pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2021-10-4(1)-129-137pharmjournal-1111Research ArticleМЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВANALYTICAL METHODSИспользование метода высокоэффективной тонкослойной хроматографии для обнаружения фармакологически активных вторичных метаболитов в водянике черной Empetrum nigrum L.Using high performance thin layer chromatography for the detection of pharmacologically active secondary metabolites in Empetrum nigrum L.https://orcid.org/0000-0003-4879-9336ПонкратоваА. О.PonkratovaA. O.

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Prof. Popov str., Saint-Petersburg, 197376, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4847-5924УэйлиА. К.WhaleyA. K.

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

14A, Prof. Popov str., Saint-Petersburg, 197376, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4847-5924ЛужанинВ. Г.LuzhaninV. G.

614990, Россия, г. Пермь, ул. Екатерининская, д. 110

101, Ekaterininskaya str., Perm, 614990, Russia

https://orcid.org/0000-0002-9763-096XЖоховаЕ. В.ZhokhovaE. V.

Жохова Елена Владимировна

197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 14, лит. А

Elena V. Zhokhova

14A, Prof. Popov str., Saint-Petersburg, 197376, Russia

elena.zhohova@pharminnotech.comФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииSaint-Petersburg State Chemical-Pharmaceutical UniversityФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииPerm State Pharmaceutical Academy202125122021104Приложение 1129137Copyright © Понкратова А.О., Уэйли А.К., Лужанин В.Г., Жохова Е.В., 20212021Понкратова А.О., Уэйли А.К., Лужанин В.Г., Жохова Е.В.Ponkratova A.O., Whaley A.K., Luzhanin V.G., Zhokhova E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/1111Введение

Введение. В статье представлены результаты обнаружения фармакологически активных вторичных метаболитов в водянике черной Empetrum nigrum L. с использованием метода высокоэффективной тонкослойной хроматографии (ВЭТСХ).

Цель

Цель. Показать эффективность метода ВЭТСХ для проведения предварительного фитохимического исследования и определения основных групп метаболитов перспективных видов растительного сырья.

Материалы и методы

Материалы и методы. ВЭТСХ анализ выполнялся на приборе CAMAG (Швейцария), с использованием пластин MERCK HPTLC silica gel 60 F154, 20 × 10 см. Для выпаривания образцов использовался вакуумно-ротационный испаритель марки Heidolph (Германия). Надземная часть (побеги) Empetrum nigrum были заготовлены в районе питомника лекарственных растений Санкт-Петербургского государственного химико-фармацевтического университета (далее – СПХФУ) (Ленинградская область, Всеволожский район, Приозерское шоссе, 38 км) в августе 2019 года.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. В ходе исследования из надземной части водяники черной получали четыре фракции: гексановую, дихлорметановую, бутанольную и водную. Затем эти фракции исследовались методом ВЭТСХ в двух системах растворителей – н-бутанол : кислота уксусная : вода (БУВ) (4:1:2) и гексан : дихлорметан : метанол (ГДМ) (1:2: 0,5). После проведения сканирующей денситометрии пластинки элюированной в системе ГДМ было выявлено, что в гексановая и дихлорметановая фракции имеют схожий состав пятен и содержат наибольшее количество соединений, по сравнению с бутанольной и водной фракцией, а в системе БУВ – что бутанольная фракция содержит наибольшее разнообразие метаболитов. После проведения УФ-спектроскопии обнаружено, что основными группами соединений, содержащихся в гексановой и дихлорметановой фракциях являются производные халконов, дигидрохалконов, бибинзилов а также 9,10-дигидрофенантренов. В то время, как в бутанольной фракции основными группами вторичных метаболитов являются производные флавоноидов и танинов.

Заключение

Заключение. Полученные данные позволяют отметить эффективность, экспрессность и наглядность метода ВЭТСХ для проведения предварительного фитохимического исследования и определения основных групп метаболитов перспективных видов ЛРС.

