"Первые в области разработки промышленных биотехнологий
редких и лекарственных растений"

Культура клеток женьшеня японского (Panax japonicus var.repens):

Препараты женьшеня обладают адаптогенным действием, т.е. способствуют улучшению приспособляемости организма к изменяющимся неблагоприятным условиям окружающей среды, задерживают наступление мышечного и умственного утомления, уменьшают воспалительные реакции, ускоряют регенерацию поврежденных тканей [Дардымов, 1976]. К настоящему времени накоплена обширная информация, отражающая положительное действие препаратов женьшеня на центральную нервную систему (память, обучение и поведение), нейроэндокринные функции, метаболизм углеводов и липидов, иммунную и сердечнососудистую системы [Kitts, Hu, 2000]. Показано, что отдельные компоненты женьшеня обладают антистрессорным, антиоксидантным и противоопухолевым действием [Fukushima et al., 2001]. Экстракт из корня женьшеня помогает при переохлаждении и перегревании, повышает устойчивость к различным инфекциям и токсическим веществам, активизирует ослабленные функции желез внутренней секреции, в частности половых желез, оказывает иммунотропное, противодиабетическое и противолучевое действие. Препараты на основе женьшеня рекомендуют больным в период выздоровления для восстановления иммунологического статуса, людям пожилого возраста, а также спортсменам после интенсивных тренировок [Tracy, 2007]

В Институте Физиологии Растений был получен штамм суспензионной культуры клеток женьшеня японского с синтезом гинзенозидов, в частности, основных гинзенозидов даммаранового ряда - Rb-группы (агликон протопанаксадиол – Rb1, Rc, Rb2, Rd) и Rg-группы (агликон протопанаксатриол – Rg1, Re, Rf) – до 2-4 % от сухой массы клеток.

На данный момент отработана технология выращивания биомассы культуры клеток женьшеня японского в биореакторах промышленного объема (630 л) в оптимальных режимах культивирования с сохранением удовлетворительных ростовых и биосинтетических показателей. По результатам исследований составлен технологический регламент получения биомассы культуры клеток женьшеня японского (Panax japonicus var.repens) глубинным способом в пилотных и промышленных установках, разработаны Технические условия (ТУ).

Биологическая активность индивидуальных гинзенозидов

Фармакологическая активность гинзенозидов Rb и Rg группы

Физиологическая активность индивидуальных гинзенозидов

* - продукт метаболизма Rb1 бактериями кишечника человека;
** - NO synthase; i – inducible; e – endothelial;
*** - активные формы кислорода;
**** - Superoxide Dismutase.

Для полиацетиленов женьшеня доказаны цитотоксическая и противоопухолевая активности (Kim et al., 1988; Matsunaga et al., 1990; Satoh et al., 2007; Choi, 2008). Механизм действия полиацетиленов пока не установлен, однако показано, что панакситриол ингибирует митохондриальное дыхание (Matsunaga et al., 1995), а фалкаринол может модифицировать белки (сайтами модификации служат сульфгидрильные группы) и тем самым изменять их активность (Kobæk -Larsen et al., 2005).

Для триглицерида трилинолеина также продемонстрирован широкий спектр биологической активности. Установлено, что трилинолеин обладает антиэшимическим, антиаритмическим и антиоксидантным свойствами, а также ингибирует агрегацию тромбоцитов, индуцируемую адреналином (Chan et al., 1997; Chan et al., 2005; Ng, 2010).

Биологическая активность экстрактов Panax spp.

Женьшень оказался лучшим растительным адаптогеном, то есть источником соединений, повышающих общую сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды и развивающимся патологиям (стрессам, сахарному диабету, гастриту, старческому атеросклерозу) (Nocerino et al., 2000; Rai et al., 2003)

Также было показано, что женьшень обладает рядом полезных свойств: стимулирующим действием (повышением работоспособности в результате однократного введения препарата [Слепян и др., 1975б]), тонизирующим действием ( общим улучшением самочувствия и поднятием тонуса организма при систематическом применении препарата), противовоспалительным действием, влиянием на функционирование половых желез и др. Считается, что препараты женьшеня в лечебных дозах не токсичны, имеют широкое терапевтическое действие и не вызывают каких-либо побочных, вредных для организма последствий (Котин А.М., 2001). Кроме того, показано, что женьшень и его компоненты обладают антистрессорным, антиоксидантным и противоопухолевым действием (Fukushima et al., 2001).

К настоящему времени накоплена обширная научная информация, отражающая его влияние на центральную нервную систему (Benishin, 1992; Tohda et al., 2004). Экстракт из корня женьшеня оказывает иммуномодулирующее (Kim et al., 1990; Kenarova et al., 1990), противодиабетическое (Yokozawa et al., 2004; Xie et al., 2005) и противолучевое (Sonnenborn, Proppert, 1991) действия, улучшает кровоснабжение мозга, увеличивает потребление кислорода, активизирует кроветворение (Lee, 1992), стимулирует синтез РНК и ДНК (Cho et al., 1995).

