​Сотрудники Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН совместно с коллегами из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» и Института лесохимической промышленности (г. Нанкин, Китай) установили, что экстракты хвои двух произрастающих в Китае видов сосен активны против грамотрицательных бактерий. Результаты работы опубликованы в журнале «Chemistry & Biodiversity».

Про антибактериальный эффект эфирных масел хвои известно уже давно (именно поэтому гулять в сосновом лесу и дышать его воздухом считается чрезвычайно полезным). Однако в хвое содержится всего 0,3—0,5 % таких масел. В то же время в ней присутствуют нелетучие вещества, которые можно выделять экстракцией в гораздо большем количестве. Они не являются компонентами эфирных масел, не испускаются растениями в воздух, и в целом науке известно об их составе и свойствах гораздо меньше.

Хвоя сосны Pinus armandii 

   Хвоя сосны Pinus armandii

 

«Эта работа была инициирована нашими китайскими партнерами, которые занимаются в основном технологическими аспектами переработки древесного сырья. Они обратились к нам, поскольку у нас есть хорошие возможности по изучению состава экстрактивных веществ, в частности, липофильных (жироподобных) соединений — рассказывает научный сотрудник лаборатории медицинской химии НИОХ СО РАН кандидат химических наук Александр Владимирович Шпатов. — В нашем институте тематика исследования липофильных метаболитов — продуктов жизнедеятельности — хвойных растений, ведется уже в течение нескольких десятилетий. За это время была накоплена большая база физико-химических данных об этих веществах, благодаря чему мы можем достаточно легко анализировать состав и идентифицировать до 60—80 % компонентов, входящих в подобные экстракты».

Объектами изучения в новом исследовании выступила хвоя двух видов — сосны Армана (лат. Pinus armandii), названной в честь ботаника Армана Давида, и сосны кантонской (Pinus kwangtungensis). Если первый из них довольно распространен и широко используется в промышленности, то второй — более редкий и практически не изучен в химическом аспекте.

Ученые экстрагировали из хвои липофильные вещества. Сотрудники НИОХ СО РАН исследовали их состав, а биологи из ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» — проверяли антимикробную активность на бактериальных моделях. Бактерии были специально подобраны разные — грамположительные (сенная палочка, лат. Bacillus subtilis) и грамотрицательные (лат. Serratia marcescens). Они отличаются друг от друга строением клеточных мембран. 

Термин «грамположительные и грамотрицательные бактерии» ввел в науку датский ученый Грам. Использовав при окрашивании микроорганизмов специальный краситель генцианвиолет, биолог заметил, что одна группа микроорганизмов поддается окраске (и они получили название грамположительные), а другая — нет (грамотрицательные). Позже ученый выяснил, что причиной этому стали отличия в строении клеточной стенки. У первых ее толщина довольно высока. Патогенные грамположительные бактерии представлены стафилококками, стрептококками, а кроме того, возбудителями таких опасных недугов как газовая гангрена, столбнячная инфекция, сибирская язва. 

Патогенные грамотрицательные бактерии вызывают венерические болезни (гонорею, сифилис, хламидийные инфекции), проблемы с дыханием, менингит, нарушения пищеварения или язвенную болезнь желудка. Их более тонкая, чем у грамположительных, стенка является, тем не менее, более прочной. Грамотрицательные микроорганизмы сложнее поддаются атаке антител и более устойчивы к воздействию антибиотиков.

В эксперименте сибирских ученых действие экстрактов из хвои проверялось пока только на непатогенных и условно патогенных бактериях — тех, которые присутствуют в нашей обычной окружающей среде. Болезнетворные организмы требуют особых мер безопасности, и работать с ними на данном этапе не имело смысла (поскольку ученые не были уверены, можно ли ждать какого-либо эффекта).