Introduction

Introduction. The article presents the results of the detection of pharmacologically active secondary metabolites in black crowberry Empetrum nigrum L. using the method of high performance thin layer chromatography (HPTLC).

Aim

Aim. To show the efficiency of HPTLC for conducting preliminary phytochemical analysis to determine the main groups of metabolites in promising medicinal plant species.

Materials and methods

Materials and methods. HPTLC analysis was carried out on a CAMAG device (Switzerland), using MERCK HPTLC silica gel 60 F154, 20 × 10 cm plates. For the evaporation of the samples, a Heidolph vacuum rotary evaporator (Germany) was used. The aerial parts (shoots) of Empetrum nigrum were harvested next to St. Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University (SPCPU) nursery garden of medicinal plants (Leningrad Region, Vsevolozhsky District, Priozerskoe Highway, 38 km) in August 2019.

Results and discussion

Results and discussion. In the course of the research, four fractions from the aerial parts of Empetrum nigrum were obtained: hexane, dichloromethane, butanol, and water. Then, these fractions were investigated by HPTLC in two solvent systems – n-butanol : acetic acid : water (BAW) (4 : 1 : 2) and hexane : dichloromethane : methanol (HDM) (1 : 2 : 0.5). After scanning densitometric analysis of the plates eluted in the HDM system, it was revealed, that the hexane and dichloromethane fractions have a similar composition and contain the greatest amount of compounds, compared to the butanol and water fractions, and in the BAW system, it was found, that the butanol fraction contains the greatest variety of metabolites. As a result of UV spectroscopy, it was found, that the main groups of compounds contained in the hexane and dichloromethane fractions are derivatives of chalcones, dihydrochalcones, bibenzyls and 9,10-dihydrophenanthrenes. While in the butanol fraction, the main groups of secondary metabolites were derivatives of flavonoids and tannins

Conclusion

Conclusion. The data obtained allow us to note the efficiency, speed and simplicity of HPTLC for conducting preliminary phytochemical analysis to determine the main groups of metabolites of promising medicinal plant species.

