Качественный состав фенольных соединений листьев растений Rhodiola rosea L., интродуцированных в условиях Московской области

Актуальность. Rhodiola rosea L., многолетнее травянистое растение семейства Crassulaceae, корни и корневища которого характеризуются присутствием разнообразных биологически активных соединений. Данный вид включен в Государственную фармакопею Российской Федерации. Лекарственные препараты, полученные из корней R. rosea, широко применяют в качестве адаптогенов, общетонизирующих и антистрессовых средств. В отличие от корней, биологически активные соединения листьев R. rosea исследованы в меньшей степени. На территории ботанического сада лекарственных растений ФГБНУ ВИЛАР произрастает интродуцированная популяция R. rosea. Изучается возможность культивирования данного вида в условиях Московской области.

Материал и методика. Целью нашей работы было изучение состава фенольных соединений листьев R. rosea из биоколлекции ФГБНУ ВИЛАР с использованием ультра-эффективной жидкостной хроматографии. Экстракцию проводили 80% ацетоном. Для качественного анализа фенольных соединений использовали ультра-эффективную жидкостную хроматографическую систему в комбинации с фотодиодным и масс-спектрометрическим детекторами. Идентификацию проводили по данным УФ- и масс-спектрометрии.

Результаты. В результате проведенного УЭЖХ-ДД-МС анализа в листьях R. rosea были обнаружены пики 20 фенольных соединений, из них 19 соединений были предварительно идентифицированы. В экстракте листьев содержалось восемь фенольных соединений из группы галлоил-глюкоз (три изомера моногаллоил-глюкозы, тригаллоил-глюкоза, два изомера тетрагаллоил-глюкозы, два изомера пентагаллоил-глюкозы), два соединения, относящиеся к галлотаннинам (два изомера гексагаллоил-глюкозы), пять флавоноидов (четыре производных гербацетина и одно госсипетина), фенольные кислоты (кофеоил-яблочная и феруловая кислоты), а также арбутин и эскулетин. Показано, что биологически активные вещества R. rosea, дают перспективу использования листьев в качестве сырья, для разработки препаратов растительного происхождения противовоспалительного, противовирусного и противоопухолевого действия.

1. Alperth F., Turek I., Weiss S., Vogt D., Bucar F. Qualitative and quantitative analysis of different Rhodiola rosea rhizome extracts by UHPLCDAD-ESI-MSn. Scientia Pharmaceutica. 2019;87(2):8. https://doi.org/10.3390/scipharm87020008

2. Dorogina O.V., Kuban I.N., Achimova A.A., Williams N., Lashchinskiy N.N., Zhmud E.V. Morphometric characteristics and genetic issr marker variability in Rhodiola rosea L. (Crassulaceae) in different ecological and geographic conditions in the Altai Republic. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(20):15224. https://doi.org/10.3390/ijms242015224

3. Bernatoniene J., Jakstas V., Kopustinskiene D. M. Phenolic compounds of Rhodiola rosea L. as the potential alternative therapy in the treatment of chronic diseases. International journal of molecular sciences. 2023;24(15):12293. https://doi.org/10.3390/ijms241512293

4. Petsalo A., Jalonen J., Tolonen A. Identification of flavonoids of Rhodiola rosea by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 2006;1112(1-2):224-231. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2005.11.056

5. Адамов Г.В., Анели Д.Н., Антоненко М.С. и др. Атлас лекарственных растений России. Изд. 2-е перераб. и дополненное. М.: Наука, 2021. С. 446-449. https://elibrary.ru/dqvikr

6. Zakharenko A.M. Razgonova M.P., Pikula K.S., Golokhvast K.S. Simultaneous determination of 78 compounds of Rhodiola rosea extract by supercritical CO2-extraction and HPLC-ESI-MS/MS spectrometry. Biochemistry Research International. 2021;2021. https://doi.org/10.1155/2021/9957490

7. Государственная Фармакопея Российской Федерации XIV изд. - М., 2018 [Электронный ресурс]. URL: https://pharmacopoeia.ru/gosudarstvennaya-farmakopeya-14-izdaniya (дата обращения: 20.02.2024).

