Оценка подлинности цветков каштана конского (Aesculus hippocastanum L.) методом растровой электронной микроскопии

Введение. Каштан конский (Aesculus hippocastanum L.) – растение, широко использующееся в официальной и народной медицине многих стран. Фармакопейным сырьем в Российской Федерации являются только семена каштана конского. Цветки, благодаря содержащейся в них фракции фенольных производных и тритерпеновых сапонинов, являются перспективным лекарственным растительным сырьем, предположительно обладающим венотонизирующим и мембранопротекторным действием. Для получения лекарственных растительных препаратов на основе цветков каштана конского требуется наличие нормативной документации, содержащей перечень показателей качества, в том числе описание признаков его подлинности (морфологии и анатомии). Одним из передовых методов, широко применяемых в медицине и в последнее время все чаще используемых в фармакогностическом анализе, является растровая электронная микроскопия. В отличие от традиционной световой микроскопии метод дает возможность получить объемное пространственное представление о диагностически значимых признаках лекарственного растительного сырья.

Цель. Целью исследования являлось изучение особенностей морфологии поверхности цветков каштана конского методом растровой электронной микроскопии.

Материалы и методы. Объектом исследования служили высушенные цельные цветки каштана конского обыкновенного (Aesculus hippocastanum L.), собранные в Воронежской области в 2023 году в начале цветения. Кусочки цветков предварительно напыляли кремнием на автоматической напылительной установке Q150R ES (Quorum Technologies Ltd., Великобритания). Микрофотографии получены на электронном микроскопе JSM-6510LV (JEOL Ltd., Япония).

Результаты и обсуждение. Микрофотографии, полученные в ходе анализа, показали диагностически значимые особенности строения цветка: эпидермальные клетки лепестков венчика многоугольные, неправильной формы, некоторые вытянутые, с извилистыми складками. Пыльцевые зерна могут быть собраны в гроздеобразные скопления, располагаться разрозненно или встречаться поодиночке. Поверхность лепестка венчика покрыта многочисленными, часто перекручивающимися волосками, имеющими грубобородавчатую структуру и конусовидное основание с четко выраженным местом крепления. Поверхность тычиночных нитей бороздчатая, с продольными складками с единичными одноклеточными волосками. Пыльник обладает складчатой формой, его поверхность выстилают чешуйчатые эпидермальные клетки с грубыми и утолщенными стенками. Поверхность чашечки, включая цветоножку, также густо опушена многочисленными трихомами.

Заключение. Метод растровой электронной микроскопии впервые использован для изучения морфолого-анатомических признаков цветков каштана конского. Уточнено строение основных диагностически значимых структур данного ЛРС. Определена морфология поверхности эпидермиса лепестков венчика и чашечки, трихом, пыльцевых нитей, пыльников и пыльцевых зерен цветков.

1. Bielarska A. M., Jasek J. W., Kazimierczak R., Hallmann E. Red Horse Chestnut and Horse Chestnut Flowers and Leaves: A Potential and Powerful Source of Polyphenols with High Antioxidant Capacity. Molecules. 2022;27(7):2279. DOI: 10.3390/molecules27072279.

2. Zhang Z., Li S., Lian X.-Y. An Overview of Genus Aesculus L.: Ethnobotany, Phytochemistry, and Pharmacological Activities. Pharmaceutical Crops. 2010;1:24–51. DOI: 10.2174/2210290601001010024.

3. Pittler M. H., Ernst E. Horse chestnut seed extract for chronic venous insufficiency. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2012;11(11):CD003230. DOI: 10.1002/14651858.CD003230.pub4.

4. Mojžišová G., Mojžiš J., Pilátová M., Varinská L., Ivanová L., Strojný L., Richnavský J. Antiproliferative and antiangiogenic properties of horse chestnut extract. Phytotherapy Research. 2013;(2):159-65. DOI: 10.1002/ptr.4688.