«Результаты нашего исследования оказались несколько необычными: при воздействии экстрактов и их частей экстрактов на грамотрицательные бактерии, количество последних становилось меньше, и они замедляли свой рост. У грамположительных же бактерий в некоторых случаях рост даже немного ускорялся», — говорит Александр Шпатов.

Вероятно, стимулирование роста грамположительных бактерий является кратковременным эффектом: находясь в стрессовом состоянии и пытаясь выжить, они мобилизуют все свои внутренние силы на борьбу с угрозой и начинают более интенсивно размножаться. Возможно, при большей концентрации экстрактивных веществ из хвои сосен грамположительные бактерии также будут угнетены. Однако пока это лишь только гипотеза, которую необходимо подтвердить или опровергнуть в ходе будущих экспериментов. Не исключено, что у грамположительных бактерий существуют и какие-то внутриклеточные механизмы, позволяющие превращать вредные для них вещества в менее токсичные или «откачивать» их обратно в окружающую среду.

 

Растворы частей экстрактов хвои сосен, содержащие кислотные и некислотные компоненты 

   Растворы частей экстрактов хвои сосен, содержащие кислотные и некислотные компоненты

 

Какие именно из нескольких десятков веществ, входящих в состав экстрактов сосновых игл, ответственны за антибактериальное воздействие, тоже пока непонятно. «Исследование находится на начальном этапе. Мы изучили суммарные экстракты из хвои и части экстрактов, содержащие кислотные и некислотные компоненты, но еще не дошли до индивидуальных веществ, которые обуславливают описанную биоактивность. Это предстоит сделать в дальнейшем, — комментирует ученый. — Возможно, здесь имеет место синергия — то есть сочетание разных веществ оказывает более сложное воздействие на жизнедеятельность бактерий, чем каждое из них в отдельности». 

Чтобы выявить активные антимикробные компоненты в экстрактах хвои сосен, в последующих исследованиях необходимо разделять части экстрактов на более мелкие, пока не будут обнаружены действующие вещества или группы веществ. «Хотелось бы сделать это прежде, чем переходить к испытаниям на патогенных бактериях», — рассказывает Александр Шпатов. Он подчеркивает: результаты, полученные на непатогенных микроорганизмах нельзя напрямую экстраполировать на болезнетворные. Возможно, у последних окажутся какие-то свои специфические механизмы защиты от токсичных веществ и действие обнаруженных в хвое сосен антимикробных компонентов на них будет иным. 

По словам ученого, более сильные антибактериальные эффекты демонстрируют экстракты, выделенные из хвои кедровых сосен, произрастающих в Сибири и на Дальнем Востоке — их исследование также ведется, но говорить о его результатах пока рано. «У нас есть предположение, какие из веществ экстрактов кедровых сосен наиболее активны при подавлении роста бактерий. Однако его еще нужно подтвердить», — говорит Александр Шпатов.

 

Диана Хомякова

Фото из свободных источников (1) и предоставлено исследователем (2)

