pharmjournalРазработка и регистрация лекарственных средствDrug development & registration2305-20662658-5049LLC «CPHA»10.33380/2305-2066-2021-10-2-80-86pharmjournal-918Research ArticleМЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВANALYTICAL METHODSВыделение и установление структуры трех димерных проантоцианидинов типа А из надземной части Empetrum nigrum L.Isolation and Structure Elucidation of Three Dimeric A-type Proanthocyanidins from Empetrum Nigrum L.https://orcid.org/0000-0003-4879-9336ПонкратоваА. О.PonkratovaA. O.

Понкратова Анастасия Олеговна

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

Anastasiia O. Ponkratova

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

anastasiya.ponkratova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4847-5924УэйлиА. К.WhaleyA. K.

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

Andrei K. Whaley

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

9968639@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7836-5785ОрловаА. А.OrlovaA. A.

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

Anastasia A. Orlova

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

anastasiya.lebedkova@spcpu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2042-337XСмирновС. Н.SmirnovS. N.

199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

Sergey N. Smirnov

7–9, Universitetskaya emb., Saint-Petersburg, 199034

sergey.smirnov@spbu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1021-6871СеребряковЕ. Б.SerebryakovE. B.

199034, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9

Evgeny B. Serebryakov

7–9, Universitetskaya emb., Saint-Petersburg, 199034

evgeny030403@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6312-2027ЛужанинВ. Г.LuzhaninV. G.

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

Vladimir G. Luzhanin

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

vladimir.luzhanin@pharminnotech.comФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)РоссияSaint Petersburg State Chemical-Pharmaceutical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет» (СПбГУ)РоссияSaint Petersburg State UniversityRussian Federation2021310520211028086Copyright © Понкратова А.О., Уэйли А.К., Орлова А.А., Смирнов С.Н., Серебряков Е.Б., Лужанин В.Г., 20212021Понкратова А.О., Уэйли А.К., Орлова А.А., Смирнов С.Н., Серебряков Е.Б., Лужанин В.Г.Ponkratova A.O., Whaley A.K., Orlova A.A., Smirnov S.N., Serebryakov E.B., Luzhanin V.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pharmjournal.ru/jour/article/view/918

Введение. Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) являются широко распространенной группой заболеваний по всему миру, ежегодно поражающей более 150 миллионов человек. У порядка 30 % пациентов, перенесших первичную инфекцию, ИМП переходит в хроническую форму. Лекарственные препараты растительного происхождения наряду с синтетическими диуретиками и антибиотиками широко применяются для профилактики и лечения ИМП, а поиск и выделение индивидуальных веществ из растительного сырья, обладающих фармакологическим потенциалом, является актуальным. Настоящее исследование посвящено выделению индивидуальных соединений, относящихся к классу проантоцианидинов, из надземной части водяники черной (Empetrum nigrum L.).Цель. Разработать методики выделения индивидуальных проантоцианидинов из надземной части Empetrum nigrum и установить химическую структуру выделенных соединений с использованием современных физико-химических методов анализа.Материалы и методы. Побеги Empetrum nigrum были собраны в районе питомника лекарственных растений Санкт-Петербургского химикофармацевтического университета (далее – СПХФУ) (Ленинградская область, Всеволожский район, Приозерское шоссе, 38 км) в августе 2019 года. Анализ фракций проводили методом аналитической высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на приборе Prominence LC-20 (Shimadzu, Япония), оснащенном диодно-матричным детектором, а также методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии (ВЭТСХ) на приборе CAMAG (Швейцария). Выделение индивидуальных соединений осуществлялось методом колоночной хроматографии на открытых стеклянных колонках с сорбентами различной селективностью, а также методом препаративной ВЭЖХ на приборе Smartlina (Knauer, Германия), оснащенном спектрофотометрическим детектором. Структура выделенных индивидуальных соединений устанавливалась методами 1D и 2D ЯМР-спектроскопии (Bruker Avance III 400 MHz, Германия), а также масс-спектрометрией высокого разрешения (HR-ESI-MS) (Bruker Micromass Q-TOF, Германия).Результаты и обсуждение. С помощью разработанных методик из побегов Empetrum nigrum выделено три индивидуальных соединения, относящихся к классу проантоцианидинов типа А. Согласно данным ЯМР-спектроскопии и масс-спектрометрии, соединение 1 представляет собой эпикатехин-(2β → O → 5, 4β → 6)-эпикатехин с крайне редким типом межмономерной связи (2β → O → 5, 4β → 6). Соединения 2 и 3 представляют собой эпикатехин-(2β → O → 7, 4β → 8)-эпикатехин (процианидин А2) и эпикатехин-(2β → O → 7, 4β → 8)-катехин (процианидин А1) соответственно. Все индивидуальные соединения (1-3) обнаружены и выделены из Empetrum nigrum впервые.Заключение. В результате исследования из надземной части Empetrum nigrum были выделены три индивидуальных соединения (проантоцианидины типа А), которые ранее в Empetrum nigrum не были обнаружены. Предполагается последующее исследование биологической активности выделенных соединений.

