ЛЕКАРСТВЕННЫЕ РАСТЕНИЯ: НЕОБОЗРИМЫЙ ПРОСТОР ДЛЯ ПОИСКА
В нашей стране произрастают 18 000 видов дикорастущих растений. А как лекарственные сегодня используются всего 100 – 120 видов.
Всесоюзный институт лекарственных растений (ВИЛР) – центр создания растительных лекарственных средств в стране. Институт этот очень широкого профиля, в нем работают ботаники и химики, физики и биологи, фармацевты и медики. Девять зональных опытных станций ВИЛРА, на больших площадях которых выращиваются лекарственные растения, разбросаны по всей стране. Работа института многогранна – от поисков растения до изготовления из него лекарства на своем опытно – экспериментальным заводе.
Он стоит в пятистах метрах от большого кольца Москва – домик известного московского аптекаря Ферейна. Давно уже отступили его со всех сторон новые корпуса Всесоюзного института лекарственных растений (ВИЛР), выросшие здесь за четыре десятилетия. А деревянный домик старого аптекаря берегут как реликвию, как напоминание о тех временах, когда появились первые аптеки на Руси и первые “аптекарские огороды”, был учрежден Аптекарский приказ и “помясы” – сборщики трав – отправлялись пешком и на лошадях в отдаленные уголки России, даже в Сибирь. Когда в Москве на базаре открылись “зеленые ряды”, а в аптекарских “поварнях” готовились всевозможные зелья. И был аптекарь в те времена и фармацевт, и химик, и врачеватель.
Человек, сколько помнит себя, связан с травмами. Древний наш предок собирал их., потребляя в пищу прикладывал к ранам. Не тогда ли заметил он, что одни травы останавливают кровь, другие заживляют язвы, третьи утоляют боль? Эти первые открытия дошли до нас через века, через тысячелетия.
Отправляются из ВИЛРА экспедиции во все уголки страны искать и заготавливать целебные травы. За 1972 год институтом было обнаружено много новых видов лекарственных растений, заготовлено 6 тысяч килограммов, а фонды Ботанического сада института пополнились почти сотней видов. Ботаники института едут и в другие страны, привозят ценные лекарственные растения отовсюду – в оранжереях гостьи из Африки и Австралии, из Индии и с Кубы.
Выхожу в оранжерею. Здесь, как в настоящих тропиках, весна, все цветет. Экскурсию ведёт кандидат биологических наук Николай Андреевич Мельников.
-Двадцать пять лет искали гробницу древнего врача Эуфорба, жившего 2 400 лет тому назад, - рассказывает он, - наконец нашли на острове Крите. Но рецептов, по которым он лечил почти все болезни, так пока и не узнали. Ботаники решили увековечить память великого доктора древности и в его честь назвали целебное растение из Тропической Африки эуфорбией. Вот оно, посмотрите…
Часами может рассказывать Н. А. Мельников о каждом зеленом ростке в оранжерее. Но есть у него два излюбленных растения: одно из них – тема его диссертации – лимонник китайский, растение, возвращающее жизненные силы человеку, а другое – пилокарпус из Южной Америки.
Вся жизнь Мельникова связана с растениями, не потому ли относится он к ним порой как к существам, неделенным разумом.
-Растение и болеет и защищается, накапливая в своем организме защитные вещества, - говорит он, - у него есть сигнальная система, которая с помощью биотоков передает информацию из внешнего мира. И уверяю вас, растение по – своему чувствует, как к нему относятся…
Он пришел работать в институт, когда ничего, кроме домика Ферейна, здесь не было, а на месте Ботанического сада был пустырь. Заветная мечта Н. . Мельникова – организовать музей в домике старого аптекаря, где были бы собраны все лекарственные травы земли.
МАШИНА ВЫРАЩИВАЕТ ЖЕНЬШЕНЬ
Покинув деревянный домик и размышляя о том, чем лечился Петр 1, я попала буквально из восемнадцатого века в двадцать первый.
Все, что я увидела в лаборатории, было для меня из области будущего. Мудрено представить себе, что растение, этот цветущий зеленый стебелек, не растет на земле, а его… выращивает за какие - нибудь несколько дней машина.
