Растительные ресурсы, 2022, T. 58, № 2, стр. 111-123

Биологически активные вещества B. serrata

Проведенный анализ показал, что в различных компонентах B. serrata (масле, камеди и смоле) содержится широкий спектр биологически активных веществ (БАВ), таких как моно-, сескви-, ди- и тритерпены, пента- и тетрациклические тритерпеновые кислоты [8–11, 26]. Фитохимический состав олео-камедь-смолы B. serrata зависит от ботанического происхождения [8] и содержит 30–60% смолы, 5–10% эфирных масел, растворимых в органических растворителях. Остальная часть приходится на моносахариды (~65% арабинозы, галактозы, ксилозы), растворимые в воде. Смолы имеют приятный аромат из-за присутствия эфирных масел, что объясняет их коммерческое значение [10].

Гидродистиллят B. serrata представляет собой бесцветное масло. В его состав входят моно-, сескви- и дитерпены. Монотерпены представлены α-туйеном (12.0%), α-пиненом (8.0%), сабиненом (2.2%), β-пиненом (0.7%), мирценом (3.8%), α-фелландреном (1.0%), p-цименом (1.0%), лимоненом (1.9%), линалоолом (0.9%), перилленом (0.5%) [11]. Монотерпены составляют более 80% состава эфирных масел и представляют особый класс терпенов, состоящий из двух изопреновых звеньев с молекулярной формулой С₁₀Н₁₆ [12]. Как известно, они проявляют несколько видов биологической активности. Среди них противовоспалительная, антиоксидантная, антибактериальная, противогрибковая, противоопухолевая, обезболивающая, гастро- и нейропротекторная, анксиолитическая и противовирусная [12–24].

Среди сесквитерпенов (15C) были выявлены гермакрен D (2.0%) и кессан (0.9%). Класс дитерпенов включает цембрен (0.5%) и цембренол (1.9%). Кроме того, из эфирного масла B. serrata были выделены и идентифицированы монотерпен 5,5-диметил-1-винилбициклогексан (2.0%) и два дитерпеноидных компонента – м-камфорен (0.7%) и п-камфорен (0.3%) [11].

Сравнительный анализ состава эфирного масла листьев и олео-камедной смолы показал, что процентное содержание большинства монотерпенов в листьях значительно больше, чем в ладане. Так п-цимола в листьях – 2.2% против 1.0% в ладане, лимонена – 3.9% против 1.9%, α-туйена – 32.0% против 12.0%, α-фелландрена – 5.6% против 1.0%. Но для двух веществ справедливо обратное соотношение в листьях и смоле: α-пинена и метилхавикола в листьях соответственно 2.5 и 5.0%, а в живице – 8.0 и 11.6% [11, 14]. Основным компонентом эфирного масла камедь-смолы B. serrata был α-пинен, составляющий примерно 45% [11], в то время как в листьях основным веществом является α-туйен (32%) [14] (табл. 1).

Содержание водорастворимой камеди в олео-камедь-смоле составляет 21–22% (полисахаридная фракция). Четыре различных типа протеогликанов и гликопротеинов были идентифицированы в продуктах олео-камедь-смолы. Основными компонентами (32–56%) водорастворимых полимерных веществ являются арабиногалактановые белки. В боковых цепях присутствуют уроновые кислоты, глюкуроновая кислота (9 мол. %) и терминальная 4-О-метилглюкуроновая кислота (13–26 мол. %), а также арабиноза (2–14 мол. %). В полимерной группе наблюдается высокое содержание фруктозы, маннозы и глюкозамина, что свидетельствует о наличии гликопротеинов. Углеводная часть нейтральных протеогликанов первой группы состоит в основном из L-арабинозы (около 90 мол. %) и D-галактозы (8 мол. %). В белковой части преобладают аминокислоты гидроксипролин (около 50 мол. %) и серин (около 20 мол. %). Основным отличием камеди B. carterii и B. serrata является более высокое содержание белков (22%) в камеди B. serrata по сравнению с B. carterii (6%) [11].

Смолистая часть B. serrata содержит монотерпены (α-туйен), дитерпеновый спирт – серратол, тритерпены (такие как α- и β-амирины), пентациклические тритерпеновые кислоты (босвеллиевые кислоты), тетрациклические тритерпеновые кислоты – 3-оксо-тирукалловую, 3-ацето-тирукалловую, 3-гидрокси-тирукалловую [6, 10, 11]. Иммуномодулирующее действие было обнаружено у тритерпеноидов, выделенных из смолы босвеллии, принадлежащих к лупановым, урсановым (α-амирины), олеанановым (β-амирины) и тирукалловым скелетам (босвеллиевые кислоты) [11].

Кроме того, босвеллия содержит лупеоловую и ацетил-лупеоловую кислоты, ацетат инценсола, оксид инценсола и оксид изоинценсола. Однако здесь следует подчеркнуть разницу между компонентным составом двух видов из семейства босвелиевых. Из данных хромато-масс-спектрометрического анализа следует, что присутствие инценсола, его ацетата и октилацетата типично для вида B. carterii, а B. serrata показывает пики m-, p-камфорена и цембренола (серратола) [14, 28, 29]. Основными компонентами B. carterii являются α-пинен, лимонен и β-кариофиллен. Доминирующим летучим веществом в экстракте B. serrata является α-туйен (11.7%) [11].

