Исследование химических и биологических свойств гуминовых кислот
| скачать ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ И БИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТОРФОВ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ М.В. Гостищева1, Л.И. Инишева1, И.В. Федько2 1Томский Государственный Педагогический Университет, 2Сибирский Государственный Медицинский Университет г. Томск, Россия, e-mail: labtor@yandex.ru Приведены данные по исследованию инфракрасных спектров и биологической активности щелочных и пирофосфатных фракций гуминовых кислот низинного, переходного и верхового типов торфов. Метод исследования влияния гуминовых кислот на показатели обратимой агрегации эритроцитов крови позволяет оценить их биологическую активность. Введение. Гуминовые кислоты (ГК) торфов обладают широким спектром терапевтического действия, что подтверждается экспериментальными исследованиями последних лет [1-7], такими как адаптогенными, антиоксидантными, антитоксическими, радиопротекторными, антимутагенными, противоязвенными и др. свойствами. Исследования в области химии гуминовых кислот ведутся на протяжении многих лет, однако вопросы, связанные с определением их биологической активности, остаются еще не решенными. В работах 8, 9 неоднократно подчеркивалось о разнообразии биологической активности гуминовых кислот в торфах разного происхождения (различных по ботаническому составу, зольности, степени разложения). Поэтому исследования гуминовых кислот торфов и их биологической активности, позволяющие характеризовать торфа различных месторождений как лекарственное сырье, предусматривают задачу огромной фундаментальной и практической значимости. Таким образом, целью данной работы является изучение химических и биологических свойств ГК, выделенных из низинного, переходного и верхового торфов разными растворителями. Свойства и состав ГК зависят от химического состава растений-торфообразователей, прежде всего от содержания в них лигнина, поскольку он является главным источником ароматических фрагментов торфяных гуминовых кислот. Чем больше лигнина содержится в растениях-торфообразователях, тем больше ароматических фрагментов в составе ГК торфа. Так наиболее обогащены ароматическими фрагментами ГК древесного вида торфа, меньше - ГК осоковых и моховых торфов [10]. Соответственно ГК разных торфов будут различаться и по биологическим свойствам. ^ Для исследования взяты вытяжки гуминовых кислот, полученные 0,1 н раствором гидроксида натрия и нейтральным раствором 0,1 н раствора пирофосфата натрия из низинного древесно-травяного торфа месторождения «Тёмное», переходного осокового и верхового сосново-пушицевого торфа месторождения «Васюганское» Томской области. Для оценки степени биологической активности также взяты общеизвестные фармакопейные препараты – сравнения, широко применяемые в медицинской практике: трентал (пентоксифиллин) – уменьшает агрегацию эритроцитов и приводит их к дезагрегации, повышает эластичность эритроцитов, снижает вязкость крови, и викасол (витамин К3) – способствует свертыванию крови 11, 12. Контролем являются растворители, на которых приготовлены растворы ГК: 0,1 н NaOH, 0,1 н Na4P2O7 соответственно, для трентала и викасола – вода. Инфракрасные (ИК) - спектры гуминовых кислот записывались на ИК-Фурье-спектрометре Vector-22 фирмы Bruker (Германия) в таблетках с KBr в соотношении 1 : 300, в интервале значений частоты от 500 до 4000 см-1. Исследование влияния гуминовых кислот торфов на показатели обратимой агрегации эритроцитов осуществляли на приборе, описанном в [13]. Данный метод изучения закономерностей изменения показателей обратимой агрегации эритроцитов используется для более широкого понимания современных представлений о роли реологических свойств крови и обратимой агрегации эритроцитов, а также для целенаправленного поиска антиагрегационных препаратов и изучения механизма их действия 14, 15. ^ Во всех ИК-спектрах ГК наблюдаются характерные полосы поглощения, свидетельствующие о многофункциональности их соединений. Нами были обнаружены интенсивные полосы поглощения при длинах волн 3500-3300 см-1 (гидроксилсодержащие соединения), 2920 см-1, 1460-1440 см-1, 700-900 см-1 (длинные метиленовые цепочки), 2860 см-1 (метильные концевые группы), 1725-1700 см-1 (карбонилсодержащие соединения), 1625-1610 см-1 , 1510-1500 см-1, 1390-1400 см-1 (бензоидные структуры), 1250-1225 см-1 (С-О - эфирные), 1050-1150 см-1 (СО - углеводов). Количественную оценку содержания функциональных групп проводили на основании отношений оптических плотностей полос поглощения кислородсодержащих групп к оптическим плотностям, соответствующим ароматическим полисопряженным системам (1610 см-1) и алифатическим заместителям при 2920 см-1. Расчет структурных параметров ГК (таблица 1) показал однотипность и постоянство функционального состава независимо от вида торфа и способов получения гуминовых кислот. Таблица 1 Соотношение оптических плотностей полос поглощения при определенных длинах волн в гуминовых кислотах по данным ИК-спектроскопии
