Страница 7 из 11
2.3. Влияние факторов окружающей среды на химический состав лекарственных растений
Химический состав лекарственных растений в значительной степени подвержен влиянию разнообразных внутренних и внешних факторов. Он меняется в процессе онтогенеза растений, их сезонного развития и под влиянием многочисленных факторов окружающей среды (климатических, орографических, эдафических, биотических и т. д.).
БАВ неравномерно распределяются по органам и тканям растений с преимущественной локализацией в определенных органах. Например, у травянистых растений дубильные вещества накапливаются в основном в подземных органах; в растениях семейства зонтичных эфирное масло накапливается в плодах; в наперстянках сердечные гликозиды накапливаются преимущественно в листьях и т. д. Это обусловливает использование в качестве лекарственного сырья отдельных органов и частей растений.
Качественный состав БАВ может быть различным в разных органах у одного и того же растения. Например, у термопсиса ланцетного в фазе бутонизации и цветения в надземной части преимущественно накапливаются алкалоиды термопсин, пахикарпин, а в фазе плодоношения в семенах преимущественно накапливается алкалоид цитизин. Фармакологическое действие этих алкалоидов разное. Траву термопсиса ланцетного, собранную в период бутонизации и цветения, применяют как отхаркивающее средство, а зрелые семена используют для получения препарата «Цититон» (дыхательный аналептик).
На образование и накопление БАВ влияет и возраст растений. Это обязательно учитывают при культивировании растений. Например, в корнях ревеня наибольшее содержание антраценпроизводных приходится на третий-четвертый годы жизни, а в сырье синюхи содержание сапонинов соответствует требованиям НД уже на втором году жизни.
На химический состав лекарственных растений большое влияние оказывают различные факторы окружающей среды (географический, климатический, эдафический, орографический, биотический).
На накопление БАВ оказывают влияние географическая широта и долгота. В растениях южных широт накапливается больше эфирного масла и алкалоидов, в умеренной зоне – больше флавоноидов, дубильных веществ, в северных районах повышено содержание аскорбиновой кислоты, жирных масел. Количество жирных масел увеличивается при удалении от берегов океана вглубь материка. Оказывает влияние и географическая долгота. Например, содержание прохамазуленов в ромашке аптечной уменьшается с продвижением с запада на восток: на Украине в ромашке аптечной их содержится 47 мг %, в Самарской области – 27,5 мг %, а в Новосибирской области ромашка аптечная прохамазуленов не содержит.
На накопление различных групп БАВ оказывают существенное влияние количество тепловой и световой энергии, а также количество осадков. Например, повышенная температура воздуха способствует накоплению каротиноидов, а ее снижение уменьшает содержание углеводов и кардиогликозидов. Увеличение освещенности способствует накоплению витамина С, флавоноидов, эфирных масел. Повышение влажности способствует накоплению витамина С и каротиноидов, но избыток влаги действует отрицательно; уменьшение влажности способствует накоплению камедей.
Химический состав лекарственных растений зависит от механической структуры, влажности, рН почвы, ее химического состава. Так, наибольшее содержание дубильных веществ отмечено у растений, произрастающих на плотных известковых почвах, на рыхлых черноземных и песчаных почвах их содержание меньше; многие растения-эфироносы предпочитают сухие каменистые почвы; крапива лучше растет на почвах, богатых нитратами, ландыш – на почвах с листовым перегноем, полыни – на солонцеватых почвах.
На накопление БАВ влияет также орографический фактор – высота над уровнем моря, экспозиция, крутизна склонов: женьшень лучше растет и накапливает БАВ на восточных и западных склонах в кедрово-широколиственных лесах до высоты 700 м над уровнем моря; оптимальная высота для произрастания крестовника плосколистного – 1600–2000 м над уровнем моря, здесь он накапливает максимальное количество алкалоидов.
Окружающая живая природа также оказывает влияние на химический состав растений, и прежде всего сказывается влияние растительного сообщества – фитоценотический фактор. Установлено, что тип леса оказывает влияние на содержание в багульнике болотном эфирного масла и ледола в нем; биологическая активность ландыша майского, произрастающего в березняках зоны широколиственных лесов, значительно выше, чем в березняках южной тайги, а в сосняках этих лесорастительных зон биологическая активность ландыша отличается незначительно.
Таким образом, совокупность влияния внешних и внутренних факторов в значительной степени определяет химический состав лекарственных растений и его изменчивость.
В настоящее время экологическая обстановка во многих регионах России остается неблагополучной. Это оказывает негативное влияние на состояние растительности, в том числе и на лекарственные растения.
Основная часть заготовок ЛРС традиционно сосредоточена в европейской части России и, более того, в ее самых населенных и промышленно освоенных регионах. Большинство эксплуатируемых зарослей дикорастущих лекарственных растений расположено в зоне активной хозяйственной деятельности человека, на доступных в транспортном отношении территориях. К ним относятся зоны, прилегающие к населенным пунктам, автомобильным и железным дорогам, сельскохозяйственным полям и фермам, промышленным предприятиям и т. д. Произрастая в этих неблагоприятных экологических условиях, растения накапливают несвойственные для них химические вещества либо вещества в несвойственных растениям концентрациях. Загрязненное лекарственное растительное сырье и фитопрепараты, полученные из такого сырья, являются одним из источников поступления ксенобиотиков в организм человека. Они вызывают серьезные нарушения работы различных органов и систем организма, меняют в организме человека фармакологическую активность лекарственных веществ.
К основным антропогенным факторам, оказывающим наиболее существенное негативное влияние на дикорастущие лекарственные растения, относятся:
– загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями;
– загрязнение окружающей среды автомобильным и железнодорожным транспортом;
– использование в сельском и лесном хозяйстве пестицидов: средств борьбы с грызунами (родентициды), насекомыми (инсектициды), с сорняками (гербициды), болезнями растений (нематоциды, фунгициды); удобрений и других химикатов;
– загрязнение окружающей среды в результате техногенных катастроф (аварии на АЭС, разрывы магистральных трубопроводов и т. д.).
Известно около 15 тыс. веществ – загрязнителей окружающей среды (атмосферы, воды, почвы). Наиболее опасными из них являются: 1) полициклические ароматические углеводороды (бенз-αпирен); 2) тяжелые металлы (стронций (Sr), хром (Сr), алюминий (Аl), никель (Ni), кадмий (Cd), свинец (Рb), медь (Сu), цинк (Zn), марганец (Мn) и др.); 3) нитраты; 4) пестициды; 5) радионуклиды (стронций-90, цезий-137 и др.).
В существующей нормативной документации, регламентирующей качество лекарственного растительного сырья, отсутствуют нормы допустимого и безопасного содержания вредных веществ, которые могут накапливаться в растениях, тогда как для большинства пищевых растительных продуктов такие нормы (временно допустимый уровень ВДУ или предельно допустимая концентрация ПДК) разработаны.
Остановимся более подробно на роли тяжелых металлов. Они в большинстве случаев являются естественным компонентом растений и играют большую роль в их жизнедеятельности, принимая участие в основных обменных процессах (фотосинтезе, дыхании и др.). Для каждого вида растений характерно избирательное накопление химических элементов. В фитохимии цифровым выражением накопления элемента служит коэффициент биологического накопления (КБН) или поглощения (КБП), измеряемый в мкг/г сухого растительного сырья. Рассчитывается КБН как отношение содержания химического элемента в растении к содержанию его в почвах. Если КБН выше 1,0, то растение можно рассматривать как накопитель или концентратор определенного химического элемента.