8. Zomborszki P.Z., Kúsz N., Csupor D., Peschel W. Rhodiosin and herbacetin in Rhodiola rosea preparations: additional markers for quality control. Pharmaceutical biology. 2019;57(1):295-305. https://doi.org/10.1080/13880209.2019.1577460

9. Li Y., Pham V., Bui M. Song L., Wu C., Walia A., Uchio E., Smith-Liu F., Zi X. Rhodiola rosea L.: an herb with anti-Stress, anti-Aging, and immunostimulating properties for cancer chemoprevention. Current pharmacology reports. 2017;(3):384-395. https://doi.org/10.1007/s40495-017-0106-1

10. Pu W. L., Zhang M. Y., Bai R. Y., Sun L. K., Li W. H., Yu Y. L., Zhang Y., Song L., Wang Z. X., Peng Y. F., Shi H., Zhou K., Li T. X. Anti-inflammatory effects of Rhodiola rosea L.: A review. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2020;(121):109552. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2019.109552

11. Sist P., Tramer F., Lorenzon P., Urbani R., Vrhovsek U., Bernareggi A., Sciancalepore M. Rhodiola rosea, a protective antioxidant for intense physical exercise: An in vitro study. Journal of Functional Foods. 2018;(48):27-36. https://doi.org/10.1016/j.jff.2018.06.022

12. Nikolaichuk H., Typek R., Gnat S., Studziński M., Choma I. M. Effectdirected analysis as a method for quality and authenticity estimation of Rhodiola rosea L. preparations. Journal of Chromatography A. 2021;(1649):462217. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2021.462217

13. Tang Y., Friesen J. B., Nikolić D. S., Lankin D. C., McAlpine J. B., Chen S.-N., Pauli G. F. Tandem of countercurrent separation and qHNMR enables gravimetric analyses: absolute quantitation of the Rhodiola rosea metabolome. Analytical Chemistry. 2021;93(34):11701–11709. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c01554.

14. Chiang H.M., Chen H.C., Wu C.S., Wu P.Y., Wen K.C. Rhodiola plants: chemistry and biological activity. Journal of Food and Drug Analysis. 2015;23(3):359-369. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2015.04.007

15. Polumackanycz M., Konieczynski P., Orhan I.E., Abaci N., Viapiana A. Chemical composition, antioxidant and anti-enzymatic activity of golden root (Rhodiola rosea L.) commercial samples. Antioxidants. 2022;11(5):919. https://doi.org/10.3390/antiox11050919

16. Marchev A.S., Aneva I.Y., Koycheva I.K., Georgiev M.I. Phytochemical variations of Rhodiola rosea L. wild-grown in Bulgaria. Phytochemistry Letters. 2017;(20):386-390. https://doi.org/10.1016/j.phytol.2016.12.030.

17. Olennikov D.N., Chirikova N.K. New metabolites of Rhodiola rosea L. glycosides of herbacetin and gossypetin. Chemistry of Natural Compounds. 2022;58(6):1014-1020.

18. Olennikov D.N., Chirikova N.K., Vasilieva A.G., Fedorov I.A. LC-MS profile, gastrointestinal and gut microbiota stability and antioxidant activity of Rhodiola rosea herb metabolites: A comparative study with subterranean organs. Antioxidants. 2020;9(6):526. https://doi.org/10.3390/antiox9060526

19. Dong T., Liu H., Sha Y., Sun L. A comparative study of phytochemical metabolites and antioxidant properties of Rhodiola. Arabian Journal of Chemistry. 2023;16(1):104420. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2022.104420

20. Савченко О.М., Бабаева Е.Ю. Изучение фенологии и семенной продуктивности растений родиолы розовой в Центральном районе Нечерноземной зоны РФ. Юг России: экология, развитие. 2021;16(1):26-35. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2021-1-98-109 https://elibrary.ru/bnphsy

