Фармакогнозия теория

1. Лекарственные растения. Природные ресурсы лекарственных растений, необходимость более полного, но рачительного использования богатств природной флоры.

Ответ. Лекарственные растения — это дикорастущие или культивируемые растения, используемые в лечебных целях и как источники получения ЛРС. Наиболее ценные лекарственные растения, изученные экспериментально химически и фармакологически и проверенные в клинике, вошли в научную медицину. Растения, разрешенные к применению с целью лечения уполномоченными на то органами соответствующих стран, получили название официнальных (от лат. officina — аптека). Главнейшие из официнальных растений, как правило, включаются в Государственные фармакопеи. В последнем случае такие растения называют фармакопейными. Растительные ресурсы включают всё богатство флоры и растительности в виде разнообразного растительного сырья, биологически активных веществ, накапливаемых растениями, а также самих растений и их сообществ, имеющих прямое или опосредованное хозяйственное значение. Значительная доля растительных ресурсов приходится на дикую флору и существенно меньшая – на культурную. Растительные ресурсы складываются из ресурсов отдельных природных зон или типов растительности (лесов, болот, лугов и др.), кормовых ресурсов сенокосов и пастбищ, различных групп полезных растений (лекарственных, пищевых и др.). Наибольший удельный вес по значимости и по объёму занимают лесные ресурсы. Наиболее разнообразно представлена группа видов ЛР, накапливающих различные фенольные соединения, в частности флавоноиды – горцы птичий, перечный и почечуйный (семейство гречишные), бессмертник песчаный, хвощ полевой, череда трёхраздельная и др., кумарины – пастернак посевной, виснага морковевидная, донник лекарственный. К числу лекарственных растений, основным действующим началом которых являются дубильные вещества, принадлежат дубы черешчатый и скальный, лапчатка прямостоячая, или калган (семейство розовые), бадан толстолистный (камнеломковые), кровохлёбка лекарственная (розовые), виды толокнянки, сумах дубильный и скумпия кожевенная (виды семейства анакардиевые). Флора богата и эфирно-масличными растениями, среди которых лекарственное значение имеет валериана лекарственная и др. виды этого рода, багульник болотный, можжевельник обыкновенный, девясил высокий, хмель обыкновенный и многие др. виды. Отдельную группу составляют растения, накапливающие карденолиды (или сердечные гликозиды), в которую входят виды ландыша и наперстянки, горицвет весенний, а также желтушник раскидистый. Главными действующими веществами таких растений, как термопсис ланцетный, чистотел большой, дурман обыкновенный, кубышка жёлтая, барвинок малый, виды эфедры, паслёна, живокости, борца и др., являются алкалоиды. Если естественные запасы одних видов сырья (таких, как листья мать-и-мачехи, крапивы двудомной, корней одуванчика, почек берёзы и сосны и др.) во много раз превышают потребности, то запасы других, в частности бессмертника песчаного, зверобоя продырявленного, валерианы лекарственной, ромашки аптечной, недостаточны. Поэтому некоторые виды ЛР выращивают для аптек в специализированных хозяйствах. Перспективным является выращивание лекарственных растений, основанное на методе культуры тканей. К мерам, направленным на сохранение естественных лекарственных ресурсов, относятся, в частности, лицензирование объёмов заготовок, научно обоснованное планирование эксплуатации промысловых массивов, соблюдение рациональных режимов заготовок. Процессы восстановления естественных зарослей растений, у которых проводится заготовка надземных частей, занимают в среднем 5–8 лет, а при заготовке подземных органов – от 20 до 50 лет. Несоблюдение этих правил ведёт к стремительному сокращению естественных ресурсов лекарственных растений. В целях рационального использования ресурсов лекарственных растений проводится поиск новых, более эффективных средств растительного происхождения. Активно проводятся поиск и исследование растений, обладающих иммуномодулирующими, противоопухолевыми, антиокислительными и гепатопротективными свойствами.

2. Лекарственное растительное сырье, его виды и классификация.

