Введение

pharmjournal

Разработка и регистрация лекарственных средств

Drug development & registration

2305-20662658-5049

LLC «CPHA»

10.33380/2305-2066-2023-12-2-79-86

pharmjournal-1485

Research Article

МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

ANALYTICAL METHODS

Применение растровой электронной микроскопии для изучения морфолого-анатомических признаков облепихи крушиновидной листьев

Application of Scanning Electron Microscopy to Study Morphological and Anatomical Features of Sea Buckthorn Leaves

https://orcid.org/0000-0002-3507-5665

Ковалёва

Н. А.

Kovaleva

N. A.

394006, г. Воронеж, Университетская площадь, д. 1

1, Universitetskaya sq., Voronezh, 394006

https://orcid.org/0000-0002-1421-5067

Тринеева

О. В.

Trineeva

O. V.

394006, г. Воронеж, Университетская площадь, д. 1

1, Universitetskaya sq., Voronezh, 394006

trineevaov@mail.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет» (ВГУ)Voronezh State University

2023

28052023

1227986

2023

Ковалёва Н.А., Тринеева О.В.

Kovaleva N.A., Trineeva O.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/1485

Введение

Введение. Растровая электронная микроскопия – современный метод, позволяющий изучить не только морфологические особенности объектов, но и провести микрорентгеноструктурный анализ. В настоящее время метод активно внедряется в изучение биологических объектов (включая растительные). Облепихи крушиновидной (Hippophaë rhamnoides L.) листья являются нефармакопейным видом лекарственного растительного сырья. Дальнейшее изучение особенностей морфологии, анатомии и фитохимического состава листьев может способствовать получению новых, в том числе и комбинированных, лекарственных средств, что потребует разработки фармакопейной статьи на данное лекарственное растительное сырье.

Цель

Цель. Целью исследования являлось изучение морфолого-анатомических признаков облепихи крушиновидной листьев методом растровой электронной микроскопии.

Материалы и методы

Материалы и методы. Объектом исследования служили высушенные цельные листья облепихи крушиновидной (Hippophaë rhamnoides L.), собранные в Воронежской области в 2021 году в период массовой зрелости плодов. Для проведения исследования методом растровой электронной микроскопии кусочки листьев предварительно напыляли золотом на автоматической напылительной установке Q150R ES (Quorum Technologies Ltd., Великобритания) для повышения проводимости. Микрофотографии получены на электронном микроскопе JSM-6510LV (JEOL Ltd., Япония).

Результаты и их обсуждение. Проведено изучение морфологии, некоторых особенностей анатомического строения облепихи крушиновидной листьев и уточнены основные микродиагностические признаки (характер поверхности, типы трихом, наличие устьиц). Установлено содержание элементов (кремния, калия, алюминия, углерода и кальция) при проведении микрорентгеноструктурного анализа. Получены микрофотографии пыльцевых зерен растения, установлено присутствие в них элемента железа.

Заключение

Заключение. Впервые использован метод растровой электронной микроскопии для изучения морфолого-анатомических признаков облепихи крушиновидной листьев. Уточнены основные диагностические признаки листьев и их расположение. Установлено, что в составе элементов сырья преобладает углерод, а также накапливается кальций. Предположено накопление алюминия, кремния и калия в многочисленных волосках, густо покрывающих верхнюю, и особенно нижнюю, поверхности листовой пластинки. Установлена морфология поверхности пыльцевых зерен облепихи крушиновидной, имеющих шарообразную форму с шиповатой оболочкой. Для пыльцевых зерен, кроме углерода, характерно накопление железа и кремния.

Introduction

Introduction. Scanning electron microscopy is a modern method that allows us to study not only the morphological features of objects, but also to conduct micro-X-ray structural analysis. Currently, the method is being actively introduced into the study of biological objects (including plant ones). Sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides L.) leaves are a non-pharmacopoeial type of medicinal plant raw materials. Further study of the morphology, anatomy and phytochemical composition of leaves can contribute to the production of new, including combined, medicines, which will require the development of a pharmacopoeia article for this medicinal plant raw material.

Aim

Aim. The aim of the study was to study the morphological and anatomical features of sea buckthorn leaves by scanning electron microscopy.