21. Савченко О. М., Цыбулько Н.С. Экзогенная регуляция биопродуктивности родиолы розовой (Sedum roseum (L.) Scop.). Агрохимический вестник. 2021;(3):52-56. https://doi.org/10.24412/1029-2551-2021-3-011 https://elibrary.ru/ovuopn

22. Brinckmann J.A., Cunningham A.B., Harter D.E.V. Running out of time to smell the roseroots: Reviewing threats and trade in wild Rhodiola rosea L. Journal of Ethnopharmacology. 2021;(269):113710. https://doi.org/10.1016/j.jep.2020.113710

23. Савченко О.М. Эффективность микроудобрений для повышения семенной продуктивности и качества семян родиолы розовой в зависимости от условий сезона вегетации. Аграрная Россия. 2020;(2):7- 10. https://doi.org/10.30906/1999-5636-2020-2-7-10

24. Савченко О.М., Цыбулько Н.С., Саматадзе Т.Е. Сравнительное изучение представителей различных популяций вида Sedum roseum (L.) Scop. при возделывании в культуре. Юг России: экология, развитие. 2023;18(2(67)):21-32. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2023-2- 21-32 https://elibrary.ru/dzcjyo

25. Engstrom M.T., Palijarvi M., Salminen J. P. Rapid fingerprint analysis of plant extracts for ellagitannins, gallic acid, and quinic acid derivatives and quercetin-, kaempferol-and myricetin-based flavonol glycosides by UPLC-QqQ-MS/MS. Journal of agricultural and food chemistry. 2015;63(16):4068-4079. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b00595

26. Wishart D.S., Feunang Y.D., Marcu A., Guo A. C., Liang K., VázquezFresno R., Scalbert A. HMDB 4.0: the human metabolome database for 2018. Nucleic acids research. 2018;46(D1):D608-D617. https://doi.org/10.1093/nar/gkx1089

27. Van Diermen D., Pierreclos M., Hostettmann K. Antioxidant phenolic compounds from Sedum dasyphyllum L. Planta Medica. 2009;75(09):PJ49. https://doi.org/10.1055/s-0029-1234854

28. Bhardwaj A.K. Singh B., Kaur K., Roshan P., Sharma A., Dolker D., Naryal A., Saxena S., Pati P.K., Chaurasia O.P. In vitro propagation, clonal fidelity and phytochemical analysis of Rhodiola imbricata Edgew: a rare trans-Himalayan medicinal plant. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC). 2018;135:499-513. https://doi.org/10.1007/s11240-018-1482-x

29. Xu T., Lv C., Lu J. The fingerprint and flavonoids contents by HPLC and the UPLC-DAD-Q-TOF-MS analysis of Sedum aizoon L. 多酚. 2019;1(1):23-32.

30. Moilanen J., Sinkkonen J., Salminen J. P. Characterization of bioactive plant ellagitannins by chromatographic, spectroscopic and mass spectrometric methods. Chemoecology. 2013;(23):165-179. https://doi.org/10.1007/s00049-013-0132-3

31. Okuda T., Ito H. Tannins of constant structure in medicinal and food plants—hydrolyzable tannins and polyphenols related to tannins. Molecules. 2011;16(3):2191-2217. https://doi.org/10.3390/molecules16032191

32. He H.F. Recognition of gallotannins and the physiological activities: from chemical view. Frontiers in Nutrition. 2022;(9):888892. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.888892

33. Vu T.T., Kim J.C., Choi Y.H., Choi G.J., Jang K.S., Choi T.H., Yoon T.M., Lee S.W. Effect of gallotannins derived from Sedum takesimense on tomato bacterial wilt. Plant disease. 2013;97(12):1593-1598. https://doi.org/10.1094/PDIS-04-13-0350-RE