Ответ. Лекарственное растительное сырье (в терминологии ВОЗ — лекарственное сырье растительного происхождения) — это высушенные или свежесобранные части ЛР, используемые для получения ЛС, которые включают ЛР, ПРП и готовую продукцию растительного происхождения. В ЛРС входят как части ЛР, так и свежие соки, камеди, жирные масла, эфирные масла, смолы и сухие порошки растений, которые иногда могут подвергаться различным способам обработки (сушка, обработка паром, вымораживание, смешивание с алкогольными или другими веществами). Под продуктами первичной переработки ЛР понимают полученные из них эфирные и жирные масла, смолы, камеди. Препараты растительного происхождения являются основой для получения готовой продукции и могут включать измельченное или порошкообразное ЛРС, экстракты, настои и жирные масла, полученные из ЛРС, которые готовят путем экстракции, разделения на фракции, очистки, сгущения и другими физическими или биологическими способами. В ПРП также входят компоненты, приготовляемые путем вымачивания или нагревания ЛРС в алкогольных растворах, напитках, меде или в других веществах. Существуют следующие классификации лекарственных растений: 1. ботаническая; 2. биологическая; 3. по фармакологическому действию; 4. морфологическая; 5. фармако-терапевтическая; 6. химическая. Ботаническая классификация: это принадлежность лекарственных растений к какому-нибудь семейству, роду, виду. Например, ромашка аптечная, пион уклоняющийся, левзея сафлоровидная. Биологическая классификация: все лекарственные растения делятся по продолжительности жизни однолетние, которые семена дают в год посева (подорожник блошный, лен посевной); двулетние, которые семена дают на второй год (белена черная, лопух большой); многолетние, которые дают семена на 2-й и последующие годы (зверобой продырявленный, душица обыкновенная). Классификация лекарственных растений по фармакологической активности: растения, содержащие вещества, обладающие противоопухолевым действием; действующие на ЦНС (возбуждающие, антихолинергические); действующие в области чувствительных нервных окончаний (седативные, горечи, отхаркивающие, эфирные масла, обволакивающие и мягчительные, вяжущие); влияющие на процессы обмена (гемостатические, биогенные стимуляторы, витаминные, слабительные); желчегонные; потогонные; мочегонные; противомикробные; противопаразитарные; противовирусные. Морфологическая классификация. В её основе лежит наименование органа или части растения, которые используются в качестве ЛРС. В соответствии с этой классификацией ЛРС подразделяют на следующие основные группы: 1. Folia – Листья. 2. Herbae – Травы. Травами называют лекарственное растительное сырье, представляющее собой высушенные или свежие облиственные надземные части травянистых растений. Сырье состоит из стеблей с листьями, соцветиями, цветками, иногда с бутонами и незрелыми плодами. У некоторых травянистых растений сырьем служит вся надземная часть вместе с корнями. 3. Flores – Цветки. 4. Fructus – Плоды. 5. Semina – Семена. 6. Cortices – Коры. 7. Radices, Rhizomata, Rhizomata cum radicibus, Rhizomata etradices - Корни, Корневища, Корневища с корнями, Корневища и корни. В фармацевтической практике под этими названиями используют высушенные или свежие подземные органы многолетних растений, собранные осенью или ранней весной, очищенные или отмытые от земли, освобожденные от отмерших частей, остатков стеблей и листьев. 8. Клубни – Tubera, Луковицы – Bulba, Клубнелуковицы –Bulbotubera. 9. Почки – Gemmae. Особые наименования носят некоторые виды официнального растительного сырья: 10. Чага (березовый гриб) - Inonotus obliquus. 11. - Ламинарии слоевища (морская капуста) - Laminariae thalli. 12. Рожки спорыньи – Cornua Seсalis cornuti, представляющие собой покоящуюся стадию (склероции) аскомицетного гриба спорыньи пурпуровой. Этот вариант классификации пригодится при макро- и микроскопическом фармакогностическом анализе с целью установления подлинности сырья, т.к. анализ одной и той же морфологической группы сырья разных растений характеризуется унифицированными методами испытаний. Эту классификацию учитывают при хранении ЛРС. 5. Фармако-терапевтическая классификация. В соответствии с этой классификацией ЛР и ЛРС выделяют следующие группы: источники противовоспалительных средств; антимикробных; сердечно-сосудистых; слабительных; гипотензивных; седативных; желчегонных; мочегонных и т.п. Именно с учетом фармако-терапевтической классификации средства растительного происхождения размещены в Государственном Реестре лекарственных средств и в других справочниках по фитотерапии и лекарственным растениям. 