THE new aspects iN MoRPHoloGICAL AND anatomical DiAGNosTics of the herb monarda fistulosa l

Abstract


Topicality. The herb of Monarda fistulosa L. cultivated in the Russian Federation is one of the promising sources of essential oils, flavonoids and other biologically active compounds. The problem of standardization of raw materials of this plant is not fully resolved. Objective. The article is aimed at specification and addition of anatomical and histological signs of leaves and stems of Monarda fistulosa, as well as at the study of the luminescent features of their tissues. Materials and methods. The material of the study was the stems and leaves of the Monarda fistulosa, collected in the flowering period in July 2017 in the Botanical Garden of Samara University. The experiment was carried out by the method of light microscopy in transmitted and reflected light on a light field in accordance with the requirements of the monograph of the State Pharmacopoeia of Russia, XIV edition. Results. The article presents the results of a morphological and anatomical study of the herb of Monarda fistulosa. Additionally, the diagnostic features of the studied plant were determined, and the luminescence features of the tissues of the stems and leaves were also described. Conclusion. The obtained data allow us to develop a section “Microscopic signs” of the Pharmacopoeial monograph for the new type of medicine plant material - “herb of Monardae fistulosae”.

Full Text

Введение Актуальным направлением в медицине представляется создание новых безопасных импортозамещающих лекарственных препаратов, в том числе на основе лекарственного растительного сырья (ЛРС) [6, 8]. К перспективным растительным объектам относится северо-американский вид семейства Яснотковые или Губоцветные (Lamiaceae, Labiatae) - монарда дудчатая (Monarda fistu-losa L.), культивирование которой осуществляется на территории РФ. Трава этого растения благодаря содержанию в ней действующих веществ (тимол, карвакрол, флавонои-ды) оказывает антимикробное, фунгицидное, антигельминтное, противовоспалительное, антиоксидантное, иммуномодулирующее действие [1-3, 14]. В связи с перспективностью растения в качестве источника биологически активных соединений отечественные и зарубежные ученые ранее проявили интерес к изучению особенностей морфологического и анатомического строения травы монарды дудчатой [9-11, 14]. Коллектив авторов из Никитского ботанического сада описал анатомическое строение листьев с поверхности и на поперечном срезе, эпидермис венчика и чашечки, а также эпидермис стебля [13]. Имеются данные по сравнительной морфологии нескольких видов монард, интро-дуцированных в Республике Башкортостан [4]. Во «Флоре Китая» приведены лишь морфологические особенности строения монарды дуд- Рис. 1. Монарда дудчатая Monarda fistulosa L.: a - общий вид гербарного образца; b - фрагмент с листовыми пластинками; c - соцветие монарды; d - поперечный срез стебля Fig. 1. Monarda fistulosa L.: a - general view of herbarium specimen; b - fragment with leaf blades; c - inflorescence of Monarda; d - cross section of the stem чатой, но отсутствуют данные анатомо-гистологического строения [15]. Однако данных по анатомии поперечных сечений стебля травы монарды дудчатой недостаточно, кроме того, ранее не были изучены особенности люминесценции тканей, позволяющие определить локализацию биологически активных соединений. Для внесения травы монарды дудчатой в качестве нового вида ЛРС в Государственную фармакопею Российской Федерации (ГФ РФ) требуется проведение комплекса фармакогностических исследований, в том числе изучение аспектов подтверждения подлинности сырья по морфологическим, анатомическим особенностям его строения, а также особенностям люминесценции [1, 7]. Таким образом, целью настоящего исследования стало уточнение и дополнение анатомо-гистологических признаков листьев и стеблей монарды дудчатой, а также изучение люминесцентных особенностей их тканей, которые могут быть использованы в диагностике лекарственного растительного сырья. Материал и методы исследования Материалом исследования послужили листья и стебли растения, интродуцированного на территории Ботанического сада Самарского университета. Исследуемые образцы были