XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В процессах дыхания растений важную роль играют фенольные соединения. Они участвуют в окислительно-восстановительных реакциях и являются посредниками между водородом дыхательного субстрата и кислородом. Широко известна выраженная антиоксидантная активность многих фенолов и фенологликозидов. В связи с этим данные соединения находят широкое применение в медицине, косметологии, пищевой промышленности [2].

Фенологликозидами называется группа гликозидов, агликоном (неуглеводной частью) которых являются фенолы, оказывающие дезинфицирующее действие на дыхательные, мочевыводящие и половые пути. Фенольные соединения содержат ароматические кольца с гидроксильной группой и встречаются в различных частях многих растений – листьях, цветках (придают им окраску и аромат), плодах [1, 6]. Одним из фенологликозидов, широко распространённых в растениях, применяемых в медицине, косметологии, является арбутин [6].

Арбутин (арбутозид, вакцинин или эриколин) – гликозид фенольного типа, состава С₁₂Н₁₆О₇·Н₂О, (β-D-глюкопиранозид), принадлежит к группе арил-β-гликозидов (производное гидрохинона) [3]. Название по номенклатуре IUPAC: (2R, 3S, 4S, 5R, 6S)-2 гидроксиметил-6-(4-гидроксифенокси) оксан-3,4,5-триол (рис. 1) [3, 6].

Рисунок 1. Химическое строение арбутина.

Природными источниками арбутина являются: брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea, L.), толокнянка обыкновенная (Arctostaphylos uva-ursi, L. Spreng), бадан толстолистный (Bergйnia crassifуlia). Арбутин легко окисляется, особенно в щелочной среде с образованием соединений хиноидной структуры. В период бутонизации и цветения в сырье толокнянки и брусники накапливается гидрохинон, который при сушке сырья подвергается окислению до хинонов – темных пигментов, вследствие этого сырье, заготовленное в период цветения, чернеет [5].

Арбутин является фенологликозидом, поэтому под действием фермента арбутазы расщепляется на глюкозу, гидрохинон и воду. Известно, что множество растений, обладающих антиоксидантным эффектом, имеют в своем составе и арбутин и гидрохинон. Показано, что арбутин подавляет перекисное окисление линолевой кислоты и утилизирует свободные радикалы в бесклеточных системах in vitro (вне организма). Имеются данные, что арбутин способен защитить кожу от повреждений, индуцированных свободными радикалами. При этом, в опытах in vivo (в организме), установлено, что отвары толокнянки проявляют антигипоксическое действие из-за содержания гидрохинона в растении [2]. Вероятно, имеет место влияние гидрохинона на определенные метаболические процессы, поглощение кислорода тканями, содержание в крови глюкозы и другие.

Эксперименты показали, что арбутин и гидрохинон способны воздействовать на процессы свободно­радикального окисления в крови крыс. Так, выявленное в опытах in vivo резкое уменьшение оксидантной активности показывает снижение концентрации свободных радикалов в плазме. Это может означать, что гидрохинон обладает прямой антирадикальной активностью, что позволяет ему выступать как ловушка продуктов свободно-радикального окисления. В противоположность ему введение арбутина в кровь приводит к росту показателя оксидантного статуса. При этом общая антиоксидантная активность крови заметно изменялась в сторону снижения, что ясно указывало на активизацию процессов неферментной антиоксидантной защиты организма, которые обеспечиваются определенными водорастворимыми соединениями в плазме крови (аскорбат, глутатион, мочевая кислота) и рядом жирорастворимых компонентов в клеточных мембранах (α-токоферол, ретинол и ряд других). Имеются сведения, что все неферментные антиоксидантны, которые нейтрализуют активные формы кислорода (АФК), могут образовывать радикальные производные. Прооксидантный эффект арбутина обуславливается накоплением оксидантных производных фенологликозида, образующихся в процессе нейтрализации свободных радикалов [2, 3, 4].

