Сырьевая база ЛРС. Биотехнология. Культура клеток и тканей (лекция № 2)

1. ЛЕКЦИЯ №2. СЫРЬЕВАЯ БАЗА ЛРС. БИОТЕХНОЛОГИЯ. КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского»
(ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского)
МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ
Медицинской академии им. С. И. Георгиевского
(структурное подразделение)
ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»
ЛЕКЦИЯ №2. СЫРЬЕВАЯ БАЗА
ЛРС. БИОТЕХНОЛОГИЯ.
КУЛЬТУРА КЛЕТОК И ТКАНЕЙ
Лектор преподаватель фармакогнозии
Камилов Азамат Асанович
Симферополь 2022 год

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Группы растений по степени изученности
практического использования.
2. Сырьевая база ЛРС.
3. Дикорастущие лекарственные растения.
4. Культивирование лекарственных растений.
5. Интродукция лекарственных растений.
6. Импорт и экспорт ЛРС.
7. Биотехнология. Культивирование клеток и тканей
ЛР.

3.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
8. Понятие заготовки ЛРС.
9. Структура заготовительного процесса ЛРС.
10. Факторы, определяющие общие правила заготовки
ЛРС.
11. Общие правила заготовки ЛРС.
12. Охранные мероприятия при заготовке.
13. Заготовка надземной части растений.
14. Заготовка подземных органов растений.
15. Правила заготовки сырья ядовитых растений, меры
безопасности при заготовке ядовитого ЛРС.

4.

1. Группы растений по степени изученности
практического использования
ЛР – это дикорастущие или культивируемые растения,
используемые в лечебных целях и как источники получения ЛРС.
По степени изученности и практического использования ЛР можно
разделить на 3 группы: эффективные, перспективные и
потенциальные.
К эффективным относят виды, уже широко используемые в качестве ЛР.
Перспективными считают виды, которые по научным показаниям могут
применяться в медицине, но используются они еще слабо − например, из-за
лимитированной сырьевой базы, отсутствия разработанных способов
возделывания в агрокультуре, несовершенной технологии переработки,
незавершенности фармакологических испытаний или в силу иных причин.
Виды этой группы впоследствии либо переходят в группу эффективных, либо
пополняют резерв, который может быть использован в экстраординарных случаях.
Потенциальными ЛР считают виды, имеющие определенный выраженный
фармакологический эффект в опытах, но не прошедших требуемых клинических
испытаний.

5.

2.Сырьевая база ЛРС
В настоящее время сырьевая база ЛРС формируется на
основе:
1) заготовок от дикорастуших ЛР;
2) заготовок от выращиваемых в агро-культуре
и интродуцируемых ЛР;
3) закупок по импорту;
4) новых биотехнологических путей получения ЛС –
культуры клеток ЛР in vitro, молекулярной генетики и др.

6.

3. Дикорастущие лекарственные растения
Заготовка дикорастущего лекарственного растительного сырья осуществляется как
юридическими (аптеки, фирмы), так и физическими лицами, имеющими
соответствующую лицензию. Кроме того, заготовкой определённых видов ЛРС
занимается «Потребкооперация» и её подразделения в различных регионах России.
В настоящее время в научной медицине России в номенклатуру заготавливаемых
дикорастущих растений входит около 155 видов. Такие виды сырья, как почки, коры,
побеги (багульника болотного), трава (зверобоя продырявленного и пятнистого,
тысячелистника обыкновенного, спорыша, горца перечного, пастушьей сумки, хвоща
полевого, пустырника пятилопастного, чабреца, чистотела), листья (брусники, крапивы
двудомной, земляники лесной, вахты трехлистной), цветки (липы, пижмы), плоды
(черники, можжевельника, шиповника, рябины, боярышника, жостера слабительного),
корневища (аира), корни (одуванчика) и другие заготавливаются почти исключительно
от дикорастущих растений. С берёзы и клёна получают древесные соки, а с хвойных
деревьев – живицу (тот же древесный сок).

7.