Materials and methods

Materials and methods. The object of the study was dried whole leaves of sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides L.), collected in the Voronezh region in 2021 during the period of mass fruit maturity. To carry out the study by scanning electron microscopy, pieces of leaves were previously sprayed with gold on an automatic spraying unit Q150R ES (Quorum Technologies Ltd., United Kingdom) to increase conductivity. Micrographs were obtained using an electron microscope JSM-6510LV (JEOL Ltd., Japan).

Results and their discussion. The morphology and some features of the anatomical structure of sea buckthorn leaves were studied and the main microdiagnostic signs (surface character, types of trichomes, the presence of stomata) were clarified. The content of elements (silicon, potassium, aluminum, carbon and calcium) was determined during the microrentgenostructural analysis. Micrographs of pollen grains of the plant were obtained, the presence of the element iron in them was established.

Conclusion

Conclusion. For the first time, the method of scanning electron microscopy was used to study the morphological and anatomical features of sea buckthorn leaves. The main diagnostic signs of leaves and their location have been clarified. It has been established that carbon predominates in the composition of the raw material elements, and calcium also accumulates. The accumulation of aluminum, silicon and potassium in numerous hairs densely covering the upper, and especially the lower, surfaces of the leaf blade is assumed. The morphology of the surface of pollen grains of sea buckthorn, having a spherical shape with a spiny shell, has been established. Pollen grains, in addition to carbon, are characterized by the accumulation of iron and silicon.

облепиха крушиновиднаяHippophaë rhamnoides L.растровая электронная микроскопияморфология поверхности листаидентификациямикрорентгенструктурный анализэлементный анализ

sea buckthornHippophaë rhamnoides L.scanning electron microscopymorphology of the leaf surfaceidentificationmicrorentgenstructural analysiselemental analysis

References1

Конников С. Г. Количественная растровая электронная микроскопия материалов и структур твердотельной электроники. Научное приборостроение. 2000;1:3–13.

Konnikov S. G. Quantitative scanning electron microscopy of materials and structures of solid-state electronics. Nauchnoe priborostroenie. 2000;1:3–13. (In Russ.)

Лунев А. А. Основы растровой электронной микроскопии и подготовка образцов. Молодой ученый. 2021;21(363):98–101.

Lunev A. A. Fundamentals of scanning electron microscopy and sample preparation. Molodoy uchenyy. 2021;21(363):98–101. (In Russ.)

Камышинский Р. А., Орехов А. С., Григорьев Т. Е., Куевда Е. В., Губарева Е. А., Токаев К. В., Чвалун С. Н., Васильев А. Л. Сравнительный анализ различных методов растровой электронной микроскопии и пробоподготовки в исследованиях биологических тканей. Кристаллография. 2019;64(3):438–441. DOI: 10.1134/S0023476119030135.

Kamyshinsky R. A., Orekhov A. S., Grigoriev T. E., Kuevda E. V., Gubareva E. A., Tokaev K. V., Chvalun S. N., Vasiliev A. L. Comparative analysis of various methods of scanning electron microscopy and sample preparation in studies of biological tissues. Kristallografiya. 2019;64(3):438–441. (In Russ.) DOI: 10.1134/S0023476119030135.

Гудкова А. А., Чистякова А. С., Синецкая Д. А., Сливкин А. И., Болгов А. С., Болгова М. А. Растровая электронная микроскопия в анализе видов рода Persicaria Mill. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(1):99–105. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-1-99-105.

Gudkova A. A., Chistyakova A. S., Sinetskaya D. A., Slivkin A. I., Bolgov A. S., Bolgova M. A. Scanning electron microscopy in the analysis of species of the genus Persicaria Mill. Drug development & registration. 2022;11(1):99–105. (In Russ.) https://doi.org/10.33380/2305-2066-2022-11-1-99-105.

Мотылева С. М. Сравнительные исследования морфолого-анатомических признаков листьев представителей рода Prunus L. s. I. методом растровой электронной микроскопии. Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии. 2017;16:135–138.

Motyleva S. M. Comparative studies of the morphological and anatomical characteristics of the leaves of representatives of the genus Prunus L. s. I. by scanning electron microscopy. Problemy botaniki Yuzhnoy Sibiri i Mongolii. 2017;16:135–138. (In Russ.)

Северинова Н. А. Изучение особенностей поверхности альгинат-хитозановых микрокапсул с винпоцетином методом растровой электронной микроскопии. В сб.: Теоретические и практические аспекты современной медицины: Материалы 91-й международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых; 18 апреля 2019 года; Симферополь, Медицинская академия им. С. И. Георгиевского; 2019. 444 с. Доступно по: https://ma.cfuv.ru/page/show/docid/240454?locale=en. Ссылка активна на 05.09.2022.