Примечание: щел. – щелочная фракция гуминовых кислот, п/ф – пирофосфатная фракция гуминовых кислот. Одной из основных кислородсодержащих форм в ГК торфов являются гидроксильные, карбоксильные группы, С-О -связи при 1225 см-1 и СО- ОН –углеводов. Соотношение оптических плотностей полос поглощения функциональных кислородсодержащих групп и алкильных заместителей к ароматическим фрагментам показало преобладание последних над алкильными (2920 см-1) и С-О –связей (1225 см-1). При этом молекулы ГК пирофосфатной фракции всех торфов содержит больше алкильных заместителей и С-О –связей, чем ГК щелочной вытяжки в этих же объектах. Относительное количество гидроксильных групп (D3400/D1610) в ГК торфов не высокое. Значение указанных показателей для пирофосфатной фракции ГК торфов колеблется в пределах 0,86-1,00, для щелочной – 1,03-1,06, что говорит о большем содержании гидроксильных групп в щелочных вытяжках ГК. Карбоксильных же групп, наоборот, в пирофосфатной фракции ГК торфов больше, чем в щелочной. Так, доля карбоксильных групп в пирофосфатной вытяжке ГК торфов (D1720/D1610) колеблется в пределах 0,95-1,03, в щелочной – 0,83-0,95. Из данных таблицы 1 видно, что в макромолекулах ГК преобладают карбоксильные группы над алкильными заместителями, отношение D1720/D2920 для всех образцов больше 1. Близкие значения отношений D1720/D2920 во всех образцах и вытяжках ГК характеризует их как структуры с подобной системой полисопряжения и системой Н-связей. Эти данные также подтверждаются практически одинаковыми значениями относительного содержания алифатических связей по отношению к ароматическим (D2920/D1610). При этом пирофосфатные вытяжки ГК всех объектов являются более ароматичными по сравнению с щелочными. Значительные различия наблюдаются также в спектральных коэффициентах, отображающих соотношение гидрофильной и гидрофобной составляющей в структурах ГК торфов (таблица 1). Полученные данные показывают, что число кислородсодержащих групп всех типов выше числа алифатических С-Н-связей. Для ГК пирофосфатной вытяжки ГК торфов спектральный коэффициент D3400/D2920 меньше, чем для щелочной фракции ГК. В целом, можно констатировать, что ИК различных вытяжек гуминовых кислот торфов аналогичны. Основные характеристические для гуминовых кислот максимумы поглощения обнаруживаются у всех гуминовых кислот. Различия наблюдаются, главным образом, в неодинаковой интенсивности, в уширении и сдвигах полос поглощения, что может быть связано с межмолекулярным взаимодействием в аморфных областях и с образованием комплексов. Также установлено, что в составе ГК пирофосфатной фракции наблюдается больше ароматических фрагментов, карбоксильных групп и С-О-эфирных групп, в составе ГК щелочной фракции - больше содержание гидроксильных групп. Для всех ГК торфов отмечено снижение алкильных заместителей. Биологическая активность полученных ГК в дальнейшем была изучена по методу, заключающемся в исследовании влияния ГК на показатели обратимой агрегации эритроцитов. Ранее нами было установлено [16], что данный метод является весьма информативным по отношению к таким сложным объектам, как гуминовые кислоты торфов. Отработанные условия проведения исследования позволили сгладить ранее возникающие проблемы при тестировании на биологическую активность ГК, связанные с их полидисперсностью и сложностью химического строения макромолекул. По результатам исследования биологической активности различных вытяжек ГК торфов в динамике концентраций было отмечено, что фракции, полученные из торфа разными растворителями, оказывают на обратимую агрегацию эритроцитов противоположный эффект (рисунок 1). Так при изучении влияния щелочной вытяжки ГК на показатели обратимой агрегации эритроцитов было отмечено, что она вызывает усиление агрегации, а пирофосфатная – наоборот ее ослабление. Кроме того, активность ГК низинного древесно-травяного торфа на примере всех концентраций выше по сравнению с ГК остальных торфов. Щелочная вытяжка ГК древесно-травяного торфа в среднем на 20-50 % в большей степени вызывает агрегацию эритроцитов, чем ГК осокового торфа и на 40-70 %, чем ГК сосново-пушицевого торфа. В сравнении с известным препаратом «Викасол» этот эффект выше на 60-70 %. Пирофосфатная фракция ГК древесно-травяного торфа способна снижать агрегацию эритроцитов на 10-15 % в большей степени, чем осоковый торф и на 25-40 % активнее, чем сосново-пушицевый торф. Активность препарата «Пентоксифиллин» в этом случае на 25-30 % ниже таковой у ГК низинного древесно-травяного торфа. Также отмечено, что растворы с концентрацией ГК 0,001 % и 0,1 % в обеих фракциях всех торфов более активны. 10-3 Рисунок 1 Биологическая активность различных вытяжек гуминовых кислот торфов  Таким образом, в результате исследования влияния гуминовых кислот на показатели обратимой агрегации эритроцитов были замечены различия в интенсивности биологических активности в зависимости от вида торфа, а также отмечен разнонаправленный эффект воздействия ГК на обратимую агрегацию эритроцитов между вытяжками в пределах одного вида торфа. В заключении можно отметить, что высказанное нами предположение о том, что гуминовые кислоты торфов разного ботанического состава будут различаться не только по химическим свойствам, но и степени биологической активности, полностью подтвердилось. ГК низинного древесно-травяного торфа по данным ИК – спектроскопии содержат больше ароматических фрагментов и кислородсодержащих групп, в силу чего и являются наиболее активными по сравнению с ГК остальных торфов. Различия в типе и величине воздействия гуминовых кислот на обратимую агрегацию эритроцитов определяются типом и видом торфа (низинный древесно-травяной, переходный осоковый и верховой сосново-пушицевый), вытяжкой гуминовых кислот из сырья (щелочная и пирофосфатная), а также содержанием гуминовых кислот в растворе. Данный способ исследования биологической активности гуминовых кислот торфов, основанный на изучении их влияния на показатели обратимой агрегации эритроцитов, может использоваться для изыскания индивидуальной сырьевой базы для конкретных отраслей народного хозяйства, в частности – медицины и ветеринарии. Литература
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 