6. Химическая классификация. Эта классификация является основной в учебном курсе фармакогнозии для высшего фармацевтического образования. В ее основе лежит принцип распределения растений и сырья в зависимости от химической природы основной группы БАВ, ДВ, накапливающихся и содержащихся в них. ЛР и ЛРС, содержащие БАВ или ДВ, являющиеся соединениями первичного метаболизма: содержащие витамины, жиры, ферменты, полисахариды. ЛР и ЛРС, содержащие БАВ или ДВ, являющиеся продуктами вторичного метаболизма растений: терпеноиды (эфирные масла, горечи), сердечные гликозиды, фитоэкдизоны, сапонины, алкалоиды, флавоноиды, дубильные вещества, антраценпроизводные, кумарины, хромоны, ксантоны, фенолы, фенологликозиды, лигнаны, содержащие вещества различного химического состава. Данная классификация является наиболее приемлемой, особенно для лечебного процесса, т.к. она в определенной степени универсальна и совмещает в себе как фармако-терапевтическую, так и ботаническую классификации. Известно, что растения близкие по химическому составу БАВ часто близки и в ботаническом отношении, а фитопрепараты из них обладают близкими фармакологическими свойствами.

3. Интродукция лекарственных растений и выращивание в агрокультуре.

Ответ. Под интродукцией понимают введение в культуру не только дикорастущих видов растений в пределах их ареала, но и завезенных видов, не встречавшихся ранее в этой местности ни в диком, ни в культивируемом состоянии. Понятие «интродукция» неразрывно связано с понятиями «акклиматизация» и «натурализация». Акклиматизация — это приспособление растения к новым климатическим условиям, отличным от условий ареала. Под натурализацией понимается высшая степень акклиматизации, при которой растение настолько приспосабливается к новым условиям жизни, что может самостоятельно размножаться, давать самосев и не уступать в ценозах другим видам в борьбе за существование. Интродукция — сложный биологический процесс. При ее проведении необходимо знать пределы выносливости интродуцента, реакцию на температуру, влажность почвы и воздуха, свет; нужно знать его эдафические и филогенетические особенности, географическое происхождение, другие биологические свойства вида, выработанные в результате постоянного взаимодействия со средой. Людям, которые занимаются интродукцией, необходимо сопоставлять и анализировать сумму активных температур ареала и нового места культуры, световой режим, сумму осадков, снежный покров и др. Поскольку интродукция проводится с ЛР, особое внимание следует уделять важнейшему химическому признаку, учитывая его возможную изменчивость в новых условиях произрастания. Только при изучении всего комплекса факторов — термических, эдафических, биоэкологических, географических и химических, — выявление среди них интегральной и функциональной зависимости дадут возможность прогнозировать эффект интродукции. Проблемой интродукции ЛР занимались сотрудники ВИЛАР и его зональных опытных станций, а также ботанических садов (в частности, ЦБС НАН Беларуси, сада «Виолентия» КУП «Минская овощная фабрика»). Введение в культуру новых ЛР — длительный и трудоемкий процесс, который осуществляется в несколько этапов: сбор посевного или посадочного материала, изучение биологических, эдафических, фото-климатических особенностей ЛР, проведение экспериментальных посевов и выявление оптимальной зоны размещения новых культур, отбор хозяйственно ценных популяций, разработка эффективных способов возделывания. Для введения в культуру однолетников требуется 3—4 года, многолетников — 6—10 лет. Несмотря на общую тенденцию к увеличению числа интродуцированных видов, этот путь возможен не для всех ЛР. Ученые ВИЛАР выделяют около 70 наименований дикорастущих ЛР, которые из-за своих биоэкологических особенностей ввести в промышленную культуру не удается (адонис весенний, аир болотный, багульник болотный, горец птичий, плауны). В культуру, как правило, вводят: ЛР, дающие крупнотоннажное сырье (валериана лекарственная, ромашка аптечная); источники новых ЛС с необеспеченной сырьевой базой (вздутоплодник сибирский, рапонтикум сафлоровидный); ЛР, не известные в диком виде, а только в культуре (мята перечная); ЛР с ограниченным ареалом произрастания или ограниченными запасами сырья (красавка обыкновенная, марена красильная); ЛР с обширным ареалом распространения, но не образующие зарослей, произрастающие спорадически (зверобой продырявленный, бессмертник песчаный); редкие или исчезающие виды ЛР; ЛР, не имеющие аналогов во флоре Беларуси (алоэ, каланхоэ). Сбор сырья от культивируемых ЛР имеет ряд преимуществ перед сбором его от дикорастущих растений. В частности, возможно использование механизированных приемов возделывания, увеличение урожайности путем улучшения агротехники и селекции растений, повышение качества сырья за счет проведения сбора в оптимальные сроки и обеспечение рациональных условий сушки. Повышению производства ЛРС способствуют правильные севообороты, внесение удобрений, защита растений от вредителей, болезней и сорняков, проведение мелиоративных работ. Немаловажное значение имеют разработка агрорекомендаций и внедрение в практику растениеводства индустриальных технологий возделывания культивируемых ЛР и эфиромасличных растений, проведение работ по семеноводству. Интродукция явилась средством интенсификации лекарственного растениеводства в стране, пополнения отечественного лекарственного фито каталога ценными тропическими и субтропическими растениями.