5. Methlie C. B., Schjøtt J. Hestekastanje – naturlegemiddel mot venøs insuffisiens Tidsskrift for Den norske legeforening. 2009;129(5):420–422. (In Norwegian) DOI: 10.4045/tidsskr.09.33871.

6. Salinas F. M., Vázquez L., Gentilini M. V., O´Donohoe A., Regueira E., Nabaes Jodar M. S., Viegas M., Michelini F. M., Hermida G., Alché L. E., Bueno C. A. Aesculus hippocastanum L. seed extract shows virucidal and antiviral activities against respiratory syncytial virus (RSV) and reduces lung inflammation in vivo. Antiviral Research. 2019;164:1–11. DOI: 10.1016/j.antiviral.2019.01.018.

7. Занина И. А., Дунилин А. Д., Чистякова А. С., Евсиков Ф. Д. Анализ рынка лекарственных препаратов, содержащих сырье каштана конского. Вопросы обеспечения качества лекарственных средств. 2023;1(39):37–42.

8. Idris S., Mishra A., Khushtar M. Phytochemical, ethanomedicinal and pharmacological applications of escin from Aesculus hippocastanum L. towards future medicine. Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology. 2020;31(5):20190115. DOI: 10.1515/jbcpp-2019-0115.

9. Ottillinger B., Greeske K. Rational therapy of chronic venous insufficiency – chances and limits of the therapeutic use of horse-chestnut seeds extract. BMC Cardiovascular Disorders. 2001;1:5. DOI: 10.1186/1471-2261-1-5.

10. Guillaume M., Padioleau F. Veinotonic effect, vascular protection, antiinflammatory and free radical scavenging properties of horse chestnut extract. Arzneimittelforschung. 1994;44(1):25–35.

11. Камалова Ю. Б. Разработка алгоритма распознавания изображений зерен пыльцы, полученных с помощью растрового электронного микроскопа, и статистический анализ их информативных параметров. Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2014;2(62):115–117.

12. Nguyen J. N. T., Harbison A. M. Scanning Electron Microscopy Sample Preparation and Imaging. Methods in Molecular Biology. 2017;1606:71–84. DOI: 10.1007/978-1-4939-6990-6_5.

13. 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.

14. Ковалева Н. А., Тринеева О. В. Применение растровой электронной микроскопии для изучения морфолого-анатомических признаков облепихи крушиновидной листьев. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2023;12(2):79–86. DOI: 10.33380/2305-2066-2023-12-2-79-86.

15. Mazzara E., Torresi J., Fico G., Papini A., Kulbaka N., Dall’Acqua S., Sut S., Garzoli S., Mustafa A. M., Cappellacci L., Fiorini D., Maggi F., Giuliani C., Petrelli R. A Comprehensive Phytochemical Analysis of Terpenes, Polyphenols and Cannabinoids, and Micromorphological Characterization of 9 Commercial Varieties of Cannabis sativa L. Plants. 2022;11(7):891. DOI: 10.3390/plants11070891.

16. Manassov N., Samy M. N., Datkhayev U., Avula B., Adams S. J., Katragunta K., Raman V., Khan I. A., Ross S. A. Ultrastructural, Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy, Chemical Study and LC-DAD-QToF Chemical Characterization of Cetraria islandica (L.) Ach. Molecules. 2023;28(11):4493. DOI: 10.3390/molecules28114493.

17. Ramos G. Q., Cotta E. A., da Fonseca Filho H. D. Studies on the ultrastructure in Anacardium occidentale L. leaves from Amazon in northern Brazil by scanning microscopy. Scanning. 2016;38(4):329–335. DOI: 10.1002/sca.21274.

18. Kedar K. A., Chaudhari S. R., Rao A. S. Dataset on leaf surface and elemental study of four species of Bignoniaceae family by SEM-EDAX. Data in Brief. 2018;17:1188–1195. DOI: 10.1016/j.dib.2018.02.037.

