Классификация биологически активных веществ лекарственных растений

Растения, содержащие биологически активные вещества, которые могут быть использованы с лечебной целью, называются лекарственными. К биологически активным веществам принадлежит большое количество разнообразнейших соединений. Наиболее важными из них являются: алкалоиды, гликозиды сердечного действия, сапонины, дубильные вещества, флавоноиды, смолы, жирные масла, эфирные масла, камеди, витамины, фитонциды и др.

Алкалоиды- сложные азотсодержащие органические соединения природного, преимущественно растительного происхождения, обладающие свойствами оснований и сильным специфическим физиологическим действием.

С открытием алкалоидов началась новая эра в медицине и химии. В течение XIX века фармацевты и химики всех стран открыли ряд важнейших алкалоидов в давно известных лекарственных и ядовитых растениях и изучили их свойства. Многие из алкалоидов в больших дозах являются сильнодействующими ядами, в малых - представляют собой ценные лекарственные вещества.

Обычно содержание алкалоидов в растениях невелико -сотые и десятые доли процента. При содержании 1-3 % сырье считается уже богатым алкалоидами. На содержание алкалоидов влияет обработка лекарственно-растительного сырья. Например, нестойкие алкалоиды могут разрушаться при замедленной сушке сырья, при длительном хранении в сырых помещениях.

Медицинское применение алкалоидов и их препаратов очень разнообразно, так как каждому алкалоиду присуще свое специфическое действие, часто очень ценное и порой ничем не заменимое.

Витамин - в переводе дословно означают «амины жизни» - биологически активные органические вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма.

Витамины представляют собой группу органических соединений разнообразной химической структуры. Большинство из них поступает в организм человека с пищей в виде витаминов как таковых или их предшественников-провитаминов. Они участвуют во всех процессах обмена веществ, предупреждают избыточное отложение холестерина на стенках кровеносных сосудов и имеют существенное значение для поддержания нормального состава крови и предупреждения физиологического увядания организма.

Витамины обнаружены на рубеже XIX - XX веков. В настоящее время известно около 30 витаминов, из них подробно описаны физико-химические свойства и физиологическое значение витаминов А, В₂ (рибофлавина), B1 (тиамина), В6 (пиридоксина), В12, В1₅, С (аскорбиновой кислоты), D, E, F, К, Р (рутина), РР (никотиновой кислоты), фолиевой, пантотеновой, параамино-бензойной кислоты, инозита, холина, биотина и ряда других.

Растительное сырье - ценный источник витаминов для организма человека, его использование практически исключает возможности передозировки и возникновения побочных действий, которые неизбежны при длительном и неконтролируемом употреблении синтетических витаминов.

Провитамин А - оранжевый пигмент каротин, из которого в организме образуется р е т и н о л (витамин А), содержится в плодах облепихи и шиповника, ягодах рябины обыкновенной, рябины черноплодной, земляники, в листьях крапивы, подорожника, липы.

Вита м и н А принадлежит к числу жизненно важных для организма веществ. Недостаточное его потребление вызывает сухость и бледность кожи, шелушение, образование угрей, сухость и тусклость волос. Отмечается уменьшение аппетита, повышенная утомляемость.

Витамины группы В содержатся в листьях крапивы двудомной, плодах облепихи и шиповника, в ягодах малины, в семенах и плодах тыквы и других растений. Из этой группы витаминов в растениях встречаются витамины: В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В₆ (пиридоксин) и другие.

Недостаточность тиамина в организме приводит к нарушению углеводного обмена, накоплению в тканях молочной и пиро-виноградной кислот, в связи, с чем могут возникнуть невриты и нарушения сердечной деятельности.

При недостаточности рибофлавина отмечается понижение аппетита, падение веса, головная боль, резь в глазах.

Витамин В₆ играет большую роль в обмене веществ, непосредственно участвует в обмене белков, аминокислот, жировом обмене. Улучшает липидный обмен при атеросклерозе, необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы.

Аскорбиновая кислота (витамин С) - один из наиболее важных витаминов для нормальной жизнедеятельности организма, содержится в плодах шиповника и облепихи, луке репчатом, ягодах лесной малины, в листьях крапивы двудомной и других растениях.