4.Культивирование лекарственных растений.
В настоящее время в России культивируется около 60 видов лекарственных
растений. Ещё около 13-14 видов закупается по договорам у
неспециализированных хозяйств – это кукурузные рыльца, семена льна, тыквы,
плоды зонтичных, створки фасоли, ламинария, клещевина. производство
лекарственного растительного сырья культивируемых лекарственных растений
значительно отстает в своем развитии от потребностей фармацевтической
промышленности, здравоохранения и других социально ориентированных
отраслей хозяйства. Вместе с тем, устойчивая тенденция повышения спроса на
растительное сырье и виды продукции из него обусловлена резким увеличением
в последние годы числа потребителей, а также расширением ассортимента
такого сырья. При этом особенно важно сохранение количественного и
качественного состава БАВ растений.

8.

Культивируют, как правило, ЛР:
1. дающие крупнотоннажное сырье (валериана лекарственная, ромашка аптечная,
облепиха крушиновидная, наперстянка шерстистая);
2. источники новых ЛС с необеспеченной сырьевой базой (вздутоплодник
сибирский, рапонтикум сафлоровидный, копеечник альпийский);
3. ЛР, неизвестные в диком виде, а только в культуре (мята перечная);
4. ЛР с ограниченным ареалом произрастания или ограниченными запасами сырья
(красавка обыкновенная, марена красильная, женьшень);
5. ЛР с обширным ареалом распространения, но не образующие зарослей,
произрастающие спорадически (зверобой продырявленный и зверобой пятнистый,
бессмертник песчаный, синюха голубая);
6. редкие или исчезающие виды ЛР;
7. ЛР, не имеющие аналогов во флоре России, где начато культивирование таких
растений, как алоэ, каланхое, ноготки лекарственные, кассия, эрва шерстистая,
почечный чай.

9.

Культивирование ЛР является более рациональным способом получения
ЛРС, чем заготовка с таких же, но дикорастущих растений, так как при этом:
1. Происходит концентрация растений одного вида на сравнительно маленькой
площади, что позволяет охранять растения от вредителей и болезней, дает
возможность использовать различные средства механизации на различных
этапах культивирования, упрощает уборку сырья и ускоряет сушку.
2. Сырье получается высокого качества и однородное.
3. Возможность применения селекционного посевного материала.
4. Лекарственное сырье является экологически чистым.
Культивированием лекарственных растений в России и за рубежом
занимаются специальные хозяйства, акционерные общества, ботанические
сады, частные лица. В настоящее время в промышленную культуру в мире
введено более 500 видов лекарственных растений.

10.

Специализированные хозяйства размещены в различных регионах России. Среди них
следует отметить наиболее крупные:
Краснодарский край: «Апшеронский» – мята перечная, череда трёхраздельная, перец
однолетний, ромашка аптечная, наперстянка пурпуровая; «Гиагинский» – красавка, мята
перечная, перец однолетний; «Краснодарский» – мята перечная, ромашка аптечная,
череда трёхраздельная.
Поволжье и Башкирия: «Сергиевский» (Самарская обл.) и «Шафраново» (Башкирия),
где культивируются календула лекарственная, пустырник пятилопастный, расторопша
пятнистая, укроп пахучий, виды шиповника.
Центральная Россия: «Воронежкий» – валериана лекарственная, календула
лекарственная, белена чёрная; «Курский» – ромашка аптечная, мята перечная, шалфей
лекарственный, тмин.
Западная Сибирь: «Лекарственный» (Новосибирская обл.) – валериана лекарственная,
ромашка аптечная, пустырник пятилопастный, календула лекарственная; «Сибирский»
(Алтай) – облепиха крушиновидная.
Дальний Восток: «Женьшень» (Приморский край) – женьшень, календула
лекарственная, мята перечная, ромашка аптечная.

11.

5. Интродукция лекарственных растений.
Интродукция лекарственных растений – сложный биологический процесс.
Интродукция – это введение в культуру не только дикорастущих видов растений в
пределах их ареала, но и завезённых видов, не встречавшихся ранее в этой местности
ни в диком, ни в культивируемом состоянии. Понятие «интродукция» неразрывно
связано с понятиями «акклиматизация», «натурализация», «селекция»
Акклиматизация – это приспособление растения к новым климатическим
условиям, отличным от условий ареала.
Натурализация – это высшая степень акклиматизации, при которой растение
настолько приспосабливается к новым условиям жизни, что может самостоятельно
размножаться, давать самосев и не уступать в ценозах другим видам в борьбе за
существование.
Селекция – это наука о создании новых сортов растений, пород животных и
штаммов микроорганизмов с нужными для человека признаками. Происходит название
этой науки от латинского слова selectio, или «выбор».