19. Abilkassymova A., Kozykeyeva R., Aldana-Mejía J. A., Adams S. J., Datkhayev U., Turgumbayeva A., Orynbassarova K., Saroja S. G., Khan I. A., Ross S. A. Phytochemical and Micro-Morphological Characterization of Atraphaxis pyrifolia Bunge Growing in the Republic of Kazakhstan. Molecules. 2024;29(4):833. DOI: 10.3390/molecules29040833.

20. Ahmad I., Hikmawan B. D., Maharani D. F., Nisrina N., Arifianti A. E., Mun’im A. Natural Deep Eutectic Solvent based Ultrasound-assisted extraction: A green approach for extraction of sulfhydryl and mimosine from Leucaena leucocephala (Lam) de Wit seeds. Heliyon. 2023;9(10):e20480. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e20480.

21. Zhang Z., Lu L., Liu Y., Qing L. Comparing and authenticating on anatomical aspects of Abrus cantoniensis and Abrus mollis by microscopy. Pharmacognosy Research. 2015;7(2):148–155. DOI: 10.4103/0974-8490.150526.

22. Yue Y., Qiu Z.-D., Qu X.-Y., Deng A.-P., Yuan Y., Huang L.-Q., Lai C.-J.-S. Discoursing on Soxhlet extraction of ginseng using association analysis and scanning electron microscopy. Journal of Pharmaceutical Analysis. 2018;8(5):312–317. DOI: 10.1016/j.jpha.2018.08.003.

23. Munir A., Youssef F. S., Ishtiaq S., Kamran S. H., Sirwi A., Ahmed S. A., Ashour M. L., Elhady S. S. Malva parviflora Leaves Mucilage: An Eco-Friendly and Sustainable Biopolymer with Antioxidant Properties. Polymers. 2021;13(23):4251. DOI: 10.3390/polym13234251.

24. Kanne H., Pandurang Burte N., Prasanna V., Gujjula R. Extraction and elemental analysis of Coleus forskohlii extract. Pharmacognosy Research. 2015;7(3):237–241. DOI: 10.4103/0974-8490.157966.

25. Franks R. G. Scanning electron microscopy analysis of floral development. Methods in Molecular Biology. 2014;1110:263–273. DOI: 10.1007/978-1-4614-9408-9_13.

26. Chwil M., Weryszko-Chmielewska E., Sulborska A., Michońska M. Micromorphology of trichomes in the flowers of the horse chestnut Aesculus hippocastanum L. Acta Agrobotanica. 2013;66(4):45–54. DOI: 10.5586/aa.2013.050.

27. Fischer E. R., Hansen B. T., Nair V., Hoyt F. H., Dorward D. W. Scanning electron microscopy. Current Protocols in Microbiology. 2012;25:2B.2.1–2B.2.47. DOI: 10.1002/9780471729259.mc02b02s25.

28. Matsuda K., Ikeno S., Müllerová I., Frank L. The potential of the scanning low energy electron microscopy for the examination of aluminum based alloys and composites. Journal of Electron Microscopy. 2005;54(2):109–117. DOI: 10.1093/jmicro/dfi030.

29. Nomura E., Sujino T., Hosoe N., Yoshimatsu Y., Tanemoto S., Takabayashi K., Mutaguchi M., Shimoda M., Naganuma M., Ogata H., Kanai T. Characteristics of the Mucosal Surface on Scanning Electron Microscopy in Patients with Remitting Ulcerative Colitis. Digestive Diseases and Sciences. 2021;66(9):3141–3148. DOI: 10.1007/s10620-020-06609-4.

30. Наумов Н. М. Растровая электронная микроскопия капсулированного полигуанидина в пектине. В сб: Научное обеспечение агропромышленного производства. Материалы Международной научно-практической конференции. 20–21 февраля 2018. Курск; 2018. С. 43–47.

31. Чистякова А. С., Сорокина А. А., Дунилин А. Д., Гудкова А. А., Болгов А. С. Оценка подлинности каштана конского обыкновенного цветков методами микроскопического анализа. Фармация. 2021;70(7):32–36. DOI: 10.29296/25419218-2021-07-05.