Отсутствие витамина С ведет к тяжелому заболеванию -цинге. Аскорбиновая кислота повышает сопротивляемость организма к инфекциям, принимает участие в образовании гормонов, способствует восстановлению тканей при повреждениях, ускоряет свертываемость крови.

Токоферол (от греческих слов, означающих «производящее потомство»), витамин Е содержится в плодах шиповника и облепихи, в траве горца перечного и других растениях.

Витамин Е участвует в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в организме. Он благоприятно воздействует на кровь, под его влиянием повышается процент гемоглобина и количество эритроцитов.

При помощи витамина Е можно успешно воздействовать на лечение таких тяжелых заболеваний, как атеросклероз, миокардин и эндокардит.

В и т амин К нужен организму для образования протромбина - белкового вещества, необходимого для свертывания крови.

Он содержится в листьях крапивы двудомной, подорожника большого, в рыльцах кукурузы и других растениях.

Витамин К ускоряет свертывание крови и применяется как кровоостанавливающее средство.

Витамин? объединяет группу сложных органических соединений (биофлавоноидов) - рутин, кверцетин и другие. Этот витамин повышает прочность капилляров, уменьшает проницаемость и ломкость кровеносных сосудов.

Важным свойством физиологического действия витамина Р является то, что он не только укрепляет стенки сосудов, но и способствует удержанию в тканях и усвоению организмом такого важного витамина как аскорбиновая кислота.

Гликозиды —сложные органические соединения растительного происхождения, состоящие из сахаристой и несахаристой частей. Они широко распространены в растительном мире и могут содержаться во всех частях растений, легко расщепляются на сахара (глюкозу и фруктозу) и несахаристую часть (агликон) в присутствии воды и ферментов. В гликозидах характер лечебных свойств определяется преимущественно агликоном, но сахарный компонент также оказывает терапевтическое действие, влияя на их растворимость и всасываемость. Разнообразное строение гликозидов позволяет применять их для лечения различного рода заболеваний.

Сапонины- гликозиды сложного строения - образуют при взбалтывании с водой стойкую пену. «Сапо» по-латыни -мыло, это и дало повод к их названию. Они распадаются на сахар и агликон - сапогенин, химическое строение которого определяет лечебное действие сапонинсодержащих растений. В фармации такие растения применяются для приготовления отхаркивающих средств.

Д у б и л ь н ы е вещества или т а н н и д ы - содержатся почти во всех растениях в том или ином количестве и представляют собой безазотистые ароматические соединения, производные многоатомных фенолов. Особенно много их в коре дуба, ивы, в корневищах лапчатки, ягодах черники и черемухи. В прежние времена в России для обработки кожи пользовались корой дуба, а сам процесс называли дублением. Отсюда и произошло название этих веществ - дубильные.

Дубильные вещества не ядовиты, имеют характерный вяжущий вкус, и многие из них обладают Р-витаминной активностью. К последним относятся катехины, содержащиеся во многих плодах и ягодах, и особенно много их в ягодах обыкновенной и черноплодной рябины, в терпких яблоках, листьях чая. Катехины растворимы в воде, хорошо сохраняются при осторожном высушивании растений.

При соприкосновении с воздухом дубильные вещества окисляются под влиянием особых ферментов и переходят в вещества, нерастворимые в холодной воде, окрашенные в темно-бурый или красно-бурый цвет (побурение разрезанных яблок, айвы, картофеля и др.).

Полисахариды - сложные углеводы, многочисленная и широко распространенная группа органических соединений, наряду с белками и жирами необходимая для жизнедеятельности животных и растительных организмов.

Они являются одним из основных источников энергии, образующихся в результате обмена веществ организма.

В результате многих экспериментальных работ установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения: антибиотическая, противовирусная, противоопухолевая.

К полисахаридам относятся камеди, слизи, пектиновые вещества, инулин, клетчатка, крахмал.

К а м еды- коллоидные полупрозрачные, в большинстве своем клейкие вещества различного химического состава. В основе их лежат полисахариды с кальциевыми и калиевыми солями сахарокамедиевых кислот. Камеди растворяются в воде и не растворяются в спирте. В медицине камеди используются как вспомогательные вещества при приготовлении ряда лекарственных форм.

Слизи- вязкая жидкость, продуцируемая слизистыми железами растений и представляющая собой раствор гликопротеинов. Слизистые вещества способствуют замедлению всасывания лекарственных средств и более длительному действию их в организме, что имеет большое значение в терапии.