Introduction. Urinary tract infections are a common group of diseases worldwide, affecting more than 150 million people every year. In about 30 % of patients with initial infection, UTI becomes chronic. Herbal medicines, along with synthetic diuretics and antibiotics, are widely used for the prevention and treatment of UTIs, which makes the search and isolation of various substances from plant materials an important task. The present study is devoted to the isolation of compounds belonging to the class of proanthocyanidins from the aerial part of the black crowberry (Empetrum nigrum L.).Aim. Method development for the isolation of individual dimeric type A proanthocyanidins from the aerial part of Empetrum nigrum and the elucidation of their chemical structure using modern physicochemical methods of analysis.Materials and methods. Shoots of Empetrum nigrum were collected next to the Saint Petersburg State Chemical-Pharmaceutical University Nursery Garden of Medicinal Plants (Leningrad region, Vsevolozhsky district, Priozerskoe highway, 38 km) in August 2019. Fraction analysis was performed through analytical high-performance liquid chromatography (HPLC) using a Prominence LC-20 (Shimadzu corp., Japan) equipped with a SPD-M20A diode-array detector, as well as by high performance thin layer chromatography (HPTLC) using a CAMAG HPTLC system (Switzerland). The isolation of compounds was carried out by open column chromatography using sorbents with different selectivity, as well as by preparative HPLC using a Smartline system (Knauer, Germany) equipped with a spectrophotometric detector. The structures of the isolated compounds were established by 1D and 2D NMR experiments (Bruker Avance III 400 MHz, Germany), as well as high-resolution mass spectrometry (HR-ESI-MS) (Bruker Micromass Q-TOF, Germany).Results and discussion. Using the developed methods, from the Empetrum nigrum shoots we managed to isolate and characterised three individual compounds belonging to the class of A-type proanthocyanidins. According to NMR and mass spectrometry data, compound 1 is epicatechin-(2β → O → 5, 4β → 6)-epicatechin, with an extremely rare type of intermonomer bond (2β → O → 5, 4β → 6). Compounds 2 and 3 are epicatechin-(2β → O → 7, 4β → 8)-epicatechin (procyanidin A2) and epicatechin-(2β → O → 7, 4β → 8)-catechin (procyanidin A1), respectively. All individual compounds (1-3) were found and isolated from Empetrum nigrum for the first time.Conclusion. As a result of the research, three individual compounds (A-type proanthocyanidins) were isolated from the aerial part of Empetrum nigrum. All individual compounds (1-3) were found and isolated from Empetrum nigrum for the first time. Future assessment of the isolated compounds biological activity is presumed.