Empetrum nigrumводяника чернаяВЭТСХвторичные метаболитыEmpetrum nigrumblack crowberryHPTLCsecondary metabolitesРезультаты работы получены с использованием оборудования ЦКП «Аналитический центр ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России» в рамках соглашения № 075-15-2021-685 от 26 июля 2021 года при финансовой поддержке Минобрнауки РоссииResearch results were obtained using the equipment of the Center for Collective Use "Analytical Center of Saint-Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University" within the framework of agreement No. 075-15-2021-685 dated July 26, 2021 with the financial support of the Ministry of Education and Science of RussiaReferencesХохлова Е. А. Оценка рисков при анализе лекарственного растительного сырья методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии. Вестник фармации. 2017;76(2):43–49.Hohlova E. A. Ocenka riskov pri analize lekarstvennogo rastitel’nogo syr’ja metodom vysokojeffektivnoj tonkoslojnoj hromatografii [Risk assessment in the analysis of medicinal plant materials by high-performance thin-layer chromatography]. Vestnik farmacii. 2017;76(2):43–49. (In Russ.)Agatonovic-Kustrin S., Doyle E., Gegechkori V., Morton D. W. High-performance thin-layer chromatography linked with (bio) assays and FTIR-ATR spectroscopy as a method for discovery and quantification of bioactive components in native Australian plants. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2020;184:113208. DOI: 10.1016/j.jpba.2020.113208.Agatonovic-Kustrin S., Doyle E., Gegechkori V., Morton D. W. High-performance thin-layer chromatography linked with (bio) assays and FTIR-ATR spectroscopy as a method for discovery and quantification of bioactive components in native Australian plants. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2020;184:113208. DOI: 10.1016/j.jpba.2020.113208.Amirvaresi A., Rashidi M., Kamyar M., Amirahmadi M., Daraei B., Parastar H. Combining multivariate image analysis with high-performance thin-layer chromatography for development of a reliable tool for saffron authentication and adulteration detection. Journal chromatography A. 2020;1628:461461. DOI: 10.1016/j.chroma.Amirvaresi A., Rashidi M., Kamyar M., Amirahmadi M., Daraei B., Parastar H. Combining multivariate image analysis with high-performance thin-layer chromatography for development of a reliable tool for saffron authentication and adulteration detection. Journal chromatography A. 2020;1628:461461. DOI: 10.1016/j.chroma.Bruni R., Brighenti V., Caesar L. K., Bertelli D., Cech N. B., Pellati F. Analytical methods for the study of bioactive compounds from medicinally used Echinacea species. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2018;160:443–477. DOI: 10.1016/j.jpba.2018.07.044.Bruni R., Brighenti V., Caesar L. K., Bertelli D., Cech N. B., Pellati F. Analytical methods for the study of bioactive compounds from medicinally used Echinacea species. Journal of pharmaceutical and biomedical analysis. 2018;160:443–477. DOI: 10.1016/j.jpba.2018.07.044.Avula B., Sagi S., Masoodi M. H., Bae J. Y., Wali A. F., Khan I. A. Quantification and characterization of phenolic compounds from Northern Indian propolis extracts and dietary supplements. Journal of AOAC International. 2020;103(5):1378–1393. DOI: 10.1093/jaoacint/qsaa032.Avula B., Sagi S., Masoodi M. H., Bae J. Y., Wali A. F., Khan I. A. Quantification and characterization of phenolic compounds from Northern Indian propolis extracts and dietary supplements. Journal of AOAC International. 2020;103(5):1378–1393. DOI: 10.1093/jaoacint/qsaa032.Ebrahimi-Najafabadi H., Kazemeini S. S., Pasdaran A., Hamedi A. A novel similarity search approach for high-performance thinlayer chromatography (HPTLC) fingerprinting of medicinal plants. Phytochemical analysis. 2019;30(4):405–414. DOI: 10.1002/pca.2823.Ebrahimi-Najafabadi H., Kazemeini S. S., Pasdaran A., Hamedi A. A novel similarity search approach for high-performance thinlayer chromatography (HPTLC) fingerprinting of medicinal plants. Phytochemical analysis. 