Высшие терпеноиды составляют основную долю (25–35%) олео-камедь-смолы [9]. Как B. serrata, так и B. carterii содержит множество различных БАВ, но наиболее активны среди них шесть кислот – α- и β-босвеллиевые кислоты (β-A и α-А), ацетил-α- и β-босвеллиевые кислоты (ABA), 11-кето-β-босвеллиевая кислота (KBA) и 3-О-ацетил-11-кето-β-босвеллиевая кислота (AKBA), которые проявили способность к ингибированию ферментов, участвующих в воспалении [26]. 11-кето-β-босвеллиевую кислоту (KBA) и ацетил-11-кето-β-босвеллиевую кислоту (AKBA) рассматривали в качестве основных активных веществ, и было продемонстрировано несколько механизмов их действия: ингибирование 5-липоксигеназы (5-LO), снижение уровня цитокинов (интерлейкинов и TNF-α), снижение активности системы комплемента и лейкоцитарной эластазы, снижение образования активных форм кислорода и Р-селектин-опосредованного рекрутирования лейкоцитов. Однако другие компоненты олео-камедной смолы, такие как β-босвеллиевая кислота, были предложены в качестве противовоспалительных средств, действующих через ингибирование сериновой протеазы катепсина-G и микросомального простагландина E-синтазы [8].

Гуминовые смолы различных видов босвеллии различаются по содержанию босвеллиевой кислоты. В то время как олео-камедь-смола индийского ладана (B. serrata) содержит довольно близкие количества KBA (3.0–4.7%) и AKBA (2.2–2.9%), олео-камедь-смола африканского ладана (B. carterii) содержит меньше KBA (0.5%), чем AKBA (3.9%) [25, 27].

Биологическая активность и содержание многих изолированных компонентов олео-камедь-смолы была изучена в многочисленных исследованиях [12–24] (табл. 1). Тем не менее фармакологический потенциал большого числа веществ все еще неизвестен. Среди таких веществ α-туйен, периллен, гермакрен Д, кессан, цембрен А, цембренол, м-камфорин, п-камфорин, β-босвеллинол, октилацетат и серратол. Следует подчеркнуть, что содержание определенных веществ в смоле босвеллии зависит от места произрастания и конкретного образца. Исходя из этого данные, полученные в различных исследованиях, значительно расходятся, что делает затруднительным объективную сравнительную оценку содержания БАВ в ладане босвеллии.

Фармакологическая активность

Босвеллиевые кислоты (БК) получают из камедь-смолы представителей рода Boswellia. Различные доклинические и клинические исследования показали, что они обладают значительным потенциалом в лечении хронических воспалительных заболеваний, таких как астма, артрит, отек головного мозга, хронические заболевания кишечника, хронический болевой синдром и др. [6, 11, 26, 34–37].

Фармакологическая активность БК обусловлена их способностью вызывать противовоспалительный, антибактериальный, отхаркивающий, анксиолитический, нейропротекторный, обезболивающий, иммуномодулирующий, транквилизирующий, антигиперлипедемический эффекты и др. [6, 8–11, 26, 30]. Они могут модулировать различные мишени, такие как ферменты, факторы роста, киназы и факторы транскрипции, а также рецепторы, которые позволяют стимулировать апоптоз, остановку клеточного цикла и т. д. Он также может ингибировать различные сигнальные пути, связанные с выживанием клеток, пролиферацией и метастазированием [6, 8–11, 14, 37] (рис. 1).

Рис. 1.

Фенотипические изменения при лечении олибанумом и его ингредиентами. Fig. 1. Phenotypic changes under treatment with frankincense and its ingredients.

В течение последних десятилетий многие авторы исследовали механизмы действия экстрактов босвеллии, связанные с воспалительным процессом. Исследования на животных показали, что прием обезжиренного спиртового экстракта босвеллии снижает полиморфноядерную инфильтрацию и миграцию лейкоцитов, а также первичный синтез антител и приводит к почти полному ингибированию классического пути комплемента [10, 30]. Исследования in vitro показали, что группа пентациклических тритерпеноидных соединений и их ацетилированные производные ингибируют биосинтез лейкотриенов – метаболитов арахидиновой кислоты, провоспалительных продуктов 5-липоксигеназы [6]. Кроме того, наблюдали, что AKBA является естественным ингибитором фактора транскрипции NF-κB, присутствие которого является предпосылкой для образования или действия цитокинов и хемокинов, участвующих в воспалительных реакциях [8, 31].

В литературе упоминается, что экстракт босвеллии оказывает как модулирующее, так и ингибирующее действие на иммунную систему дозозависимым образом. Beghelli D. с соавт. [30] обобщили имеющиеся данные и пришли к выводу, что низкие концентрации БК усиливают стимулированную пролиферацию лимфоцитов, тогда как более высокие концентрации ингибируют ее.