4. Применение методов биотехнологии в фармакогнозии.

Ответ. В решении задач расширения источников получения ЛРС, повышения стабильности и импортозамещения сырьевой базы перспективным направлением представляется метод биотехнологии, основанный на выращивании клеток и тканей ЛР на искусственных питательных средах. Биотехнологические способы получения массы клеток ЛР возникли на основе развития метода культуры тканей. Под «культурой тканей растений» принято понимать выращивание in vitro изолированных клеток, тканей, органов и их частей. Технологии, основанные на методе культуры тканей, уже помогают создавать новые формы и сорта сельскохозяйственных растений и получать промышленным путем продукты растительного происхождения. Все объекты, культивируемые in vitro, выращиваются в стерильных условиях. Стерилизуются исходные образцы ткани растений (экспланты), питательная среда; асептически в специальных боксах стерильным инструментом проводятся манипуляции с выращиванием объектов. Сосуды, в которых культивируются ткани и клетки, закрываются так, чтобы предотвратить инфицирование в течение продолжительного времени. В культуре тканей лекарственных растений можно выделить три главных направления: получение недифференцированной каллусной массы, создание исходного генетического разнообразия форм растений, а также клеточную селекцию и клональное микроразмножение растений. В природе каллусообразование – естественная реакция на повреждение растений. В культуре изолированных тканей при помещении экспланта (т.е. фрагмента ткани или органа) на питательную среду его клетки дедифференцируются, переходят к делению, образуя однородную недифференцированную массу – каллус. В асептических условиях каллус отделяют и помещают на поверхность агаризованной питательной среды для дальнейшего роста. В результате получают культуру каллусной ткани, которую можно поддерживать неограниченно долго, периодически разделяя ее на трансплантаты и пересаживая на свежую питательную среду. Каллусы легко образуются на эксплантах из различных органов и частей растений: отрезков стебля, листа, корня, проростков семян, фрагментов паренхимы, тканей клубня, органов цветка, плодов, зародышей и т.д. Культивирование каллусных клеток проводят главным образом двумя способами: на агаризованных питательных средах или различных гелеобразующих подложках (силикагель, биогели, полиакриламидные гели, пенополиуретан и др.) и в жидкой питательной среде. В жидкой питательной среде каллус легко распадается на отдельные агрегаты клеток и дает начало так называемой суспензионной культуре. В разработке нетрадиционных клеточных технологий важное место занимают питательные среды. Они должны обеспечить потребности культуры ткани продуцента в химических компонентах, необходимых для биосинтеза целевого продукта. В состав сред входят смеси минеральных солей (макро- и микроэлементов), фитогормоны (регуляторы процессов клеточного деления и дифференциации), источники углерода в виде сахарозы. Имеют значение температура, освещение, содержание газов и другие условия. Одна из важных особенностей культуры тканей - сохранение в ряде случаев способности к синтезу вторичных метаболитов: алкалоидов, гликозидов, эфирных масел и др. Культивирование растительных клеток и тканей на искусственной питательной среде в биореакторах помогает решить многие экономические, экологические и технологические задачи, а также преодолеть ряд проблем: свести к минимуму влияние географических, климатических, сезонных, эдафических и прочих условий; добиться стандартности накапливаемых БАВ; регулировать процесс биосинтеза БАВ с использованием разных технологических режимов; выращивать культуры на малых площадях и использовать базу и технологии для синтеза практически всех классов ФАВ в дальнейшем; научиться получать ФАВ, свойственные интактному растению (никотин, кодеин, хинин, диосгенин), и синтезировать новые БАВ; изучить возможность использования культуры растительных клеток для биотрансформации БАВ в конечные ЛС; получить возможность промышленного производства биомассы экзотических растений, малодоступных для нашей страны, например таких, как раувольфия, диоскорея, унгерия и др.; добиться экономической рентабельности биотехнологического производства ФАВ и сокращения посевных площадей под ЛР.