Источники

Сибирские ученые изучили антибактериальные свойства хвои сосен из Восточной Азии
Наука в Сибири (sbras.info), 30/06/2020
Ученые выяснили, как сосновая хвоя помогает бороться с грамотрицательными бактериями
Популярная механика (popmech.ru), 30/06/2020
ХВОЯ СОСЕН ИЗ ВОСТОЧНОЙ АЗИИ ОКАЗАЛАСЬ АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ
Биотех 2030 (biotech2030.ru), 30/06/2020
Новосибирские ученые хотят лечить сибирскую язву сосновой хвоей
ИА DixiNews (dixinews.ru), 30/06/2020
Новосибирские ученые хотят лечить сифилис и гонорею сосновой хвоей
Новосибирские новости (nscn.ru), 30/06/2020
Новосибирские ученые хотят лечить сифилис и гонорею сосновой хвоей
Московский Комсомолец # Новосибирск (novos.mk.ru), 30/06/2020
Хвоя сосен из Восточной Азии оказалась антибактериальной
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 30/06/2020
Хвоя сосен из Восточной Азии оказалась антибактериальной
Индикатор (indicator.ru), 30/06/2020
Почему сосновая хвоя полезна против вредных бактерий
Pcnews.ru, 30/06/2020
Перспективы лечения сифилиса сосновой хвоей изучают в СО РАН
News-Life (news-life.pro), 30/06/2020
Перспективы лечения сифилиса сосновой хвоей изучают в СО РАН
Тайга.инфо (tayga.info), 30/06/2020
Сифилис можно лечить хвоей, считают ученые из Новосибирска
Om1.ru, 01/07/2020
Сифилис можно лечить хвоей, считают ученые из Новосибирска
Gorodskoyportal.ru/omsk, 01/07/2020
Смогут ли хвойные масла помочь в лечении сифилиса
Med-heal.ru, 01/07/2020
Лекарство от сифилиса на основе сосновой хвои
Новости Руспрес (rospres.site), 01/07/2020
Сифилис будут лечить сосновой хвоей
Экспресс газета (eg.ru), 01/07/2020
Влияние хвойных масел на сифилис изучают в Академгородке
Ndn.info, 01/07/2020
Сибирские ученые изучили антибактериальные свойства хвои сосен из Восточной Азии
Якутия Инфо (yakutia.info), 03/07/2020
Ученые РФ и Китая исследовали антибактериальные свойства хвои сосен
Научная Россия (scientificrussia.ru), 07/07/2020

Похожие новости

  • 13/08/2020

    Экстракты из хвои сосен успешно борются с бактериями

    ​Уже давно известно, что воздух в хвойных лесах насыщен фитонцидами – веществами, способными поражать опасные микроорганизмы. Да и сами зелёные иголки давно входят в состав природной аптечки. И тем не менее учёные продолжают активно изучать хвою, и она не разочаровывает их своими свойствами.
    427
  • 22/06/2020

    Тайны черного вещества: ученые ищут причины неизлечимой болезни

    В мире, по разным данным, от десяти до шестнадцати миллионов человек страдают болезнью Паркинсона, и ВОЗ прогнозирует, что к середине века этот показатель как минимум удвоится. Патология развивается незаметно долгие годы, затем быстро прогрессирует, сокращая продолжительность жизни.
    456
  • 27/08/2018

    Институты СО РАН помогут ООО «СИБУР» разрабатывать биоразлагаемые пластики

    ​На VI Международном форуме технологического развития и выставке "Технопром-2018" состоялось подписание соглашений о сотрудничестве между нефтехимической компанией ООО "СИБУР" и двумя новосибирскими научно-исследовательскими организациями: Новосибирским институтом органической химии им.
    1231
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    2007
  • 14/07/2020

    Сибирские ученые разрабатывают антираковые препараты нового поколения на основе альбумина

    ​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в сотрудничестве с коллегами из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Новосибирского института органической химии им. Н.
    1040
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    4444
  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    3540
  • 28/01/2020

    «Открытую лабораторную» проведут в День российской науки

    ​8 февраля состоится четвертая по счету просветительская акция «Открытая лабораторная». Каждый желающий сможет проверить свою картину мира с точки зрения передовых естественно-научных знаний. Поучаствовать в «Лабе-2020» можно будет как офлайн, так и онлайн на сайте laba.
    1470
  • 13/07/2018

    Новосибирские ученые предложили создать Национальный центр генетических технологий

    ​ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» выступил с инициативой создания Национального центра генетических технологий. Как рассказал избранный директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном».
    2100
  • 31/05/2018

    Сибирские ученые создают препарат для остановки кровотечений при операциях

    ​Проводя манипуляции на сердце, хирурги вынуждены преодолевать ряд трудностей. Так, при продольном распиле грудины у пациента неизбежно начинается кровотечение из губчатого вещества кости — это не только мешает ходу операции, но и впоследствии может стать причиной возникновения инфекционных осложнений.
    983