Противовоспалительная и противоартритная активность были протестированы на моделях каррагинан-индуцированного и микобактериального адъювантного артрита лапы у крыс. Лечение экстрактом олео-камедь-смолы вызывало уменьшение отека лапы крысы как при пероральном, так и при внутрибрюшинном введении. Противовоспалительный эффект был одинаково хорошо выражен на обеих моделях по сравнению с введением фенилбутазона.

In vivo изучено влияние нестероидного противовоспалительного препарата на основе смолы B. serrata на метаболизм гликозаминогликанов (ГАГ) у самцов крыс-альбиносов. Эффект БК был сопоставлен с действием кетопрофена. Значительное снижение биосинтеза ГАГ наблюдали у крыс, получавших все эти препараты. Содержание ГАГ было снижено в группе, получавшей кетопрофен, в то время как в группах, получавших БК или смолу содержание ГАГ оставалось неизменным.

Куркумин из Curcuma longa L. и камедная смола B. serrata были изучены в ряде экспериментов in vitro с целью выяснения механизма их противовоспалительного действия. Куркумин ингибировал активность 5-липоксигеназы (5-LO) в перитонеальных нейтрофилах крыс, а также активность 12-липоксигеназы и циклооксигеназы (COX) в тромбоцитах человека. В системе свободного перекисного окисления клеток куркумин проявлял выраженную антиоксидантную активность. БК ингибировали синтез лейкотриенов через 5-LO, но не влияли на активность 12-LO и COX. Кроме того, БК не нарушали перекисное окисление арахидоновой кислоты железом и аскорбатом. Полученные данные свидетельствуют о том, что БК являются специфическими, не редокс-ингибиторами синтеза лейкотриенов, либо непосредственно взаимодействующими с 5-LO, либо блокирующими ее транслокацию.

Среди БК наиболее эффективными являются KBA (11-кето-бета-босвеллиевая кислота) и AKBA (3-О-ацетил-11-кето-бета-босвелловая кислота). Было сообщено, что наличие карбоновой группы и 11-кето-группы имеет решающее значение для ингибирующего влияния на 5-LO – ключевой фермент биосинтеза лейкотриенов [6].

Простагландин PG E2 играет ключевую роль в воспалении и боли, а микросомальная синтаза-1 простагландина Е (mPGES1) рассматривается как потенциальная цель для разработки противовоспалительных терапевтических средств. Путь биосинтеза PG E2 включает высвобождение арахидиновой кислоты из мембранных фосфолипидов с последующим преобразованием через COX-1 и -2 в PGH2. Затем происходит его изомеризация в PG E2 синтазами (PGES), которые индуцируются провоспалительными стимулами, такими как интерлейкин-1β (IL-1β) или липополисахарид (LPS). Таким образом, воспаление, боль, лихорадка тесно связаны с повышенным образованием PG E2, происходящим из-за активации mPGES1. В моделях на клетках карциномы легкого человека и каррагенан-индуцированного плеврита у крыс было показано, что БК были прямыми ингибиторами mPGES1, в частности, β-босвеллиевая кислота была высокоэффективной in vitro и in vivo. Снижение PGE2 является результатом избирательного ингибирования превращения PGH2 в PGE2 путем влияния БК на mPGES1, а не на COX-2 [32].

Недавнее рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование продемонстрировало, что пероральный прием экстракта (BSE), содержащего AKBA и BA (3-ацетил-11-кето-β-босвеллиевую кислоту и β-босвеллиевую кислоту), значительно улучшал физическую активность у пациентов с диагностированным впервые или нелеченным ОА коленного сустава. В общей сложности 48 пациентов с ОА коленного сустава были рандомизированы и распределены в группы BSE и плацебо для вмешательства. Пациенты принимали BSE или плацебо в течение 120 дней. Результаты испытаний показали, что лечение BSE значительно улучшило физическое состояние пациентов за счет уменьшения боли и скованности. Кроме того, рентгенологическая оценка показала, что BSE способствовал увеличению суставной щели и уменьшил образование остеофитов по сравнению с плацебо. Еще одним фактом, подтверждающим клиническую эффективность, было то, что лечение BSE, включающее 30% AKBA и BA, значительно снижало уровень С-реактивного белка по сравнению с группой плацебо [33].

Обзор результатов исследований компонентного состава и биологической активности олео-камедной смолы Boswellia serrata показал, что на экспериментальных моделях заболеваний у животных индийский ладан и его активные вещества проявили благотворное воздействие на течение воспалительных заболеваний. Подробные резюме и классификация результатов изложены в литературе [6, 11, 26, 34].

Босвеллиевые кислоты и другие терпены олео-камедной смолы B. serrata являются перспективными биологически активными веществами для лечения широкого спектра заболеваний – в первую очередь воспалительных. Высокая противовоспалительная активность босвеллиесых кислот доказана как в условиях in vitro, так и in vivo. Эти данные дают основу для обоснования проведения дальнейших исследований, а также указывают на важность и актуальность изучения мишеней и механизмов действия БАВ Boswellia serrata при различных заболеваниях.