5. Химический состав лекарственных растений. Минеральные и органические вещества, первичные и вторичные метаболиты, действующие, сопутствующие, балластные вещества. Понятие о главной группе биологически активных соединений в составе лекарственного растительного сырья.

Ответ. Химический состав ЛР чрезвычайно сложен, и содержащиеся в растительных тканях вещества очень разнообразны. Растения состоят из воды и сухих веществ. Вода в процессах жизнедеятельности растений играет важнейшую роль: она является той средой, в которой совершаются естественные для живого организма ферментативные биохимические процессы. Обычно ее содержание в растительных клетках составляет 70—90 %. Большая часть воды в растительных клетках находится в свободном состоянии и лишь 5% — в связанном, прочно удерживаемом клеточными коллоидами. Поэтому части ЛР сравнительно легко высушиваются до остаточной, или «товарной» влаги (10—12 %). Сухие вещества ЛР подразделяют на минеральные и органические. Все живые организмы содержат 16 элементов: C, O, H, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, Co, Mn, Cl. В зависимости от количества в организме они делятся на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Макроэлементы (их содержание в растительных клетках от десятков до сотых долей процента): Ca, Mg, K, Na, P, Si и др. Фосфор играет важную роль в энергообеспечении клеточных процессов, являясь частью АТФ. Магний — составная часть хлорофилла, катион магния. Он нужен для активации ферментов, регулирующих превращение углеводов. Кальций входит в состав солей пектиновых кислот, связывающих растительные клетки, а также стабилизирует структуру биологических мембран. Микроэлементы (Fe, Al, Cu, Zn, Mn, Mo, Co) содержатся в клетках растений в концентрациях от являются кофакторами многих ферментов. Установлены корреляции между дисбалансом микроэлементов и патологическими проявлениями: при эпилепсии, гепатитах, циррозе печени, анемиях, лейкозах, инфекционных заболеваниях содержание меди в крови повышается, а при сахарном диабете — снижается. Недостаток лития способствует маниакально-депрессивным психозам. Дефицит йода вызывает зоб, а его избыток угнетает синтез йодсодержащих соединений. Ультрамикроэлементы обычно содержатся в клетках в концентрации менее 10-6%: Se, As, Ag, Au, Ra, U, Th и др. Недостаток селена — один из факторов, вызывающих развитие гипертонии, атеросклероза, артрита, нарушения эндокринной системы, свободнорадикальные цепные реакции, злокачественные новообразования. Мышьяк участвует в процессах кроветворения. Серебро обладает антисептическим действием, повышает тонус организма, умственную и физическую активность. Для человека особенно опасно повышение уровня содержания ряда тяжелых металлов — As, Hg, Cd, Pb. Об общем содержании минеральных веществ в ЛР судят по золе, количество которой варьирует от 3 до 25 % в зависимости от вида ЛРС. Различают золу общую и нерастворимую в 10 % хлористоводородной кислоте. Под общей золой понимается весь зольный остаток, образующийся в результате озоления растительного материала. Органические вещества растительных клеток представлены несколькими классами: углеводами, белками, липидами, нуклеиновыми кислотами, органическими кислотами, а также некоторыми особыми веществами, накапливающимися иногда в значительных количествах и выполняющими, повидимому, адаптогенную функцию. Метаболиты — вещества, поглощаемые и выделяемые организмом из внешней среды и участвующие в реакциях обмена внутри него. Значительная часть реакций обмена оказывается сходной для всех живых организмов и имеет общую генетическую основу (образование и расщепление нуклеиновых кислот, белков, аминокислот, углеводов, карбоновых и жирных кислот); она получила название первичного обмена, или