заготовлены в июле 2017 г. в период массового цветения (рис. 1, a-d). Исследования образцов осуществляли методом световой микроскопии в проходящем и отраженном свете с помощью микроскопов марки «Motic» DM-39C-N9GO-A и DM-111-Digital Microscopy (Корея), при увеличении х40, х100, х400. Люминесценцию травы монарды дудчатой исследовали на люминесцентном микроскопе марки «Альтами» ЛЮМ 2 (Россия) с использованием голубого и желтого светофильтров 32 мм. Источником света служила высоковольтная ртутная лампа (HBO 100Вт); спектральный диапазон возбуждения люминесценции: голубой светофильтр - 420-550 нм; желтый светофильтр - 330-400 нм. Приготовление и окраска микропрепаратов выполнялись в соответствии с требованиями ОФС.1.5.3.0003.15 ГФ РФ XIV издания [1]. Одревесневшие оболочки клеток выявляли обработкой препаратов раствором сернокислого анилина (окрашиваются в желтый цвет); кутинизированную поверхность эпидермы окрашивали раствором Судана III (в малиновый цвет). Результаты и обсуждение Анатомическое строение стебля монарды дудчатой характерно для всех представителей семейства Губоцветные: четырехгранный стебель переходного строения с крупноклеточной паренхимой и рексигенной полостью в центре (рис. 1, d; 2, a; 4, a, b). Поверхность стеблей монарды дудчатой опушена незначительно: на поверхности заметны редкие простые многоклеточd b Рис. 2. Трихомы стебля монарды дудчатой: a - эфиромасличная железка в видимом спектре излучения; b - эфиромасличная железка при облучении с X = 360 нм; c - эфиромасличная железка при облучении с X = 420 нм; d - простой многоклеточный волосок в видимом спектре излучения; e - простой многоклеточный волосок при облучении с X = 360 нм; f- простой многоклеточный волосок при облучении с X = 420 нм Fig. 2. The trichomes of the stem of Monarda fistulosa L: a - the essential oil gland in the visible radiation spectrum; b - essential oil gland under irradiation with X = 360 nm; c - essential oil gland under irradiation with X = 420 nm; d - simple multicellular hair in the visible radiation spectrum; e - simple multicellular hair when irradiated with X = 360 nm; f - a simple multicellular hair when irradiated with X = 420 nm рис. 3. Эпидермис стебля монарды дудчатой: a - эпидермис стебля (х40); b - эпидермис стебля (х400); c - эпидермис стебля при облучении с X = 360 нм; d - устьичный аппарат при облучении с X = 360 нм fig. 3. Epidermis of the stalk of Monarda fistulosa L.: a - epidermis of the stem (х40); b - stem epidermis (х400); c - stem epidermis irradiated with X = 360 nm; d - stomatal apparatus when irradiated with X = 360 nm pharmacy ФАРМАЦИЯ uinoos c 50um ■■ ■■ Рис. 4. Стебель монарды дудчатой на поперечном сечении: a - фрагмент стебля (х40); b - фрагмент стебля после окраски раствором сернокислого анилина (х100); c - фрагмент стебля (х400); d - фрагмент стебля после окраски раствором сернокислого анилина (х400); e - ребро стебля (х400); f- фрагмент стебля после окраски раствором Судана III (х400); g - фрагмент стебля при облучении с X = 360 нм; h - фрагмент стебля при облучении с X = 420. Обозначения: 1, 6 - сосуды; 2 - паренхима; 3 - полость стебля; 4 - осадок; 5 - склеренхима; 7 - флоэма; 8 - клетки эндодермы; 9,10 - уголковая колленхима; 11 - эпидерма; 12 - кутикула Fig. 4. Stalk of Monarda fistulosa L. in cross section: a - a fragment of the stem (х40); b - a fragment of the stem after dyeing with aniline sulphate solution (х100); c - stem fragment (х400); d - fragment of the stem after dyeing with aniline sulphate solution (х400); e - stem edge (х400); f - fragment of the stem after dyeing with a solution of Sudan III (х400); g - stem fragment irradiated with X = 360 nm; h - stem fragment when irradiated with X = 420. Designations: 1, 6 - vessel; 2 - parenchyma; 3 - stem cavity; 4 - sediment; 5 - sclerenchyma; 7 - phloem; 8 - endoderm cells; 9, 10 - angular collenchyma; 11 - epidermis; 12 - cuticle Fig. 5. Leaf of Monarda fistulosa L.: a - cross-section of a leaf, coloring with Sudan III solution (х40); b - cross section of the leaf, coloring with Sudan III solution (х400); с - epidermis of the lower side of the leaf (х400); d - epidermis of the upper side of the leaf (х400); e - edge of the leaf when irradiated with X = 360 nm; f- edge