34. Ma C., Zhao X., Wang P., Jia P., Zhao X.F., Xiao C.N., Zheng X.H. Metabolite characterization of Penta-O-galloyl-β-D-glucose in rat biofluids by HPLC-QTOF-MS. Chinese Herbal Medicines. 2018;10(1):73-79. https://doi.org/10.1016/j.chmed.2018.01.002

35. Torres-León C., Ventura-Sobrevilla J., Serna-Cock L., AscacioValdés J.A., Contreras-Esquivel J., Aguilar C.N. Pentagalloylglucose (PGG): A valuable phenolic compound with functional properties. Journal of Functional Foods. 2017;(37):176-189. https://doi.org/10.1016/j.jff.2017.07.045

36. Wen C., Dechsupa N., Yu Z., Zhang X., Liang S., Lei X., Xu T., Gao X., Hu Q., Innuan P., Kantapan J., Lü M. Pentagalloyl Glucose: A Review of Anticancer Properties, Molecular Targets, Mechanisms of Action, Pharmacokinetics, and Safety Profile. Molecules. 2023;28(12):4856. https://doi.org/10.3390/molecules28124856

37. Chen R.H., Yang L.J., Hamdoun S., Chung S.K., Lam C.W.-K., Zhang K.X., Guo, X., Xia, C., Law B.Y.K., Wong V.K.W. 1,2,3,4,6- Pentagalloyl Glucose, a RBD-ACE2 Binding Inhibitor to Prevent SARS-CoV-2 Infection. Frontiers in Pharmacology. 2021;12:634176. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.634176

38. Hwang J. K., Kong T. W., Baek N. I., Pyun, Y. R. α-Glycosidase inhibitory activity of hexagalloylglucose from the galls of Quercus infectoria. Planta Medica. 2000;66(03):273-274. https://doi.org/10.1055/с-2000-8569

39. Sylla T., Pouységu L., Da Costa G., Deffieux D., Monti J. P., Quideau S. Gallotannins and Tannic Acid: First Chemical Syntheses and In Vitro Inhibitory Activity on Alzheimer’s Amyloid β-Peptide Aggregation. Angewandte Chemie International Edition. 2015;54(28):8217-8221. https://doi.org/10.1002/anie.201411606

40. Mizuno T., Uchiyama N., Tanaka S., Nakane T., Devkota H. P., Fujikawa K., Kawahara N., Iwashina T. Flavonoids from Sedum japonicum subsp. oryzifolium (Crassulaceae). Molecules. 2022;27(21):7632. https://doi.org/10.3390/molecules27217632

41. Iwashina T., Nakane T., Devkota H. P. Flavonoids from the leaves and stems of Rhodiola ishidae (Crassulaceae). Biochemical Systematics and Ecology. 2023;(107):104622. https://doi.org/10.1016/j.bse.2023.104622

42. Olennikov D. N., Chirikova N. K. New flavonol glycosides from Rhodiola quadrifida. Chemistry of Natural Compounds. 2020;(56):1048-1054. https://doi.org/10.1007/s10600-020-03224-7

43. Wei X., Zhao Z., Zhong R., Tan X. A comprehensive review of herbacetin: From chemistry to pharmacological activities. Journal of ethnopharmacology. 2021;(279):114356. https://doi.org/10.1016/j.jep.2021.114356

44. Dong X., Guo Y., Xiong C., Sun L. Evaluation of two major Rhodiola species and the systemic changing characteristics of metabolites of Rhodiola crenulata in different altitudes by chemical methods combined with UPLC-QqQ-MS-based metabolomics. Molecules. 2020;25(18):4062. https://doi.org/10.3390/molecules25184062

45. Yue H., Wang L., Jiang S., Banma C., Jia W., Tao Y., Zhao X. Hypoglycemic effects of Rhodiola crenulata (HK. f. et. Thoms) H. Ohba in vitro and in vivo and its ingredient identification by UPLCtriple-TOF/MS. Food & Function. 2022;139(3):1659-1667. https://doi.org/10.1039/D1FO03436G