первичного метаболизма. Вместе с тем помимо реакций первичного обмена существует большое количество метаболических путей, приводящих к образованию соединений, свойственных немногим группам организмов; эти вещества специфичны для них. Данные реакции объединяются термином вторичный обмен (вторичный метаболизм). Продукты их называются, соответственно, первичными и вторичными метаболитами. Причины образования вторичных метаболитов и их роль в разных растениях неодинаковы. Поскольку вторичные метаболиты образуются преимущественно у малоподвижных или прикрепленных живых организмов — растений, грибов, а также у прокариот, то этим веществам приписывают защитные свойства и адаптивное значение. Вторичные метаболиты образуются на основе первичных соединений и могут либо накапливаться в чистом виде, либо передвигаться гликозированно, т. е. соединяясь с молекулой какого-либо сахара. В результате гликозирования возникают гетерозиды — гликозиды данных вторичных метаболитов, которые от чистых веществ отличаются лучшей растворимостью, что облегчает их участие в реакциях обмена и потому имеет важнейшее биологическое и фармакологическое значение. К веществам вторичного обмена в ЛР относятся многочисленные органические соединения, среди которых выделяют четыре больших класса: фенольные соединения (к ним относятся одно-, двух-, трехатомные фенолы, моно-, ди- и олигомеры, кумарины, антраценпроизводные, флавоноиды, лигнаны, лигнин, таннины и др.); терпеноиды; стероиды, имеющие в основе циклопентанпергидрофенантреновый скелет; алкалоиды. Некоторые вторичные метаболиты (например, оксикоричные кислоты) не накапливаются в растениях, а сразу после образования в клетках быстро расходуются в путях биосинтеза. Другие вторичные метаболиты, наоборот, имеют очевидную тенденцию к накоплению (например, в клеточной стенке — лигнин, в вакуоли — многие другие фенолы; флавоноиды, таннины; в межклеточных вместилищах и ходах — эфирные масла, лигнаны, смолы), что дает основания рассматривать вырабатывающие их ЛР как источники получения этих веществ. Растение считается лекарственным, если содержит одно или несколько БАВ, оказывающих тот или иной вид лечебного воздействия на живой организм. Как правило, БАВ — вещества вторичного обмена (кардиогликозиды, сапонины, флавоноиды, алкалоиды), но иногда — компоненты первичного (основного) обмена: витамины, углеводы, липиды, аминокислоты. В ЛР содержится всегда комплекс БАВ, и потому среди них различают основное БАВ, ради которого данное растение применяется в медицине и которое называют действующим веществом. Так, в листьях белладонны это алкалоид атропин, в листьях чая — кофеин и т. д. Термин «действующее вещество» очень удобен для химической классификации ЛРС, которое группируют по компонентам, проявляющим наиболее выраженную физиологическую активность. Все вещества, содержащиеся в ЛР вместе с действующим веществом, называют сопутствующими. Роль и значение их могут быть различны: одни полезны и проявляют свое благоприятное действие на организм (например, витамины, сахара, органические кислоты), другие способствуют всасыванию действующих веществ, их пролонгированному лечебному действию (например, сапонины, сахара), третьи могут оказывать на организм неблагоприятное действие (например, в свежесобранной коре крушины присутствуют антранолы, имеющие рвотное действие, а не антрахиноны, оказывающие послабляющее действие), четвертые — это так называемые балластные вещества, которые не влияют на действие основных веществ ЛР, т. е. сами по себе они индифферентны (такими у большинства ЛР являются клетчатка, пектины, древесина и пробка — клетчатка, импрегнированная лигнином или суберином соответственно). При экстрагировании ЛРС эти компоненты составят основную часть отходов (шрота).