Пектины (греч. pectos- свернувшийся, студнеобразный) - общее название полисахаридов растительного происхождения, содержащих полигалактуроновую кислоту. Широко распространены в растительном мире. Ими богаты плоды шиповника и цитрусовых, ягоды клюквы и черной смородины и другие. Наибольшее значение имеют пектины, растворяющиеся в воде. Водные растворы пектинов с сахаром в присутствии органических кислот образуют студни, обладающие адсорбирующим и противовоспалительным действием. Пектины участвуют в суммарном лечебном эффекте, проявляемом основными действующими веществами лекарственных растений.

Кр а х м ал- важнейший резервный питательный углевод растений, отлагается преимущественно в клубнях и плодах растений, а также в семенах и сердцевине стебля. Из крахмала в организме человека образуется глюкоза. Благодаря способности образовывать в горячей воде вязкий раствор, крахмал используется как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях.

К я е т ч а т к а или целлюлоза - это основная часть стенок клеток растений. Клетчатка усиливает перистальтику кишечника, улучшает секреторную деятельность пищеварительных желез, способствует выводу холестерина.

Органические кислоты образуются в растениях в результате сложных биохимических процессов. Они могут находиться в свободном состоянии, в виде солей или же быть растворенными в клеточном соке растений. Наиболее распространены в растениях яблочная, лимонная, винно-каменная, щавелевая, салициловая, муравьиная, уксусная и другие кислоты.

Органические кислоты возбуждают деятельность слюнных желез, влияют на выделение желчи и панкреатического сока, улучшают аппетит и пищеварение, обладают бактерицидными свойствами и снижают гнилостные процессы в организме.

Эфирные масла- сложные смеси летучих веществ, главным образом терпеноидов и их производных, обладающих специфическим запахом. Некоторые из них имеют лекарственное значение, но большинство используется в парфюмерной и химической промышленности. Эфирные масла имеют различный химический состав, и физиологическое воздействие их на организм человека неодинаково. Например, эфирные масла, содержащиеся в корнях валерианы, действуют успокаивающе, другие масла улучшают работу сердца, усиливают выделение пищеварительных соков.

Эфирные масла встречаются в различных частях растений. У одного и того же растения в отдельных органах вырабатываются различные по составу и запаху масла. Свойства и запах эфирных масел в течение жизни растений меняются.

Накопление и химический состав эфирного масла в растении зависят от вегетации; например, мята перечная имеет больше всего эфирного масла с наибольшим содержанием в нем ментола в фазе цветения. Содержание эфирных масел в растении колеблется от едва определимых следов до 20 % на сухое вещество, чаще же всего 2-3 %. У большей части растений эфирное масло находится в свободном состоянии и выделяется методом перегонки, экстракцией или другим способом. Эфирные масла растворимы в спирте.

Эфирное масло нерастворимо в воде, но перемешанная с ним вода приобретает запах и вкус масла. Эфирные масла нестойки, некоторые из них особенно чувствительны к повышению температуры. Под действием кислорода и влаги воздуха состав эфирных масел изменяется, отдельные компоненты масел окисляются, теряют запах и происходит так называемое осмоление масел.

Смолы- твердые или жидкие природные сложные органические соединения растительного происхождения с характерным запахом. Обычно нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях (спирте, эфире, бензине и др.). Химический состав смол изучен еще недостаточно. Они не прогоркают, не загнивают, не портятся, легко воспламеняются. Смолы обладают приятным запахом и фитонцидными свойствами.

Смолы находятся в хвое, ревене, зверобое, имбире, почках и листьях березы, алоэ (в соке 25-30 % смолистых веществ).

Смолы, как и воски, содержатся в эфирных маслах. Они душисты, понижают летучесть масел, замедляют их порчу и при перегонке большей частью остаются в осадке. Благодаря этому запах эфирных масел, не извлеченных из растений, более стоек, значительно медленнее улетучивается, долго не портится, что, несомненно, повышает фармакологическую активность эфирных масел.

Жирные масла- сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. В состав жиров входят предельные и непредельные кислоты. Из предельных жирных кислот, часто встречающихся в составе жирных масел, можно указать на пальмитиновую, стеариновую, миристиловую, лауриновую и другие кислоты.