Severinova N. A. Study of surface features of alginate-chitosan microcapsules with vinpocetine by scanning electron microscopy. In: Theoretical and practical aspects of modern medicine: Proceedings of the 91st international scientific and practical conference and young scientists; April 18, 2019; Simferopol, Medical Academy. S. I. Georgievskogo; 2019. 444 p. Available at: https://ma.cfuv.ru/page/show/docid/240454?locale=en. Accessed: 05.09.2022. (In Russ.)

Ярмамедов Д. М., Липатов В. А., Медведева М. В., Захарова К. В. Исследование динамики изменений площади клеток роговицы после инфицированного травматического поражения методом растровой электронной микроскопии. Вестник Башкирского государственного медицинского университета. 2019;3:157–163.

Yarmamedov D. M., Lipatov V. A., Medvedeva M. V., Zakharova K. V. Study of the dynamics of changes in the area of corneal cells after an infected traumatic lesion using scanning electron microscopy. Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2019;3:157–163. (In Russ.)

Алексеев Р. З., Гольдерова А. С., Маркова О. Г., Мамаева С. Н., Николаева Н. А., Крылова Т. А., Дьяконов А. А. Характеристика микрокристаллов синовиальной жидкости при патологии суставов методом растровой электронной микроскопии. В сб.: III Международный конгресс ассоциации ревмоортопедов; 20–21 сентября 2019 года; Москва; 2019. 136 с. Доступно по: https://elibrary.ru/download/elibrary_41504349_23188760.pdf. Ссылка активна на 05.09.2022.

Alekseev R. Z., Golderova A. S., Markova O. G., Mamaeva S. N., Nikolaeva N. A., Krylova T. A., Dyakonov A. A. Characterization of synovial fluid microcrystals in joint pathology by scanning electron microscopy. In: III International Congress of the Association of Rheumatic Orthopedists; September 20–21, 2019; Moscow; 2019. 136 p. Available at: https://elibrary.ru/download/elibrary_41504349_23188760.pdf. Accessed: 05.09.2022. (In Russ.)

Мамаева С. Н., Мунхалова Я. А., Конова И. В., Дьяконов А. А., Корякина В. Н., Шутова В. В., Максимов Г. В. Исследование эритроцитов крови методом растровой электронной микроскопии. Вестник Мордовского университета. 2016;26(3):381–390. DOI: 10.15507/0236-2910.026.201603.381-390.

Mamaeva S. N., Munkhalova Ya. A., Konova I. V., Dyakonov A. A., Koryakina V. N., Shutova V. V., Maksimov G. V. Examination of blood erythrocytes by scanning electron microscopy. Mordovia University Bulletin. 2016;26(3):381–390. (In Russ.) DOI: 10.15507/0236-2910.026.201603.381-390.

Мамаева С. Н., Максимов Г. В., Антонов С. Р., Мунхалова Я. А., Дьяконов А. А., Винокуров П. В. Исследование эритроцитов крови детей с заболеваниями почек с синдромом гематурии с использованием растровой электронной и атомно-силовой микроскопии. Медицинская физика. 2017;1(73):58–63.

Mamaeva S. N., Maksimov G. V., Antonov S. R., Munkhalova Ya. A., Dyakonov A. A., Vinokurov P. V. Study of blood erythrocytes in children with kidney diseases with hematuria syndrome using scanning electron and atomic force microscopy. Meditsinskaya fizika. 2017;1(73):58–63. (In Russ.)

Гольдерова А. С., Платонова В. А., Алексеев Р. З., Гоголева Т. Е., Трифонова Л. Ю., Григорьева Л. В., Мамаева С. Н. Оценка изменений эритроцитов с помощью атомно-силовой и растровой электронной микроскопии (смерть от переохлаждения). Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М. К. Аммосова. Серия: Медицинские науки. 2019;2(15):8–17. DOI: 10.25587/SVFU.2019.2(15).31306.