Из приведенных примеров можно утверждать, что антиоксидантный эффект гидрохинона – выше, чем у арбутина и по данным квантово­химического анализа подтверждается более высокая антирадикальная активность гидрохинона, превышающая активность арбутина в 30 раз [2].

Разное направление активности арбутина и гидрохинона обусловливается, по-видимому, их химическим строением.

Гидрохинон относится к веществам с особо подвижным (лабильным) водородом в составе гидроксильной группы. Высокая реакционная способность гидрохинона дает ему возможность активно взаимодействовать со свободными радикалами в биологических жидкостях, данный эффект был показан на примере снижения концентрации АФК в крови крыс. В данном случае антиоксидантная активность гидрохинона преобладала в крови. Так как, арбутин, в отличии от гидрохинона, имеет остаток глюкозы, можно предположить, что разница в эффектах данных соединений объясняется именно фрагментом гликона (углеводной частью гликозида). По сравнению с гидрохиноном арбутин является более устойчивым к окислению, что дает ему возможность транспортироваться в почки в неизмененном виде. Благодаря агликону арбутин способен меньше реабсорбироваться в канальцах почек, где, таким образом, появляется возможность накапливаться. Особенности структуры арбутина позволяют ему взаимодействовать с мембранами клеток, что должно увеличить его влия­ние на свободно-радикальные процессы окисления в почках. Глюкоза сама по себе имеет антиоксидантную активность, которая усиливает эффект арбутина [1, 6].

В экспериментах in vivo было доказано, что гидрохинон и арбутин обладают выраженной активностью в отношении процессов свободно-радикального окисления. Вместе с тем, отличия в структуре обеспечивают веществам разный характер этого действия. Было установлено, что гидрохинон обладает прямым антиоксидантным эффектом. У арбутина, наряду с прооксидантным действием, выявлена антиоксидантная активность, обусловленная активацией факторов неферментной антиоксидантной защиты [2].

Таким образом, несмотря на выраженную антиоксидатную активность, проявляемую арбутином и его агликоновой частью – гидрохиноном, подтверждённую экспериментально, остаются вопросы относительно безопасности этого соединения. Они, главным образом, связаны с тем, что арбутин под воздействием кишечной микрофлоры может быть источником гидрохинона. Гидрохинон, как доказано, способен провоцировать развитие злокачественных опухолей, оказывать мутагенный эффект [4]. Однако следует отметить, что арбутин, как биологически активное вещество, обладающее мочегонной активностью, имеет преимущества перед рядом синтетических препаратов, поскольку, как и большинство природных соединений, способен оказывать комплексное воздействие на организм. Так известно, что арбутину, кроме антиоксидантного, присущи противовоспалительное и противомикробное действия. Сочетание мягкой диуретической активности с отсутствием нарушения электролитного баланса с перечисленными эффектами крайне важно в лечении целого ряда воспалительных заболеваний мочевыделительной системы. В связи с выше изложенным, крайне важно учитывать двойственную природу фенологликозида арбутина при необходимости использования растительного лекарственного сырья или синтетических препаратов, содержащих рассматриваемое соединение.

Литература:

Волобой Н.Л. Связь фармакологической активности арбутина с его электронным строением. – автореф. дисс. канд. биол. наук. – Томск. – 2013. – 35 с.

Замятина С.В. Влияние расти­тельных сборов с противовоспалитель­ной активностью на процессы свободно­радикального окисления. – Барнаул, 2006. – С. 13.

Ковалев М.В. Фармакогнозия с основами биохимии растений. – Харьков: изд-во «Прапор», 1997. – 703 с.

Лубсандоржиева П.Б. Содержание фенологликозида арбутина в многокомпонентных сборах. – Сибирский медицинский журнал, 2008. - №5 . – С. 77-79.

Николаев Н.А. Традиционные аспекты фитотерапии. – Рига, 1997. – 445 с.

Физер Л. Органическая химия. – М.: Химия, 1970. – том II. – 800 с.

^Выражаю благодарность ст. преподавателю кафедры биологии Оренбургского государственного медицинского университета Осинкиной Т.В. за помощь в подготовке данной работы.