водяника чернаяEmpetrum nigrumконденсированные таниныпроантоцианидины типа Авторичные метаболитыblack crowberryEmpetrum nigrumcondensed tanninsA-type proanthocyanidinssecondary metabolitesReferencesKubitzki K., ed. Flowering Plants. Dicotyledons: Celastrales, Oxalidales, Rosales, Cornales, Ericales. V. 6. In: The families and genera of vascular plants. Berlin: Springer; 2004. Р. 145–194. DOI: 10.1007/978-3-662-07257-8.Kubitzki K., ed. Flowering Plants. Dicotyledons: Celastrales, Oxalidales, Rosales, Cornales, Ericales. V. 6. In: The families and genera of vascular plants. Berlin: Springer; 2004. Р. 145–194. DOI: 10.1007/978-3-662-07257-8.Huttunen S., Toivanen M., Arkko S., Ruponen M., Tikkanen-Kaukanen C. Inhibition activity of wild berry juice fractions against Streptococcus pneumoniae binding to human bronchial cells. Phytotherapy Research. 2011;25(1):122–127. DOI: 10.1002/ptr.3240.Huttunen S., Toivanen M., Arkko S., Ruponen M., Tikkanen-Kaukanen C. Inhibition activity of wild berry juice fractions against Streptococcus pneumoniae binding to human bronchial cells. Phytotherapy Research. 2011;25(1):122–127. DOI: 10.1002/ptr.3240.Kim K. C., Lee I. K., Kang K. A., Kim B. J., Kim D., Moon J. Y., Yoo B. S., Hyun J. W. Empetrum nigrum var. japonicum extract suppresses γ-ray radiation-induced cell damage via inhibition of oxidative stress. The American Journal of Chinese Medicine. 2011;39(1):161–170. DOI: 10.1142/S0192415X11008725.Kim K. C., Lee I. K., Kang K. A., Kim B. J., Kim D., Moon J. Y., Yoo B. S., Hyun J. W. Empetrum nigrum var. japonicum extract suppresses γ-ray radiation-induced cell damage via inhibition of oxidative stress. The American Journal of Chinese Medicine. 2011;39(1):161–170. DOI: 10.1142/S0192415X11008725.Nohynek L. J., Alakomi H.-L., Kähkönen M. P., Heinonen M., Helander I. M., Oksman-Caldentey K.-M., Puupponen-Pimiä R. H. Berry phenolics: antimicrobial properties and mechanisms of action against severe human pathogens. Nutrition and Cancer. 2006;54(1):18–32. DOI: 10.1207/s15327914nc5401_4.Nohynek L. J., Alakomi H.-L., Kähkönen M. P., Heinonen M., Helander I. M., Oksman-Caldentey K.-M., Puupponen-Pimiä R. H. Berry phenolics: antimicrobial properties and mechanisms of action against severe human pathogens. Nutrition and Cancer. 2006;54(1):18–32. DOI: 10.1207/s15327914nc5401_4.Hyun T. K., Kim H.-C., Ko Y.-J., Kim J.-S. Antioxidant, α-glucosidase inhibitory and anti-inflammatory effects of aerial parts extract from Korean crowberry (Empetrum nigrum var. japonicum). Saudi Journal of Biological Sciences.2016;23(2):181–188. DOI: 10.1016/j.sjbs.2015.02.008.Hyun T. K., Kim H.-C., Ko Y.-J., Kim J.-S. Antioxidant, α-glucosidase inhibitory and anti-inflammatory effects of aerial parts extract from Korean crowberry (Empetrum nigrum var. japonicum). Saudi Journal of Biological Sciences.2016;23(2):181–188. DOI: 10.1016/j.sjbs.2015.02.008.Matsuura H., Saxena G., Farmer S., Hancock R., Towers G. Antibacterial and antifungal compounds from Empetrum nigrum. Planta Medica. 1995;61(6):580. DOI: 10.1055/s-2006-959382.Matsuura H., Saxena G., Farmer S., Hancock R., Towers G. Antibacterial and antifungal compounds from Empetrum nigrum. Planta Medica. 1995;61(6):580. DOI: 10.1055/s-2006-959382.Moerman D. E. Native American Medicinal Plants: An Ethnobotanical Dictionary. Timber Press: Portland; 2009. 799 p.Moerman D. E. Native American Medicinal Plants: An Ethnobotanical Dictionary. Timber Press: Portland; 2009. 