Golderova A. S., Platonova V. A., Alekseev R. Z., Gogoleva T. E., Trifonova L. Yu., Grigorieva L. V., Mamaeva S. N. Evaluation of changes in erythrocytes using atomic force and scanning electron microscopy (death from hypothermia). Vestnik Severo-Vostochnogo federal’nogo universiteta im. M. K. Ammosova. Seriya: Meditsinskie nauki. 2019;2(15):8–17. (In Russ.) DOI: 10.25587/SVFU.2019.2(15).31306.

Алексеев Р. З., Гольдерова А. С., Мамаева С. Н., Николаева Н. А., Бузинаева М. Т. Оценка изменения эритроцитов методом растровой электронной микроскопии у лиц, умерших от переохлаждения. Якутский медицинский журнал. 2018;4(64):18–21. DOI: 10.25789/YMJ.2018.64.05.

Alekseev R. Z., Golderova A. S., Mamaeva S. N., Nikolaeva N. A., Buzinaeva M. T. Evaluation of changes in erythrocytes by scanning electron microscopy in persons who died from hypothermia. Yakut medical journal. 2018;4(64):18–21. (In Russ.) DOI: 10.25789/YMJ.2018.64.05.

Бессуднова Н. О., Биленко Д. И., Вениг С. Б., Аткин В. С., Галушка В. В., Захаревич А. М. Экспериментальное исследование кристаллических образований, обнаруженных на поверхности дентина, методами растровой электронной микроскопии. Молекулярная медицина. 2012;5:55–61.

Bessudnova N. O., Bilenko D. I., Venig S. B., Atkin V. S., Galushka V. V., Zakharevich A. M. Experimental study of crystalline formations found on the surface of dentin using scanning electron microscopy. Molecular medicine. 2012;5:55–61. (In Russ.)

Бессуднова Н. О., Вениг С. Б., Ревзина Е. М., Шляпникова О. А., Грибов А. Н. Применение методов атомно-силовой и растровой электронной микроскопии с целью визуальной диагностики состояния адгезивных соединений твердых тканей зуба и композиционных полимерных материалов при ударных циклических термонагрузках. Вестник новых медицинских технологий. 2017;4:244–251. DOI: 10.12737/article_5a0589ffd7f1c7.76704976.

Bessudnova N. O., Venig S. B., Revzina E. M., Shlyapnikova O. A., Gribov A. N. Application of atomic force and scanning electron microscopy methods for the purpose of visual diagnostics of the state of adhesive joints of dental hard tissues and composite polymer materials under shock cyclic thermal loads. journal of new medical technologies. 2017;4:244–251. (In Russ.) DOI: 10.12737/article_5a0589ffd7f1c7.76704976.

Arimboor R., Kumar K. S., Arumughan C. Simultaneous estimation of phenolic acids in Sea Buckthorn (Hippophaë rhamnoides) using RP-HPLC with DAD. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2008;47(1):31–38. DOI: 10.1016/j.jpba.2007.11.045.

Begaa S., Messaoudi M. Toxicological aspect of some selected medicinal plant samples collected from Djelfa, Algeria Region. Biological trace element research. 2019;187(1):301–306. DOI: 10.1007/s12011-018-1365-3.

Dharam P. A., Amrit K. S., Jyoti K., Tanveer N. Pharmacognostical Characterization & Preliminary Phytochemical Investigation of Sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) Leaves. Indo Global Journal of Pharmaceutical Sciences. 2012;2(2):108–113.

Pop R. M., Weesepoel Y., Socaciu C., Pintea A., Vincken J. P., Gruppen H. Carotenoid composition of berries and leaves from six Romanian Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) varieties. Food Chem. 2014;147:1–9. DOI: 10.1016/j.foodchem.2013.09.083.

Saggu S., Divekar H. M., Gupta V., Sawhney R. C., Banerjee P. K., Kumar R. Adaptogenic and safety evaluation of Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides) leaf extract: a dose dependent study. Food Chem Toxicol. 2007;45(4):609–617. DOI: 10.1016/j.fct.2006.10.008.

Saggu S., Divekar H. M., Gupta V., Sawhney R. C., Banerjee P. K., Kumar R. Adaptogenic and safe-ty evaluation of Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides) leaf extract: a dose dependent study. Food Chem Toxicol. 2007;45(4):609–617. DOI: 10.1016/j.fct.2006.10.008.

Szakova J., Tlustoš P., Goessler W., Pokorný T., Findenig S., Balik J. The Effect of Soil Contamination Level and Plant Origin on Contents of Arsenic, Cadmium, Zinc, and Arsenic Compounds in Mentha Aquatica L. Archives of Environmental Protection. 2011;37(2):109–121.