Жирные масла образуются главным образом в семенах, только оливковое масло получается из мякоти плодов маслины. Они в воде не растворяются, с трудом растворяются в холодном спирте, более легко в горячем. Жиры и жироподобные вещества, вырабатываемые растениями, в медицине используются преимущественно для наружного применения в качестве мягчительного средства (мази, кремы, мыла и др.).

Мятное, тминное, коричное, гвоздичное, шалфейное масла обладают значительным бактерицидным свойством по отношению к кишечной палочке и патогенной кишечной флоре.

Пигменты- красящие вещества растений, разнообразные по химическому составу и структуре.

Пигменты, содержащиеся в растениях, в зависимости от их растворимости в воде могут быть разделены на две группы: растворимые в воде, находящиеся в соке растений (лепестках цветов, ягодах, фруктах и т.п.), и нерастворимые в воде - хлорофилл, каротин, присутствующие в хлоропластах клеток листьев зеленых растений.

Хлорофилл содержится в пределах 0,6-1,2 % от сухого веса листа. Представляет собой одно из интереснейших органических соединений живой природы. Хлорофилл не является химически индивидуальным веществом. Он состоит из двух соединений: сине-зеленого хлорофилла a (C55Н72O5N4Mg) и желто-зеленого b (C5₅H70О₆N₄Mg), отличающихся различной степенью окисления, окраской и другими свойствами.

Строение хлорофиллов а и в сходно - это магниевые соли тетрапиррола. Хлорофилл стимулирует обмен веществ, улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы, дыхательного центра, усиливает деятельность пищеварительных желез. Хлорофилл по химическому строению - вещество, родственное пигменту крови человека (гемоглобину).

Хлорофилл не только сам придает зеленую окраску, но и маскирует присутствие каротиноидов.

Каротиноиды играют важную роль в обмене веществ, повышают защитные силы организма против вредного действия радиационного и ультрафиолетового облучения, образования злокачественных опухолей.

Ф л а в о н ы - органические соединения гетероциклического ряда. Их производными являются флавоноиды (рутин, кверцетин, гесперидин, и др). Обычно они имеют желтый цвет («флавум» по-латински - желтый), плохо или совсем не растворяются в воде. Флавоноиды различаются своими физическими и химическими свойствами, поэтому им нельзя приписать какое-то единое действие, но для них характерны некоторые общие свойства: они помогают при нарушениях проницаемости капилляров, определенных нарушениях сердечной и сосудистой системы.

Фитонциды - биологически активные сложные летучие органические соединения, образуются растениями как защитные средства. Содержатся в тканевых соединениях. С их помощью вырабатывается природный иммунитет к различным заболеваниям.

Название «фитонциды» образовано из слов «фитон» - растение и «циды»- способность убивать другие организмы.

Фитонциды не только исполняют роль самозащиты растений, они являются составной частью протоплазмы клеток и межклеточных веществ, участвуют в обмене веществ, в регуляции теплоотдачи, притоке кислорода.

Минеральные         вещества- обязательные компоненты пищи, необходимые для жизнедеятельности организма. В растениях они находятся в небольших количествах в клеточном соке всех клеток растений.

Содержащиеся в растениях минеральные вещества подразделяют на две группы:

•   к первой, называемой макроэлементами, относятся калий, натрий, кальций, магний, марганец, кремний, хлор, фосфор; в золе растений содержится не менее сотых долей процента этих элементов;

•  ко второй, называемой микроэлементами, относятся: железо, медь, цинк, йод, барий и др. Их содержание в золе составляет тысячные доли процента. Накопление микроэлементов в растениях нередко избирательно: в одних и тех же почвенных УСЛОВИЯХ произрастают разные виды растений, и только некоторые из них способны концентрировать те или иные микроэлементы.

Минеральные вещества участвуют в обменных процессах организма, входят в состав протоплазмы клеток, присутствуют в межклеточных и межтканевых жидкостях, придавая им необходимые осмотические свойства и создавая для тканей определенную концентрацию водородных ионов.

Особое значение приобретают в настоящее время микроэлементы при лечении таких тяжелых заболеваний, как болезни крови, злокачественные опухоли и некоторые другие. Большой интерес в этом отношении представляют лекарственные растения, так как при их использовании в виде суммарных препаратов лечебное действие содержащихся в них фармакологически активных веществ может успешно сочетаться с действиями микроэлементов.

Установлено, что существует взаимозависимость между накоплением в растениях определенных групп физиологически активных соединений и концентрированием в них микроэлементов. Например, растения, продуцирующие сердечные гликозиды, концентрируют кобальт, цинк, марганец, реже медь; продуцирующие сапонины - молибден и вольфрам.

По физиологической значимости концентрируемые растениями микроэлементы могут быть жизненно необходимыми, менее необходимыми и даже вредными с точки зрения их влияния на организм человека. С полным основанием можно считать, что терапевтическое действие микроэлементов может усиливать активность основного действующего начала лекарственных растений.

В жизнедеятельности всех живых организмов большую биологическую роль играет железо. Этот элемент является основным структурным элементом гемоглобина крови и гемосодержащих ферментов - каталазы, пероксидазы и цитохромксидазы - главных катализаторов окислительно-восстановительных процессов. Дисбаланс этого элемента приводит к развитию тяжелых анемий и другим заболеваниям крови. Некоторые лекарственные растения накапливают железо в значительных количествах.

В окислительно-восстановительных процессах, происходящих в любом живом организме, участвует также медь. Она входит в состав церрулоплазмина животных и человека, а также в состав пластоцианина растений и является кофактором ряда ферментов.

Роль ц и н к а в обмене так велика, что при его дисбалансе возникают тяжелейшие заболевания - карликовость, бесплодие, различные формы анемий, усиление роста опухолей.

Лекарственные растения, такие как береза повислая, фиалка полевая, чистотел большой и др. являются концентратами цинка и могут быть использованы для лечения и профилактики цинковой недостаточности. Одновременное накопление в лекарственных растениях цинка, меди и железа повышает фармакологическую ценность этих растений.

Многие виды лекарственных растений являются концентратами и сверхконцентратами м ар г а н ц а. Марганцу принадлежит важная роль в жизнедеятельности любой клетки, многочисленные реакции углеводного, белкового и фосфорного обмена катализируются ферментами, активируемыми ионами марганца, в их числе карбоксилазы, аминопентидазы и т.д. Марганец необходим для нормального функционирования половых желез и опорно-двигательного аппарата. Дефицит марганца отрицательно сказывается на стабильности мембран нервных клеток и нервной системы в целом.

Многие лекарственные растения концентрируют молибден. Это горец птичий, крапива двудомная, мята перечная, багульник болотный и др. Молибден - кофактор ряда ферментов, он препятствует развитию кариеса зубов, задерживая фтор. Для профилактики этого широко распространенного заболевания, возможно, могут быть использованы лекарственные растения, накапливающие молибден.

Кубышка желтая, черемуха обыкновенная, шиповник собачий концентрируют кобальт. Биологическая роль кобальта достаточно велика, он участвует в обмене жирных кислот и фолиевой кислоты, а также в углеводном обмене, но основная его функция - участие в составе витамина В₁₂ в процессе кроветворения. Нарушения в процессе кроветворения чреваты самыми серьезными последствиями, кобальт - единственный элемент, который может запасаться в организме человека впрок на семь лет вперед.

Xром регулирует уровень сахара в крови человека, поддерживая его в оптимальных концентрациях. Полагают, что, оказывая положительное влияние на активность инсулина, хром одновременно препятствует развитию таких серьезных заболеваний, как атеросклероз и сердечно-сосудистые заболевания.

Считается, что одна из причин дефицита хрома, скорее всего, излишнее рафинирование пищевых продуктов. Это видно из того, что содержание хрома, например, в рафинированном сахаре составляет всего 0,1% от его количества в исходном - нерафинированном.

По последним данным науки важным биологическим элементом является селе н. Считают, что он обладает противораковой активностью, ранее этому элементу ошибочно приписывались канцерогенные свойства. Установлено, что селен оказывает существенное влияние на состояние сердечно-сосудистой системы. Полагают, что совместно с витамином Е стимулирует образование антител, тем самым увеличивая иммунные силы организма.

Приведенные данные о концентрировании тех или иных элементов лекарственными растениями позволяют считать, что это будет способствовать более глубокому познанию уже известных, а также выявлению новых целебных свойств лекарственных растений.