На стеллажах пробирки с мутноватой желеобразной массой – это агар. На его поверхности светлый нарост, называемой учеными каллус.
-Обратите внимание на отросток растения, постоявший два – три дня в воде, - на конце стебля образуется темная студенистая масса, это и есть каллус, - поясняет мне кандидат биологических наук Юрий Борисович Тихонов и добавляет: - Для нас каллус и есть та культура ткани, которую мы растим, в которой накапливаем биологически активные вещества.
Начиная выращивать эти своеобразные “растения” – семена, кусочек листа, стебля, корня, обрабатывают раствором сулемы, убивая микроорганизмы, и высеивают на агар в пробирку, то есть на твердую питательную среду.
Появившийся каллус пересаживается из пробирки в колбы с жидкой питательной средой. И тотчас встает проблема воздухообмена. Для этого ученые установили колбы на качалки собственной конструкции, по принципу действия очень напоминающее механизированные детские качели.
И вот наконец выросшие в колбах растительные клетки и суспензии опять меняют свое “местожительство”, на этот раз их переносят в ферментационную установку. Эта машина, которая в принципе может вырастить все – от одуванчика до баобаба, имеет сложную электронную схему. Через один из штуцеров (вводов) клеточная масса, или суспензия, запускается внутрь ферментера, где есть специальная питательная среда (макро и микроэлементы, сахара, витамины). И здесь уже не стоит проблема воздухообмена: с помощь компрессора через фильтры в установки начинает подаваться стерильный воздух.
На ферментационной установке в ВИЛРЕ ученые ведут исследования циклического выращивания биомасс лекарственных растений, периодически снимая “урожай” и меняя питательную среду.
Ключ к поиску
Лекарственные растения ищут по – разному. Но руководитель лаборатории мобилизации и картирования природных ресурсов лекарственных растений ботаник Алексей Иванович Шретер назвал три кита, на которых держится поиск: народная медицина, химия и систематика использование филогенеза, то есть родства растений.
Я читаю экспедиционные дневники Алексея Ивановича. На стареньком вездеходе объехал он всю страну , прошел её пешком вдоль и поперек, собрал в гербарий института тысячи видов растений. И до сих пор продолжает поиск. Подробные записи ведет он в экспедициях : записаны пройденные километры, а дальше по латыни идет перечень всех растений, которые он именно в этом месте встретил.
Однажды Шретеру пришлось идти по маршруту столетней давности. Повторяли все пройденные исследователями сто лет назад маршруты от Черного моря до Каспийского. Изучали, как изменялся химический состав растений. И все растения, в каждой местности, повторили себя – росли, как сто лет назад. Удивительное постоянство! Но вот в одном месте ботаник не обнаружил указанного в гербарии растения.
- Этого не может быть! – твердил ученый. – Здесь сто лет назад был академик Рупрехт, который собрал эти растения именно здесь!
И только утром, спустившись на веревке по скале, Алексей Иванович нашел нужные ему растения. Сейчас по перевалу прошла дорога – она и оттеснила старую флору на обрыв.
В свое время Шретер продолжил использовать родственное женьшеню растение – заманиху, и очень гордится этим, и верит в её будущее. Его аспирант Олег Журба обследовал большие площади Приморского края и обнаружил огромные заросли заманихи. Он продолжил работу Шретера и выявил биологически активные вещества не только в корне, но и в надземной части заманихи.
Лет десять назад, обследуя остров Сахалин, молодой тогда ботаник, ныне кандидат биологических наук М. Г. Пименов добрался до северной оконечности полуострова Шмидта. Работая в районе нефтяных промыслов, на самом гребне горной цепи, он нашел два редких для сахалинской флоры растения – вздутоплодник мохнатый и порезник Собрал, и два дня сто километров по бездорожью шел пешком. Химики исследователи новые растения и нашли в них в большом количестве кумарины, кислородсодержащие гетероциклические вещества. Выделили фракцию, которая обладала спазмолитической активностью. Новый препарат назвали димидин. Работала над ним кандидат медицинских наук Г. П. Шарова. Около десяти лет ушло на поиск этого лекарства и на его промышленное изготовление.