12.

Но, несмотря на общую тенденцию к увеличению числа интродуцированных видов,
этот путь возможен не для всех ЛР. Ученые ВИЛАР выделяют около 70 наименований
дикорастущих ЛР, которые из-за своих биоэкологических особенностей ввести в
промышленную культуру не удается (адонис весенний, аир болотный, багульник
болотный, горец птичий, плауны).
Введение в культуру новых ЛР – длительный и трудоемкий процесс, который
осуществляется в несколько этапов. Для введения в культуру однолетников требуется 34 года, многолетников – 6-10 лет.
Успешные опыты по интродукции отдельных растений проводились на южном
берегу Крыма. Работы по интродукции ЛР продолжаются и в настоящее время. Еще
свыше 100 тропических ЛР, значимых для здравоохранения России и других стран, как
предполагают ученые, могут выращиваться в условиях юга России, Крыма, Кавказа.
Такие исследования проводят сотрудники ботанических садов Ялты, Сочи, других
городов.

13.

6. Импорт и экспорт ЛРС.
В перечень импортируемых видов ЛР входит прежде всего сырье тропических
ЛР и видов, не произрастающих в СНГ: семена строфанта, чилибухи, кора корней
раувольфии змеиной, клубни стефании гладкой, бутоны софоры японской, галлы
турецкие, опий-сырец. Объем импортируемой продукции не стабилен и диктуется
конкретными потребностями и договорными обязательствами.
ЛРС является также предметом экспорта. Спрос на ЛРС на внешнем рынке не
снижается, а, следовательно, Россия вполне может претендовать на ведущие
позиции в этой области. Список экспортируемого ЛРС определяется его
востребованностью. Повышенным спросом на внешнем рынке пользуются листья
омелы белой, мать-и-мачехи, конского каштана, белены, крапивы, трава яснотки
белой, хвоща полевого, корневища аира, корни дягиля, синюхи, валерианы, цветки
липы, бузины черной, плоды клюквы, черники, рябины, облепихи и др.
Экспортируются, например, в Японию берёзовый гриб чага, побеги багульника
болотного, корневища папоротника-орляка.

14.

7. Биотехнология. Культивирование клеток и тканей
ЛР.
Биотехнология – это широкая область биологии, включающая
использование живых систем и организмов для разработки или
производства продуктов.
Биотехнологические способы получения массы клеток ЛР возникли на
основе развития метода культуры тканей.
Под «культурой тканей растений» принято понимать выращивание in
vitro изолированных клеток, тканей, органов и их частей. Метод культуры
тканей возник как экспериментальная биологическая модель, позволяющая
изучать физиологические, биохимические и другие процессы на уровне
автономных клеток, освобожденных от регулирующего влияния целого
растительного организма.

15.

Особенности культивирования изолированных клеток и тканей
растений
Асептика. Культивирование фрагментов ткани или органов
растения (эксплантов) и отдельных клеток требует соблюдения
полной асептики.
Питательные среды. Изолированные клетки и ткани
культивируют на многокомпонентных питательных средах.
Физические факторы. На рост и развитие растительных тканей in
vitro большое влияние оказывают физические факторы – свет,
температура, аэрация, влажность.

16. Техника культивирования изолированных клеток и тканей высших растений, примеры получаемых продуктов

Растительные клетки, в отличие от клеток животных,
обладают свойством тотипотентности, на основании
которого любая клетка, содержащая полный набор генов
и обладающая одинаковыми потенциальными
возможностями, подобно зиготе, может дать начало
фертильному растению. Однако свойство
тотипотентности не всегда реализуется, так как
потенциальные возможности клеток разных типов
проявляются неодинаково. В некоторых из них гены в
сильной степени репрессированы, в связи с чем
проявление тотипотентности становится ограниченным.

17.

Техника культивирования изолированных
клеток и тканей растений включает:
•изолирование экспланта от материнского
растения;
•введение экспланта в культуру in vitro;
•культивирование экспланта в регулируемых
условиях среды;
•реализация тотипотентности растительных
клеток и регенерация растений.