799 p.Jurikova T., Mlcek J., Skrovankova S., Balla S., Sochor J., Baron M., Sumczynski D. Black crowberry (Empetrum nigrum L.) flavonoids and their health promoting activity. Molecules. 2016;21(12):1685. DOI: 10.3390/molecules21121685.Jurikova T., Mlcek J., Skrovankova S., Balla S., Sochor J., Baron M., Sumczynski D. Black crowberry (Empetrum nigrum L.) flavonoids and their health promoting activity. Molecules. 2016;21(12):1685. DOI: 10.3390/molecules21121685.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.Jarevång T., Nilsson M.-Ch., Wallstedt A., Oldham G., Sterner O. A bibenzyl from Empetrum nigrum. Phytochemistry. 1998;48(5):893–896. DOI: 10.1016/S0031-9422(97)00955-2.Jarevång T., Nilsson M.-Ch., Wallstedt A., Oldham G., Sterner O. A bibenzyl from Empetrum nigrum. Phytochemistry. 1998;48(5):893–896. DOI: 10.1016/S0031-9422(97)00955-2.Wollenweber E., Dörr M., Stelzer R., Arriaga-Giner F. Lipophilic phenolics from the leaves of Empetrum nigrum – chemical structures and exudate localization. Botanica Acta. 1992;105(4):300–305. DOI: 10.1111/j.1438-8677.1992.tb00302.x.Wollenweber E., Dörr M., Stelzer R., Arriaga-Giner F. Lipophilic phenolics from the leaves of Empetrum nigrum – chemical structures and exudate localization. Botanica Acta. 1992;105(4):300–305. DOI: 10.1111/j.1438-8677.1992.tb00302.x.Kellogg J., Wang J., Flint C., Ribnicky D., Kuhn P., de Mejia E. G., Raskin I., Lila M. А. Alaskan wild berry resources and human health under the cloud of climate change. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010;58(7):3884–3900. DOI: 10.1021/jf902693r.Kellogg J., Wang J., Flint C., Ribnicky D., Kuhn P., de Mejia E. G., Raskin I., Lila M. А. Alaskan wild berry resources and human health under the cloud of climate change. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010;58(7):3884–3900. DOI: 10.1021/jf902693r.Öztürk R., Murt A. Epidemiology of urological infections: a global burden. World Journal of Urology. 2020;38(11):2669–2679. DOI: 10.1007/s00345-019-03071-4.Öztürk R., Murt A. Epidemiology of urological infections: a global burden. World Journal of Urology. 2020;38(11):2669–2679. DOI: 10.1007/s00345-019-03071-4.Stamm W. E., Norrby S. R. Urinary tract infections: disease panorama and challenges. The Journal of Infections Disease. 2001;183(1):S1–S4. DOI: 10.1086/318850.Stamm W. E., Norrby S. R. Urinary tract infections: disease panorama and challenges. The Journal of Infections Disease. 2001;183(1):S1–S4. DOI: 10.1086/318850.Каухова И. Е., Новикова Е. К., Чачин Д. А. Разработка условий экстрагирования череды трехраздельной травы, золотарника канадского травы, репешка обыкновенного травы. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2018;3(24):64–67.Kaukhova I. E., Novikova E. K., Chachin D. A. The development conditions for extraction of the Bidens tripartita L., Solidago canadensis L. and Agrimonia eupatoria L. Herbs. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug development & registration. 2018;3(24):64–67. (In Russ.)Howell A. B. Bioactive compounds in cranberries and their role in prevention of urinary tract infections. Molecular Nutrition and Food Research. 2007;51(6):732–737. DOI: 10.1002/mnfr.200700038.Howell A. B. Bioactive compounds in cranberries and their role in prevention of urinary tract infections. Molecular Nutrition and Food Research. 