В научной литературе имеются сообщения об антиоксидантной активности P.ginseng (Keum et al., 2000; Kim et al., 2002; Liu et al., 2003; Kang et al., 2006). Кроме того, экстракт корня женьшеня снижает уровень сахара в крови при диабете (Park et al., 2005).

Отвар из листьев женьшеня обладает биостимулирующим действием. В Приморском крае листья женьшеня считаются хорошим средством при желудочных заболеваниях (Бржихнач и др., 1982).

Интенсивно изучается физиологическая активность представителей других видов Panax. На втором месте по лекарственной ценности после P.ginseng стоит P.quinquefolium. Его рекомендуют при умственной и физической усталости, анемии и неврастении. Он обладает более сильной антиоксидантной активностью, чем P.ginseng (Hu, Kitts, 2001). Экстракт P.japonicus не оказывает стимулирующего действия и не снижает утомления, однако, имеет транквилизирующее, жаропонижающее, отхаркивающее, антистрессовое и противоязвенное действия, не характерные для P.ginseng (Saito et al., 1977; Yamahara et al., 1987). Установлено, что экстракт женьшеня японского препятствует ожирению и способствует снижению веса. В качестве молекулярной основы этого эффекта исследователи указывают на способность гликозидов P.japonicus ингибировать липазу поджелудочной железы (Han et al., 2005). Современные фармакологические исследования P.notoginseng выявили иммуностимулирующее (Gao et al., 1996), гемостатическое (White et al., 2001), противораковое (Konoshima et al., 1996; Konoshima, 1999; Chen et al., 2001), противовоспалительное (Li, Chu, 1999) и противодиабетическое (Liu et al., 2004) действия. Также для  P.notoginseng свойственно антитромбическое, гипотензивное, анти-атеросклеротическое, нейропротекторное, антиоксидантное, противоаритмическое действия. Экстракт этого растения повышал чувствительность саркомы к облучению (Ng, 2010). Препараты P.vietnamensis рекомендуют в качестве тонизирующего, стимулирующего и адаптагенного средства, применяют при ангине и бронхиальной астме (Lutomski, Luan, 1992). Таким образом, действие экстрактов представителей каждого вида Panax достаточно специфично.

Также была показана физиологическая активность для препаратов, получаемых из биомассы культуры тканей различных видов женьшеня. В частности, доказано стимулирующее влияние препаратов из биомассы женьшеня на физическую выносливость (Бутенко и др., 1979; Высоцкая, Слепян, 1980). Кроме того, препараты из биомассы культивируемых клеток женьшеня обладают антиканцерогенными и противоопухолевыми свойствами, обусловленными иммунологическими, гормональными и метаболическими механизмами их действия (Bespalov et al., 2001).

Для подтверждения качества биомассы растительного сырья определяют уровни содержания в нем биологически-активных веществ. Для промышленных целей наиболее часто используют метод метаболомического «отпечатка пальцев» и/или анализ содержания маркерных составляющих – например, мажорных гинзенозидов для биомассы Panax spp. (Qi et al., 2011b; Baek et al., 2012).

Сопоставление биологической активности растительных экстрактов и их индивидуальных компонентов.

В литературе довольно мало работ по сопоставлению биологической активности индивидуальных веществ и экстрактов. В частности, для Panax notoginseng было показано, что экстракт корня ингибировал пролиферацию клеток SW480 (линия раковых клеток толстого кишечника) гораздо сильнее (до 76% ингибирования), чем его мажорные гинзенозиды – нотогинзенозид R1 и гинзенозиды Rg1 и Rb1 (максимум 23%). Сильно различалось влияние экстракта и отдельных гинзенозидов на количество апоптотических клеток: при добавлении экстракта корня доля клеток на стадии апоптоза возрастала с 5,4 до 72%, в то время как при добавлении отдельных гинзенозидов - с 3,7 до 5,3% для нотогинзенозида R1, до 5,7% для гинзенозида Rg1 и до 8% для гинзенозида Rb1 (Wang et al., 2007a).

Пример использования как кормовой добавки для с/х животных и птиц, повышающей иммунитет, продуктивность и т.п.

Показана эффективность использования суспензии биотехнологического женьшеня в области пушного звероводства при стимуляции воспроизводительных функций основного стада. 10%-ную суспензию добавляли в корм в количестве 5-7 мл на 1 кг живой массы зверя, затем ежедневно в период гона самцам и самкам добавляют в количестве 3-5 мл на 1 кг живой массы и далее в первую половину беременности самкам ежедневно в этой же дозе. Плодовитость самок норки увеличилась на 6,8-13,7%, т.е. на 0,65-0,9 щенка, выход щенков на основную самку выше контрольной группы на 21,1-34,8%, т. е. на 1,15-1,9 щенка, снижение мертворожденных щенков на 26,3-42,1%. Введение в корм беременных самок синтетических препаратов - дибазола, ацетилсалициловой кислоты, папаверина и трентала может вызывать побочный эффект в виде рождения щенков с физиологическими отклонениями, низкой жизнеспособностью, раннего отхода (гибели) щенков; при использовании суспензии женьшеня побочные эффекты отсутствовали. [Дурова В.В., Сафонов В.Г., Козловская К.Н. Способ стимуляции воспроизводительных функций пушных зверей (RU 2203557)]