Российские ботаники опытным путём установили, что концентрацию лекарственных соединений в растениях можно повысить за счёт экстремально яркого света. В таких условиях растение начинает испытывать окислительный стресс, в ответ на который наращивает синтез таких антиоксидантов, как полифенолы. Эти вещества способы снижать риски целого ряда заболеваний и востребованы в фармацевтике. Авторы работы испытали свою методику в лабораторных условиях на клеточных культурах чая и получили хорошие результаты.
Российские учёные нашли способ повысить в растениях содержание полифенолов — биологически активных соединений, широко применяемых в медицине. Специалисты Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН и Всероссийского национального научно-исследовательского института виноградарства и виноделия «Магарач» РАН выяснили, что регулировать выработку этих веществ можно, изменяя уровень освещённости во время выращивания. Об этом RT сообщили в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ).
Результаты исследования, проведённого при поддержке РНФ, опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Полифенолы — класс органических соединений, которые синтезируются всеми растениями. Они служат для защиты их клеток от пагубного воздействия различных стрессовых факторов, в том числе ультрафиолетового излучения. Полифенолы помогают снизить уровень так называемого окислительного стресса, который возникает при воздействии УФ-лучей: в этих условиях возрастает количество активных форм кислорода, который в больших концентрациях может серьёзно повредить клеточные структуры и ДНК.
В организме человека полифенолы также действуют как антиоксидант, поступая с растительной пищей.
В чистом виде полифенолы представляют большой интерес для фармацевтики и медицины. Так, ведутся исследования на предмет применения их для профилактики сердечно-сосудистых, нейродегенеративных, онкологических и иных заболеваний.
Авторы работы выбрали в качестве объекта исследования чай, который давно известен как источник полифенолов. Учёные не стали выращивать чайные кусты, вместо них были использованы каллусы — клеточные культуры этого растения. Они, как пояснили исследователи, позволяют получать биоматериал круглогодично, в строго контролируемых условиях, с высоким выходом фармакологически ценных веществ, чего невозможно достичь при выращивании растений в естественной среде обитания.
Учёные разделили исходную клеточную культуру на три части: одна выращивалась при обычном освещении, 5 тыс. люкс (единица измерения освещённости в Международной системе единиц), вторая — при более ярком свете, 7,5 тыс. люкс. Третья же часть освещалась экстремально ярким светом, 10 тыс. люкс. Все три культуры выращивали при разных уровнях освещённости в течение 40 дней. В ходе эксперимента биологи отслеживали изменения в биохимических параметрах клеток.
Анализ показал, что во всех культурах на первые — десятые сутки активировались окислительные процессы, которые, однако, замедлились к 20-м суткам. Это произошло потому, что клетки смогли адаптироваться к агрессивному световому воздействию, повысив накопление полифенолов.
По итогам эксперимента выяснилось, что интенсивность освещения влияет на уровень концентрации полифенолов в растениях. Причём наилучший результат показали клетки, которые подвергались наиболее интенсивному световому воздействию. По сравнению с исходным уровнем содержание полифенолов в них выросло на 60%. Клеточные культуры, которые росли при стандартном и повышенном освещении, накопили меньше полезных соединений — их уровень повысился только на 25%.
«Наши эксперименты показали, что вне зависимости от яркости свет оказывал стрессовое воздействие на каллусные культуры чая, в результате чего в них повысилась выработка антиоксидантов, в частности полифенолов. Это поможет подбирать условия для круглогодичного получения максимального количества фармакологически ценных метаболитов из растительных культур, выращиваемых в лаборатории. В дальнейшем мы планируем исследовать, как меняется биосинтез других фармацевтически ценных веществ в растениях под действием света», — пояснила RT доктор биологических наук, руководитель группы фенольного метаболизма растений Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН Наталья Загоскина.