После этого М.Г Пименов занялся углубленным поиском кумаринов в растениях различных районов страны.
За годы, проведенные М. Г. Пименовым в экспедициях, им накоплен богатый материал, главным образом о зонтичных. Возвращаясь поздней осенью из экспедиций, Пименов садился за микроскоп, изучал анатомию собранных плодов, выяснил число хромосом, проводил анализы с химиками, составлял карты распространения растений и.т.д. Число признаком, по которым он обследовал растение, дошло до пятидесяти. Раньше число их не превышало десяти. Шестьдесят видов зонтичных надо было сравнить по пятидесяти признакам: морфологическим (внешним), химическим, анатомическим и другим. Вся информация оказалось столь громоздкой, что потребовала машинной обработки.
Вычисляли коэффициенты сходства растений и получали дендрограмму – схему отношений видов. Чем выше коэффициент сходства, тем ближе растения друг к другу. Сопоставляя полученные данные с химическим составом растений, М..Г. Пименов вскрыл хемосистематические закономерности.
Хемосистематика позволила внести уже кое – какие поправки в существующую систематику растений, а самое главное – дала в руки ботаникам ключ к поиску новых лекарственных растений. Например, считалось до сих пор, что два растения – жабрица и порезник – принадлежит к двум разным родам. Изуча жабрицу член-кореспондент Академии наук СССР профессор Б. К. Шишкин, который описал это растение во “флоре СССР”. Сотрудник ВИЛРА М. Г. Пименов изучил это же растение на клеточном уровне, применяя химические методы исследования. В результате жабрица и порезник были объединены в один общий род.
Помимо внесенной поправки во “флору СССР”, проведенные исследования открыли новые возможности для заготовки более дешевого и доступного лекарственного сырья. Так, используя хемосистематический метод, вместо вздутоплодника, за которым надо было ехать на остров Сахалин либо отправляться в тундру на Чукотку – в труднодоступные места, нашли другой вид вздутоплодника – сибирский, который растет в больших количествах в забайкалье.
Другой пример. Заготовители лекарственных растений были озадачены резким различием содержания алкалоидов в крестовнике ромболистном. Исследовали это растение хемосистематическим методом, собрав экземпляры из различных районов Кавказа, и установили, что в пределах одного этого вида имеются химические разновидности. Определили их распространение и рекомендовали лучшие районы для заготовок.
Ещё более детальное исследование, показало, что растение вообще неверно относят к роду крестовника. И его “перенесли” в другой род – аденостилес.
Так была внесена ещё одна поправка во “Флору СССР”.
С 1964 года в ВИЛРЕ началась работа по хемосистематике. За это время были изучены зонтичные, колючелистник (мыльный корень), копеечник, волчеягодник, шалфей и другие.
Эти исследования во многом помогли в разработке новых лекарственных препаратов, таких, как димидин, птериксин и других. Фармокологические и клинические испытания этих лекарств показали, что они обладают разносторонней биологической активностью. Появлению этих препаратов способствовал метод хемосистематики, с помощью которого были выбраны наилучшие растительные источники сырья.
РОЖДЕНИЯ ВЕЩЕСТВА
Всякое рождения торжественно. В лаборатории алкалоидов я наблюдала рождение нового алкалоида, на который здесь возлагают большие надежды, а в группе сесквитерпеновых лактонов только что выделенное новое, не известное пока никому природное соединение.
Доктор химических наук К. С. Рыбалко показала мне кристаллический порошок чуть кремоватого цвета.
- Как назовете? – совсем как о новорожденном, спрашиваю я.
- Германин, видимо, точно ещё не решили…
- Из какого растения?
- Как всегда, из сорняков.
Лаборатория работает с сорняками, старается их сделать полезными людям. С легкой руки Рыбалко за последние десять лет небывало вырос авторитет сорняков, таких, к примеру, как полынь таврическая, горчак ползучий, василек. Раньше их безжалостно уничтожали – теперь охраняют, более того, некоторые вводят в культуру, разводят в совхозах. Для полыни таврической, например, организовали заказчик.