2019;30(4):405–414. DOI: 10.1002/pca.2823.Frommenwiler D. A., Kim J., Yook C. S., Tran T. T. T., Canigueral S., Reich E. Comprehensive HPTLC fingerprinting for quality control of an herbal drug – the case of angelica gigas root. Planta medica. 2018;84(06/07):465–474. DOI: 10.1055/a-0575-4425.Frommenwiler D. A., Kim J., Yook C. S., Tran T. T. T., Cañigueral S., Reich E. Comprehensive HPTLC fingerprinting for quality control of an herbal drug – the case of angelica gigas root. Planta medica. 2018;84(06/07):465–474. DOI: 10.1055/a-0575-4425.Khan M. I., Rahman M. A., Khalid M., Khushtar M., Mujahid M. Quality Control Standardization and evaluation of animicrobial potential of daruhaldi (Berberis aristata DC) stem bark. Journal of dietary supplements. 2020;17(1):97–109. DOI: 10.1080/19390211.2018.1484405.Khan M. I., Rahman M. A., Khalid M., Khushtar M., Mujahid M. Quality Control Standardization and evaluation of animicrobial potential of daruhaldi (Berberis aristata DC) stem bark. Journal of dietary supplements. 2020;17(1):97–109. DOI: 10.1080/19390211.2018.1484405.Khokhlova K., Zdoryk O. Authentication of Rhodiola rosea, Rhodiola quadrifida and Rhodiola rosea liquid extract from the Ukrainian market using HPTLC chromatographic profiles. Natural product research. 2020;34(19):2842–2846. DOI: 10.1080/14786419.2019.1591398.Khokhlova K., Zdoryk O. Authentication of Rhodiola rosea, Rhodiola quadrifida and Rhodiola rosea liquid extract from the Ukrainian market using HPTLC chromatographic profiles. Natural product research. 2020;34(19):2842–2846. DOI: 10.1080/14786419.2019.1591398.Sethuraman V., Janakiraman K., Krishnaswami V., Natesan S., Kandasamy R. Combinatorial analysis of quercetin and resveratrol by HPTLC in Sesbania grandiflora/phyto-based nanoformulations. Natural product research. 2021;35(13):2243–2248. DOI: 10.1080/14786419.2019.1662012.Sethuraman V., Janakiraman K., Krishnaswami V., Natesan S., Kandasamy R. Combinatorial analysis of quercetin and resveratrol by HPTLC in Sesbania grandiflora/phyto-based nanoformulations. Natural product research. 2021;35(13):2243–2248. DOI: 10.1080/14786419.2019.1662012.Sharma A., Katiyar C. K., Banerjee S., Chanda J., Kar A., Biswas S., Mukherjee P. K. RP-HPLC and HPTLC Methods for Analysis of Selected Herbs Used as Complexion Promoters in Ayurveda and Unani Systems of Medicine. Journal of AOAC International. 2020;103(3):692–698. DOI: 10.5740/jaoacint.19-0290.Sharma A., Katiyar C. K., Banerjee S., Chanda J., Kar A., Biswas S., Mukherjee P. K. RP-HPLC and HPTLC Methods for Analysis of Selected Herbs Used as Complexion Promoters in Ayurveda and Unani Systems of Medicine. Journal of AOAC International. 2020;103(3):692–698. DOI: 10.5740/jaoacint.19-0290.Reich E., Schibli A. High-performance thin-layer chromatography for the analysis of medicinal plants. New York, Stuttgart. 2006. 264 p. DOI: 10.1055/B-002-66241.Reich E., Schibli A. High-performance thin-layer chromatography for the analysis of medicinal plants. New York, Stuttgart. 2006. 264 p. DOI: 10.1055/B-002-66241.Государственная фармакопея Российской Федерации. XIV издание. Доступно по: http://femb.ru/femb/pharmacopea.php. Ссылка активна на 28.10.2021.Gosudarstvennaya farmakopeya Rossiyskoy Federatsii. XIV izdaniya [State Pharmacopoeia of the Russian Federation. XIV Edition]. Available at: http://femb.ru/femb/pharmacopea.php. Accessed: 28.10.2021. (In Russ.)Тринеева О. В. Разработка теоретических подходов к определению основных групп биологически активных веществ лекарственного растительного сырья методом ТСХ. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(2):69–79. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-2-69-79.Trineeva O. V. Development of theoretical approaches to determination of the main groups of biologically active substances of medicinal plant raw materials by TLC method. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug development & registration. 2021;10(2):69–79. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-2-69-79.