of the leaf when irradiated with X = 420 nm; g - leaf epidermis when irradiated with X = 360 nm; h - sheet epidermis when irradiated with X = 420 nm >- О < Рис. 5. Лист монарды дудчатой: a - поперечное сечение листа, окраска раствором Судана III (х40); b - поперечное сечение листа, окраска раствором Судана III (х400); с - эпидермис нижней стороны листа (х400); d - эпидермис верхней стороны листа (х400); e - край листа при облучении с X = 360 нм; f- край листа при облучении с X = 420 нм; g - эпидермис листа при облучении с X = 360 нм; h - эпидермис листа при облучении с X = 420 нм ос < ФАРМАЦИЯ ■■ ■■ ные волоски и железки с эфирным маслом (рис. 2, a, d; 3, a). Фенольные соединения эфирного масла монарды (тимол, карвакрол) при облучении светом с Л = 360 нм обладают светло-голубым цветом люминесценции, при Л = 420 нм - ярко-желтым. Кутикула железок и простых волосков при облучении светом с Л = 360 нм люминесцирует розовым светом, при Л = 420 нм свечение изменяется на красновато-оранжевое (рис. 2, b, c, e, f). Клетки эпидермиса вытянутой многоугольной формы, не имеют извилистости (рис. 3, a, b). Устьица встречаются редко, устьичные аппараты диацитного типа (рис. 3, b, d). На поперечном срезе стебля монарды в его ребрах локализована уголковая колленхима, отсутствующая по остальной части окружности (рис. 4, e). Эпидерма стебля кутинизирова-на и окрашивается раствором Судана III в розовый цвет (рис. 4, f). Под лампой с Л = 360 нм кутинизированная эпидерма светится яркорозовым цветом (рис. 4 g; 3, c). Ксилемная часть проводящих тканей представлена радиально расположенными угловыми секторами в ребрах побега. Сосуды значительно лигнифицированы, что заметно при воздействии на ткани раствором сернокислого анилина (рис. 4, b, c, d). Облучение ультрафиолетовым (УФ) светом Л = 360 нм дает их ярко-голубое свечение, а Л = 420 нм - желтозеленое (рис. 4, g, h). Флоэмная часть мелкоклеточная, по объему незначительная, стенки клеток целлюлозные (рис. 4, f). Листья монарды дудчатой простые, короткочерешковые с двумя крупными прилистниками. Листорасположение супротивное (см. рис. 1, a, b). Эпидермис листа с поверхности листа сильно извилистый, устьичные аппараты диа-цитного типа и расположены с обеих сторон листовой пластинки (рис. 5, c, d). Анатомически лист дорсовентрального типа. Центральная жилка листа имеет один крупный дугообразный, проводящий на поперечных срезах пучок. В пучке хорошо выражена ксилемная часть, представленная радиально расположенными сосудами, оболочки которых лигнифицированы, что видно при обработке раствором сернокислого анилина. Флоэмная часть пучка выражена заметно слабее и состоит из мелких тонкостенных клеток. На поперечных срезах по краям центрального пучка отмечены петлевидные сегменты, состоящие в основном из клеток флоэмы (рис. 5, a). Вся поверхность черешка, а также листовой пластинки с обеих сторон монарды сильно опушена (рис. 5, a-h). Анализ производных эпидермиса листа позволил выявить наличие трех типов трихом, составляющих опушение листьев. Основную часть опушения образуют простые одно- и многоклеточные волоски с утолщенными целлюлозными клеточными стенками. Снаружи волоски покрыты бородавчатой кутикулой, окрашивающейся раствором Судана III в розовый цвет (рис. 5, a). Второй вид - кроющих трихом - представлен простыми сосочковидными волосками с толстостенной кутикулой, окрашивающейся раствором Судана III в розовый цвет. В опушении присутствуют также железки типичного строения: с одноклеточной ножкой и восьмиклеточной головкой, заполненной эфирным маслом. При обработке раствором Судана III клетки головки окрашиваются в ярко-красный цвет (рис. 5, b). Заключение Таким образом, морфолого-анатомическое исследование стеблей и листьев монарды дудчатой позволило обобщить имеющиеся данные научной литературы о диагностических особенностях ее морфологического и анатомо-гистологического строения. Кроме того, впервые были изучены люминесцентные особенности тканей стеблей и листьев растения, которые позволят повысить уровень идентификации определения ЛРС. Полученные в результате исследования данные позволяют разработать раздел «Микроскопические признаки» фармакопейной статьи на новый вид ЛРС - «Монарды дудчатой трава». Конфликт интересов отсутствует.