Usha T., Middha S. K., Goyal A. K., Karthik M., Manoj D., Faizan S., Goyal P., Prashanth H., Pande V. Molecular docking studies of anticancerous candidates in Hippophae rhamnoides and Hippophae salicifolia. The Journal of Biomedical Research. 2014;28(5):406–415. DOI: 10.7555/JBR.28.20130110.

Vijayaraghavan R., Gautam A., Kumar O., Pant S. C., Sharma M., Singh S., Kumar H. T., Singh A. K., Nivsarkar M., Kaushik M. P., Sawhney R. C., Chaurasia O. P., Prasad G. B. Protective effect of ethanolic and water extracts of Sea Buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) against the toxic effects of mustard gas. Indian Journal of Experimental Biology. 2006;44(10):821–831.

Padwad Y., Ganju L., Jain M., Chanda S., Karan D., Banerjee P. K., Sawhney R. C. Effect of leaf extract of Seabuckthorn on lipopolysaccharide induced inflammatory response in murine macrophages. International immunopharmacology. 2006;6(1):46–52. DOI: 10.1016/j.intimp.2005.07.015.

Tanwar H., Shweta, Singh D., Singh S. B., Ganju L. Anti-inflammatory activity of the functional groups present in Hippophae rhamnoides (Seabuckthorn) leaf extract. Inflammopharmacology. 2018;26(1):291–301. DOI: 10.1007/s10787-017-0345-0.

Ren Z., Gong, H., Zhao A., Zhang J., Yang C., Wang P., Zhang Y. Effect of Sea Buckthorn on Plasma Glucose in Individuals with Impaired Glucose Regulation: A Two-Stage Randomized Crossover Intervention Study. Foods. 2021;10(4):804. DOI: 10.3390/foods10040804.

Mir M. A., Mir B. A., Singh D., Rao Z. Studies on the Anti-Inflammatory Properties of Various extracts of Hippophae rhamnoide. Journal of pharmacology & clinical research. 2017;2(2):555584. DOI: 10.19080/JPCR.2017.02.555584.

Verma H., Sharma M., Chahota R., Palial A. Assessment of antimycotic activity of seabuckthorn (Hippophae rhamnoides) leaf exacts against common fungi associated with skin dermatitis. Vet. World. 2013;6(4):205–208. DOI: 10.5455/vetworld.2013.205-208.

Крамарьов С. О., Євтушенко В. В., Шадрин В. О., Головач О. В., Камінська Т. М. Застосування екстракту з листя Hippophae rhamnoides у терапії вітряної віспи в дітей. Aktual’naâ Infektologiâ. 2018;6(2):77–82. DOI: 10.22141/2312-413x.6.2.2018.131093.

Kramaryov S. O., Yevtushenko V. V., Shadrin V. O., Golovach O. V., Kaminska T. M. Ingestion of Hippophae rhamnoides leaf extract in the treatment of chickenpox in children. Aktual'naa Infektologia. 2018;6(2):77–82. (In Ukr.) DOI: 10.22141/2312-413x.6.2.2018.131093.

Ganju L., Padwad Y., Singh R., Karan D., Chanda S., Chopra M. K., Bhatnagar P., Kashyap R., Sawhney R. C. Anti-inflammatory activity of Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides) leaves. International immunopharmacology. 2005;5(12):1675–1684. DOI: 10.1016/j.intimp.2005.03.017.

Geetha S., Sai Ram M., Singh V., Ilavazhagan G., Sawhney R. C. Anti-oxidant and immunomodulatory properties of seabuckthorn (Hippophae rhamnoides) an in vitro study. J Ethnopharmacol. 2002;79(3):373–378. DOI: 10.1016/s0378-8741(01)00406-8.

Ковалёва Н. А., Тринеева О. В., Гудкова А. А., Сливкин А. И. Изучение морфологических признаков листьев облепихи крушиновидной методами люминесцентной и стереомикроскопии. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2022;11(1):123-131. DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-1-123-131.

Kovaleva N. A., Trineeva O. V., Gudkova A. A., Slivkin A. I. Study of Morphological Features of Sea Buckthorn Leaves by Luminescent and Stereomicroscopy Methods. Drug development & registration. 2022;11(1):123–131. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2022-11-1-123-131.

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