2007;51(6):732–737. DOI: 10.1002/mnfr.200700038.Howell A. B. Cranberry proanthocyanidins and the maintenance of urinary tract health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2002;42(3):273–278. DOI: 10.1080/10408390209351915.Howell A. B. Cranberry proanthocyanidins and the maintenance of urinary tract health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2002;42(3):273–278. DOI: 10.1080/10408390209351915.Dizaye K. Antihyperuricemic and diuretic effects of Procyanidins extracted from Crataegus monogyna. Journal of Medical Sciences. 2011;15(1):53–59. DOI: 10.15218/zjms.2011.0009.Dizaye K. Antihyperuricemic and diuretic effects of Procyanidins extracted from Crataegus monogyna. Journal of Medical Sciences. 2011;15(1):53–59. DOI: 10.15218/zjms.2011.0009.Bagchi D., Bagchi M., Stohs S. J., Das D. K., Ray S. D., Kuszynski C. A., Joshi S. S., Pruess H. G. Free radical and grape seed proanthocyanidin extract: importance in human health and disease prevention. Toxicology. 2000;148(2-3):187–197. DOI: 10.1016/s0300-483x(00)00210-9.Bagchi D., Bagchi M., Stohs S. J., Das D. K., Ray S. D., Kuszynski C. A., Joshi S. S., Pruess H. G. Free radical and grape seed proanthocyanidin extract: importance in human health and disease prevention. Toxicology. 2000;148(2-3):187–197. DOI: 10.1016/s0300-483x(00)00210-9.Shan B., Cai Y.-Z., Brooks J. D., Corke H. Antibacterial properties and major bioactive components of cinnamon stick (Cinnamomum burmannii): activity against foodborne pathogenic bacteria. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(14):5484–5490. DOI: 10.1021/jf070424d.Shan B., Cai Y.-Z., Brooks J. D., Corke H. Antibacterial properties and major bioactive components of cinnamon stick (Cinnamomum burmannii): activity against foodborne pathogenic bacteria. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(14):5484–5490. DOI: 10.1021/jf070424d.Torras M. A. C., Faura C. A., Schönlau F., Rohdewald P. Antimicrobial activity of Pycnogenol®. Phytotherapy Research. 2005;19(7):647–648. DOI: 10.1002/ptr.1662.Torras M. A. C., Faura C. A., Schönlau F., Rohdewald P. Antimicrobial activity of Pycnogenol®. Phytotherapy Research. 2005;19(7):647–648. DOI: 10.1002/ptr.1662.Лужанин В. Г., Уэйли А. К., Понкратова А. О., Гришукова Е. А., Сулоев И. С., Смирнов С. Н., Серебряков Е. Б. Выделение индивидуальных соединений из надземной части стальника полевого (Ononis arvensis L.) и золотарника канадского (Solidago canadensis L.). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2021;10(1):83–89. DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-1-83-89.Luzhanin V. G., Whaley A. K., Ponkratova A. O., Grishukova E. A., Suloev I. S., Smirnov S. N., Serebryakov E. B. Isolation of Individual Compounds from the Terrestrial Parts of Ononis Arvensis L. and Solidago Canadensis L. Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug development & registration. 2021;10(1):83-89. (In Russ.) DOI: 10.33380/2305-2066-2021-10-1-83-89.Porter L. J., Ma Z., Chan B. G. Cacao procyanidins: major flavonoids and identification of some minor metabolites. Phytochemistry. 1991;30(5):1657–1663. DOI: 10.1016/0031-9422(91)84228-k.Porter L. J., Ma Z., Chan B. G. Cacao procyanidins: major flavonoids and identification of some minor metabolites. Phytochemistry. 1991;30(5):1657–1663. DOI: 10.1016/0031-9422(91)84228-k.Lou H., Yamazaki Y., Sasaki T., Uchida M., Tanaka H., Oka S. A-type proanthocyanidins from peanut skins. Phytochemistry. 1999;51(2):297–308. DOI: 10.1016/S0031-9422(98)00736-5.Lou H., Yamazaki Y., Sasaki T., Uchida M., Tanaka H., Oka S. A-type proanthocyanidins from peanut skins. Phytochemistry. 1999;51(2):297–308. DOI: 10.1016/S0031-9422(98)00736-5.

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