About the authors

A. S Lapina

Samara State Medical University

Email: nstjlapina@rambler.ru
Samara, Russia
Postgraduate, Department of Pharmacognosy and Botany with Basics of Phytotherapy, Samara State Medical University

V. A Kurkin

Samara State Medical University

Email: kurkinvladimir@yandex.ru
Samara, Russia
Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmacognosy with Botany and Basics of Phytotherapy

V. M Ryzhov

Samara State Medical University

Email: lavr_rvm@mail.ru
Samara, Russia
Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Department Pharmacognosy with Botany and the Basics of Phytotherapy

L. V Tarasenko

Samara State Medical University

Email: lavr_rvm@mail.ru
Samara, Russia
Assistant of the Pharmacognosy with Botany and Basics of Phytotherapy Department, Samara State Medical University

References

  1. Министерство Здравоохранения РФ. Государственная Фармакопея Российской Федерации. XIV издание. Том 2. - М., 2018
  2. Жилякова Е.Т., Новиков О.О., Науменко Е.Н., и др. Исследование эфирного масла Monarda fistulosa как перспективного антисеборейного агента // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2009. - Т. 148. - № 10. - С. 414-416
  3. Кисленко В.Н., Реймер В.А., Черемушкина В.А., и др. Некоторые фармакологические свойства монарды дудчатой и солянки холмовой // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. - 2011. - № 2. - С. 87-91
  4. Красюк Е.В., Пупыкина К.А., Анищенко И.Е. Отличия морфологических признаков видов монарды, интродуцированных в республике Башкортостан / Сборник трудов Третьей научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых «Молодые ученые и фармация XXI века»; Москва, 15 декабря 2015 г. - М.: ВИЛАР, 2015. - C. 292-294
  5. Красюк Е.В., Пупыкина К.А., Анищенко И.Е. Монарда - как потенциальный источник ценных биологически активных веществ // Медицинский вестник Башкортостана. - 2012. - Т. 7. - № S5. - С. 72-74
  6. Куприянова Е.А., Куркин В.А. Разработка подходов к стандартизации листьев тополя черного // Аспирантский вестник Поволжья. - 2018. - № 5-6. -С. 17-22
  7. Куркин В.А., Рыжов В.М., Рязанова Т.К., и др. Микродиагностические признаки цельного, измельченного и порошкованного сырья «куркумы длинной корневища» // Наука и инновации в медицине. - 2016. - № 1. - С. 62-66
  8. Куркин В.А. Фармакогнозия: Учебник для студентов фармацевтических вузов (факультетов). - Самара: Офорт, 2016. - 594 с
  9. Лапина А.С. Вопросы морфолого-анатомического изучения травы Монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.). В кн.: Аспирантские чтения-2017. Материалы научно-практической конференции с международным участием «Научные достижения молодых ученых XXI века в рамках приоритетных направлений стратегии научно-технологического развития страны». - Самарский государственный медицинский университет. - Самара: Офорт, 2017. - С. 172-173
  10. Лапина А.С., Куркин В.А., Рыжов В.М., Тарасенко Л.В. Морфолого-анатомический анализ цветков и соцветий монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) / Сборник трудов Международной научной конференции «Перспективы лекарственного растениеведения», посвященная 100-летию со дня рождения профессора Алексея Ивановича Шретера. -М.: ВИЛАР, 2018. - С. 596-601
  11. Лапина А.С., Куркин В.А., Рыжов В.М., и др. Петиолярная анатомия травы Монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) / Сборник материалов II Межвузовской научно-практической конференции «Фармацевтическая ботаника: современность и перспективы»; Самара, 30 сентября 2017 г. / Под ред. B. А. Куркина. - Самара, 2017. - С. 71-81
  12. Мащенко З.Е. Фитохимическое исследование и стандартизация тимолсодержащих растений семейства Яснотковых: Автореф. дис. ... канд. фарм. наук. - Пермь, 2004
  13. Никитина А.С., Попова О.И., Богданова М.Н. Морфолого-анатомические признаки травы Монарды дудчатой, интродуцированной в Никитском ботаническом саду / Сборник научных трудов Четвертой научно-практической конференции с международным участием «Молодые ученые и фармация XXI века»; Москва, 16 декабря 2016 г. - М., 2016. C. 282-287
  14. gobotany.newenglandwild.org [Internet]. Monarda fistulosa L. [cited 28.02.2019]. Available from: https:// gobotany.newenglandwild.org/species/monarda/ fistulosa/
  15. Flora of China. Vol. 13 (Clusiaceae through Araliaceae). Ed. by Z.Y. Wu, P.H. Raven, D.Y. Hong. Beijing: Science Press; St. Louis: Missouri Botanical Garden Press; 2007

Statistics

Views

Abstract - 33

PDF (Russian) - 13

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Lapina A.S., Kurkin V.A., Ryzhov V.M., Tarasenko L.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies