц с контролируемым высвобождением, мукоадгезивным и стабилизирующим свойствам, что позволяет им играть важную роль в разработке лекарственных препаратов в фармацевтической промышленности [24].

Для повышения биологической активности полисахаридов можно использовать различные методы химической модификации в зависимости от уникальных структурных характеристик исходных молекул. Модификация поверхности без изменения объемных свойств полисахаридов является одним из эффективных способов повышения активности полисахаридов.

Благодаря реакции деметилирования возможно повысить количество свободных карбоксильных групп, что увеличит процент связывания ионов тяжелых металлов молекулами полисахаридов [22, 23].

Хемо- и региоселективная модификация полисахаридных цепей может обеспечить получение модифицированных полисахаридов, которые обладают различными биологическими свойствами, такими как антиоксидантное, противоопухолевое, иммунорегулирующее, противовирусное и антибактериальное действия [25].

Перспективным направлением дальнейших исследований является химическая модификация исходных полисахаридов путем реакций сульфатирования, фосфорилирования, карбоксиметилирования, метилирования и ацетилирования с последующим сравнительным анализом биологической активности полученных производных и нативных фракций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной работы гравиметрически выделены полисахаридные фракции. Проведен кислотный гидролиз и установлен моносахаридный состав. Для более детального изучения моноз использовался метод ВЭЖХ после предварительного гидролиза трифторуксусной кислоты. В основе методики лежит предколоночная дериватизация моносахаридов с 1-фенил-3-метил-5-пиразолоном.

Сорбционная активность ПВ значимо превышает активность препаратов сравнения, потому что степень метоксилирования анализируемых веществ менее 50%.

Финансирование: Авторы заявляют об отсутствии финансирования.