Почему сосновая хвоя полезна против вредных бактерий
Про антибактериальный эффект эфирных масел хвои известно уже давно (именно поэтому гулять в сосновом лесу и дышать его воздухом считается чрезвычайно полезным). Однако в хвое содержится всего 0,3—0,5 % таких масел. В то же время в ней присутствуют нелетучие вещества, которые можно выделять экстракцией в гораздо большем количестве. Они не являются компонентами эфирных масел, не испускаются растениями в воздух, и в целом науке известно об их составе и свойствах гораздо меньше.
Объектами изучения в новом исследовании выступила хвоя двух видов — сосны Армана (лат. Pinus armandii), названной в честь ботаника Армана Давида, и сосны кантонской (Pinus kwangtungensis). Если первый из них довольно распространен и широко используется в промышленности, то второй — более редкий и практически не изучен в химическом аспекте.
Ученые извлекли из хвои экстракт для дальнейшего изучения. Сотрудники НИОХ СО РАН исследовали их состав, а биологи из ФИЦ «ИЦиГ СО РАН» проверяли антимикробную активность на бактериальных моделях. Бактерии были специально подобраны разные — грамположительные (сенная палочка, лат. Bacillus subtilis) и грамотрицательные (лат. Serratia marcescens). Они отличаются друг от друга строением клеточных мембран.
Термин «грамположительные и грамотрицательные бактерии» ввел в науку датский ученый Грам. Использовав при окрашивании микроорганизмов специальный краситель генцианвиолет, биолог заметил, что одна группа микроорганизмов поддается окраске (и они получили название грамположительные), а другая — нет (грамотрицательные). Позже ученый выяснил, что причиной этому стали отличия в строении клеточной стенки. У первых ее толщина довольно высока. Патогенные грамположительные бактерии представлены стафилококками, стрептококками, а кроме того, возбудителями таких опасных недугов как газовая гангрена, столбнячная инфекция, сибирская язва.
Патогенные грамотрицательные бактерии вызывают венерические болезни (гонорею, сифилис, хламидийные инфекции), проблемы с дыханием, менингит, нарушения пищеварения или язвенную болезнь желудка. Их более тонкая, чем у грамположительных, стенка является, тем не менее, более прочной. Грамотрицательные микроорганизмы сложнее поддаются атаке антител и более устойчивы к воздействию антибиотиков.
В эксперименте сибирских ученых действие экстрактов из хвои проверялось пока только на непатогенных и условно патогенных бактериях — тех, которые присутствуют в нашей обычной окружающей среде. Болезнетворные организмы требуют особых мер безопасности, и работать с ними на данном этапе не имело смысла (поскольку ученые не были уверены, можно ли ждать какого-либо эффекта).
«Результаты нашего исследования оказались несколько необычными: при воздействии экстрактов и их частей экстрактов на грамотрицательные бактерии, количество последних становилось меньше, и они замедляли свой рост. У грамположительных же бактерий в некоторых случаях рост даже немного ускорялся», — говорит Александр Шпатов. Итоги работы опубликованы в журнале Chemistry & Biodiversity.
Вероятно, стимулирование роста грамположительных бактерий является кратковременным эффектом: находясь в стрессовом состоянии и пытаясь выжить, они мобилизуют все свои внутренние силы на борьбу с угрозой и начинают более интенсивно размножаться. Возможно, при большей концентрации экстрактивных веществ из хвои сосен грамположительные бактерии также будут угнетены. Однако пока это лишь только гипотеза, которую необходимо подтвердить или опровергнуть в ходе будущих экспериментов. Не исключено, что у грамположительных бактерий существуют и какие-то внутриклеточные механизмы, позволяющие превращать вредные для них вещества в менее токсичные или «откачивать» их обратно в окружающую среду.
Какие именно из нескольких десятков веществ, входящих в состав экстрактов сосновых игл, ответственны за антибактериальное воздействие, тоже пока непонятно. «Исследование находится на начальном этапе. Мы изучили суммарные экстракты из хвои и части экстрактов, содержащие кислотные и некислотные компоненты, но еще не дошли до индивидуальных веществ, которые обуславливают описанную биоактивность. Это предстоит сделать в дальнейшем, — комментирует ученый. — Возможно, здесь имеет место синергия — то есть сочетание разных веществ оказывает более сложное воздействие на жизнедеятельность бактерий, чем каждое из них в отдельности».
По словам ученого, более сильные антибактериальные эффекты демонстрируют экстракты, выделенные из хвои кедровых сосен, произрастающих в Сибири и на Дальнем Востоке — их исследование также ведется, но говорить о его результатах пока рано. «У нас есть предположение, какие из веществ экстрактов кедровых сосен наиболее активны при подавлении роста бактерий. Однако его еще нужно подтвердить», — говорит Александр Шпатов.
Материал предоставлен порталом «Наука в Сибири»