Понкратова А. О., Уэйли А. К., Орлова А. А., Смирнов С. Н., Серебряков Е. Б., Лужанин В. Г. Выделение и установление структуры трех димерных проантоцианидинов типа А из надземной части Empetrum nigrum L. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(2):80–86. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-2-80-86.Ponkratova A. O., Whaley A. K., Orlova A. A., Smirnov S. N., Serebryakov E. B., Luzhanin V. G. Isolation and structure elucidation of three dimeric A-type proanthocyanidins from Empetrum nigrum L. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug development & registration. 2021;10(2):80–86. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-1-83-89.Ponkratova A. O., Whaley A. K., Balabas O. A., Smirnov S. N., Proksch P., Luzhanin V. G. A new bibenzyl and 9,10-dihydrophenanthrene derivative from aerial parts of crowberry (Empetrum nigrum L.). Phytochemistry letters. 2021;42:15–17. DOI: 10.1016/j.phytol.2021.01.001.Ponkratova A. O., Whaley A. K., Balabas O. A., Smirnov S. N., Proksch P., Luzhanin V. G. A new bibenzyl and 9,10-dihydrophenanthrene derivative from aerial parts of crowberry (Empetrum nigrum L.). Phytochemistry letters. 2021;42:15–17. DOI: 10.1016/j.phytol.2021.01.001.Ponkratova A. O., Whaley A. K., Orlova A. A., Smirnov S. N., Serebryakov E. B., Proksch P., Luzhanin V. G. A new dimethoxy dihydrochalcone isolated from the shoots of Empetrum nigrum L. Natural Products Research. 2021. DOI: 10.1080/14786419.2021.1920584.Ponkratova A. O., Whaley A. K., Orlova A. A., Smirnov S. N., Serebryakov E. B., Proksch P., Luzhanin V. G. A new dimethoxy dihydrochalcone isolated from the shoots of Empetrum nigrum L. Natural Products Research. 2021. DOI: 10.1080/14786419.2021.1920584.Wollenweber E., Dörr M., Stelzer R., Arriaga-Giner F. J. Lipophilic phenolics from the leaves of Empetrum nigrum – chemical structures and exudate localization. Botanica acta. 1992;105:300–305. DOI: 10.1111/J.1438-8677.1992.TB00302.X.Wollenweber E., Dörr M., Stelzer R., Arriaga-Giner F. J. Lipophilic phenolics from the leaves of Empetrum nigrum – chemical structures and exudate localization. Botanica acta. 1992;105:300–305. DOI: 10.1111/J.1438-8677.1992.TB00302.X.Krasnov E. A., Ermoliva E. V., Kadyrova T. V., Raldugin V. A. Phenolic components of Empetrum nigrum extract and the crystal structure of one of them. Chemistry of natural compounds. 2000;35(5):493–496. DOI: 10.1023/A:1002887406817.Krasnov E. A., Ermoliva E. V., Kadyrova T. V., Raldugin V. A. Phenolic components of Empetrum nigrum extract and the crystal structure of one of them. Chemistry of natural compounds. 2000;35(5):493–496. DOI: 10.1023/A:1002887406817.Jarevang T., Nilsson M-C., Wallstedt A., Odham G., Sterner O. A bibenzyl from Empetrum nigrum. Phytochemistry. 1998;48(5):893–896. DOI: 10.1016/S0031-9422(97)00955-2.Jarevang T., Nilsson M-C., Wallstedt A., Odham G., Sterner O. A bibenzyl from Empetrum nigrum. Phytochemistry. 1998;48(5):893–896. DOI: 10.1016/S0031-9422(97)00955-2.Kellogg J., Wang J., Flint C., Ribnicky D., Kuhn P., Mejia E. G., Raskin I., Lila M. N. Alaskan Wild Berry Resources and human health under the cloud of climate change. Journal of agricultural and food chemistry. 2010;58(7):3884–900. DOI: 10.1021/jf902693r.Kellogg J., Wang J., Flint C., Ribnicky D., Kuhn P., Mejia E. G., Raskin I., Lila M. N. Alaskan Wild Berry Resources and human health under the cloud of climate change. Journal of agricultural and food chemistry. 2010;58(7):3884–900. DOI: 10.1021/jf902693r.Määttä K. R., Kamal-Eldin A., Mattila P. H., Gonzalez-Paramas A. M., Törrönen R. Distribition and contents of phenolic compounds in eighteen Scandinavian berry species. Journal of agricultural and food chemistry. 2004;52(14):4477–86. DOI: 10.1021/jf049595y.Määttä K. R., Kamal-Eldin A., Mattila P. H., Gonzalez-Paramas A. M., Törrönen R. Distribition and contents of phenolic compounds in eighteen Scandinavian berry species. Journal of agricultural and food chemistry. 2004;52(14):4477–86. DOI: 10.1021/jf049595y.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.