В 1960 году К. С. Рыбалко выделила первое новое соединение из полыни таврической, которое оказалось биологически активным. Из него изготовили новый лечебный препарат тауремизин, который рекомендован фармакологическим комитетом Министерства здравоохранения СССР в широкую медицинскую практику в качестве сердечного и тонизирующего центральную нервную систему средства. Особенно ценным тауремизин бывает в экстренных случаях: при угрожающей острой недостаточности кровообращения дает быстрый эффект. Он обладает многими преимуществами перед камфарой и кофеином.
История вопроса такова.
Сесквитерпеновые лактоны очень широко распространены в растениях, особенно в семействе сложноцветных, которые составляют 1/5 часть видового состава флоры Советского Союза и занимают большие площади. Но долгое время эти вещества не были изучены, так как не поддавались выделению.
Как правило, органические вещества из растений извлекают спиртом, дихлорэтаном, бензолом, эфиром и другими растворителями, при этом их нередко подщелачивают или подкисляют.
- А что если попробовать обычной водой, без подщелачивания и подкисления? – решила Рыбалко вместе со своей помощницей Риммой Евстратовой.
Проведи эксперимент и получили чистое вещество. В дальнейшей этот метод применительно к сесквитерпеновым лактонам стал очень популярным.
За эти годы в ВИЛРЕ выявлены десятки новых природных соединений, не менее важных, но я рассказала историю тауремизина потому, что он явился в каком – то смысле вехой в истории поиска нового типа биологически активных веществ. После этого открытия новых соединений хлынули как бы лавиной.
Через год после установления структуры тауремизина в ВИЛРЕ это же вещество получили американские и индийские ученые.
- Сколько вам потребовалось бы сейчас времени, чтобы определить структуру морфина? – спрашиваю доктора химических наук М. Е. Перельсона. – Ведь на это в свое время ушло целых сто лет.
- Месяца за два установили бы, - отвечает он.- При современном уровне техники, - рассказывает Перельсон - мы можем уже искать не вещества какой – то известной группы, а брать конкретное растение, которое зарекомендовало себя в народной медицине, и находить активные начала. (Парадокс, но мы до сих пор не знаем, что является действующим началом в корне валерьяны.) Структура, конечно, прекрасна, но структурой не вылечишь, и для нас структура не самоцель – она открывает нам кое – какие сложности процессов, происходящих в растении.
Определением структуры вещества, выделенного из растения, занимается в институте опытный физик В. И. Шейченко. Строение молекул он устанавливает с помощью самых современных методов спектрального анализа, в частности ядерного магнитного резонанса. Химики и фармацевты получают “план – карту”, в которой зашифрованы свойства вещества. А зная их, ученые смогут и управлять этими свойствами.
Вот почему за миллиграммами вещества, перерабатывая тонны лекарственных растений, охотятся ученые. Им важно поймать, увидеть, найти тот образец действительно совершенен, по образу и подобию синтезировать вещество.
Поиск биологически активных веществ принципиально нового действия, новых групп соединений – так сегодня ставят задачу химики и физики ВИЛРА.
РОСТКИ ЖИЗНИ
Итак, мы узнали, как ищут лекарственные растения, как добывают из них действующие вещества. Теперь отправимся в отдел фармакологии и народной медицины. Возглавляет его доктор медицинских наук, профессор А. Д. Турова.
Тысячи народных корреспондентов у Антонины Даниловны, и все больше становится таких, которые не просят лекарства (ВИЛР лекарств не высылает), а предлагают свое какое – либо растение, либо настойку, а то и целый “БУКЕТ ТРАВ”. Присылают в конвертах и посылках свои целебные травы и рецепты. И надо отдать должное институту: здесь к народной медицине относятся с глубоким почтением.
Неизвестные травы берут на проверку и, если они оказываются действительными, ведут их углубленное изучение, а иногда и рекомендуют как лечебные препараты, через фармкомитет Министерства здравоохранения СССР.
Мы сидим в кабинете у Антонины Даниловны. Постоянно звонит телефон, спрашивают, предлагают… Кто – то сообщил новость: какой – то инженер – механик лечит одну из форм рака черными гладиолусами. Признаться, у меня это вызвало улыбку. А Антонина Даниловна рассудительно ответила:
- Что ж, вполне может быть, что они как – то действуют – там есть сапонины. Дайте адрес, пусть напишет нам…
Идем с Антониной Даниловой по коридорам отдела, за каждой дверью идет испытание нового лекарственного средства - на лягушках. У животных искусственно вызывают то или иное заболевание, а потом лечат его с помощью препарата, изготовленного из трав.
- В первую очередь работа идет с теми веществами, которые нужны для лечения самых тяжелых заболеваний, - рассказывает А. Д. Турова. – Большая работа была проведена по изучению сердечных гликозидов. Очень важное для страны событие – открытие отечественного строфантина. У нас в институте препарат прошел успешные фармакологические испытания. Сегодня задача – быстро создать сырьевую базу для этого ценного лекарства.
Близка по своей структуре к сердечным гликозидов группа стероидных соединений. В лаборатории проведены испытания стероидных сапонинов. У подопытных кроликов вызывали искусственно атеросклероз, а затем проводили курс лечения новым веществом, которое оказалось эффективным. Это же подтвердили клинические испытания. Препарат снижает в крови количество холестерина, улучшает память, нормализует сон.
Впервые были такие проведены фармакологические испытания соласодина. Получены такие данные: по своему противовоспалительному действие соласодин не уступает кортизону, зато его гормональное действие слабее, чем у кортизона. Сейчас уже этот препарат применяется при лечении ревматических и других заболеваний.
И всюду идет поиск. В одном кабинете ищут средство от диабета, в другом – препараты, понижающие содержание азота в крови, в третьем испытывают антиспазматические вещества:
У каждого из работающих в ВИЛРЕ есть свое любимые растение. Есть оно и у А. Д. Туровой. Недавно на ученом совете она сказала:
- Я уверена, что пыльца кукурузы будет со временем “настольным препаратом”.
Над пыльцой работали многие. Были предложения применить пыльцу кукурузы в смеси с медом и другие рецепты. Но в ВИЛРЕ отказались от непосредственного применения пыльцы по той причине, что она имеет мелкие шипики, которые оказывают вредное действие на организм. Из пыльцы кукурузы, собранной Украинской зональной станцией, в институте изготовили вытяжку, которая при испытаниях дала хорошие результаты.
Опыты по заданию Туровой ставит научный сотрудник И. П. Романюгин. Выявлены несколько полезных свойств вытяжки этой пыльцы. Исследования продолжаются.
- А у вас есть свой препарат? Спрашиваю А. Д. Турова.
- Есть много их, один из последних – соланин.
- Из ростков картофеля, - отвечает она .
С незапамятных времен лечились в народе горячим картофелем: подышать над картошкой, а то и, разрезав её, посадить на нос – и простуды как не бывало. Антонину Даниловну заинтересовало, что же все таки является действующим веществом в картофеле. Она предложила исследовать его. Выделили индивидуальное соединение – соланин, стали его испытывать на животных. И вдруг результаты: оно оказалось очень активным противоаллергическим средством. В Институте уха, горла, носа кандидат медицинских наук врач С. Н. Голубева провела клинические испытания соланина и получила весьма обнадеживающие данные.
Однако вопрос с сырьем для производства соланина встретил большие трудности.
За много – много веков народная медицина познала лечебные свойства картофеля. Но только теперь стало известно, какое вещество в нем “работает”. Не одна такая неожиданность откроется нам, когда химиками будут сполна исследованы многие блюда русской национальной пищи с её щами и кислой капусты, редькой и квасом, хреном и яблоками, моченными и с солодковым корнем, рябиной, брусникой. Вероятно, ещё во многих из этих вкусных блюд будут найдены новые действующие целебные вещества.
Ростки картофеля, пальца кукурузы, семена лимонника – во всем этом заложена будущая жизнь. Не потому ли и ищут целебные свойства именно в этих ростках жизни?