18.

1. Повреждение целого растения или экспланта.
Изначально клетки дифференцированы (не способны к
делению).
Ауксины
подготовка к
делению.
Физиологическая
асинхронность
Генетическая
гетерогенность
2. Дедифференцировка – процесс
возвращения клеток в
меристематическое состояние
(приобретают спосоность к
делению).
3. Образование каллусных клеток.
Цитокинины
инициация
деления.
Жизненный цикл
клетки.
Гормоннезависимость
Физиологическая асинхронность – заключается в том, что в каждый данный момент времени клетки
находятся в разных фазах роста, одни делятся, другие растут, а третьи уже стареют.
Генетическая гетерогенность – свойство клеток соматической популяции заключается в нестабильности
генома и их генетической гетерогенности.
Гормоннезависимоть это возникновение автономности по отношению к ауксинам и цитокининам.

19.

Использование метода культуры изолированных клеток и тканей в синтезе
вторичных метаболитов
Новым подходом, направленным на увеличение выхода вторичных метаболитов, является
иммобилизация клеток и тканей растений, т. е. помещение их в определенный носитель или
адсорбция в нем. Клетки с носителем помещают в питательную среду, при этом они
прекращают рост, но продолжают синтез метаболитов, выделяя их в среду.

20.

Культивирование растительных клеток и тканей на искусственной питательной среде в
биореакторах помогает решить многие экономические, экологические и технологические
задачи, а также преодолеть ряд проблем:
•-свести к минимуму влияние географических, климатических, сезонных, эдафических и
прочих условий;
•-добиться стандартности накапливаемых БАВ;
•-регулировать процесс биосинтеза БАВ с использованием разных технологических режимов;
•-выращивать культуры на малых площадях и использовать базу и технологии для синтеза
практически всех классов ФАВ в дальнейшем;
•-научиться получать ФАВ, свойственные интактному растению (никотин, кодеин, хинин,
диосгенин), и синтезировать новые БАВ;
•-изучить возможность использования культуры растительных клеток для биотрансформации
БАВ в конечные ЛС;
•-получить возможность промышленного производства биомассы экзотических растений,
малодоступных для нашей страны, например таких, как раувольфия, диоскорея, унгерия и
др.;
•-добиться экономической рентабельности биотехнологического производства ФАВ и
сокращения посевных площадей под ЛР.

21.

8. Понятие заготовки ЛРС
Заготовка лекарственного растительного сырья –
это процесс, включающий ряд последовательных этапов: сбор
сырья, первичную обработку, сушку, приведение в
стандартное состояние, упаковку и хранение.

22.

На всех этапах заготовительного процесса должна
преследоваться одна цель – сохранить в сырье
комплекс БАВ и получить стандартное сырье,
отвечающее требованиям НД.
Заготовка редких и охраняемых видов ЛР возможна только после
получения лицензии на право частичного и ограниченного сбора.
Заготовители ЛРС в своей работе должны руководствоваться
международными правилами ВОЗ и инструкциями учреждений по сбору и
сушке ЛРС, мерами по охране и рациональному использованию ЛР; уметь
отличать ЛР от других растений.

23.

9. Структура заготовительного процесса ЛРС
Дикорастущее
Культивируемое
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДЯЩЕГО РАСТЕНИЯ
СБОР СЫРЬЯ (СРОКИ И ПРИЁМЫ СБОРА, ОХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ)
ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА СЫРЬЯ
(удалении попавших примесей, дефектных частей растений, а также подготовке
сырья к сушке)
СУШКА
ПРИВЕДЕНИЕ СЫРЬЯ В СТАНДАРТНОЕ СОСТОЯНИЕ
ДАЛЬНЕЙШАЯ ПЕРЕРАБОТКА СЫРЬЯ
ПОРОШОК
ГРАНУЛЫ
ЦЕЛЬНОЕ СЫРЬЁ
УПАКОВКА, МАРКИРОВКА
РЕЗАНОЕ СЫРЬЁ
ХРАНЕНИЕ
БРИКЕТЫ

24.

10. Факторы, определяющие общие правила заготовки ЛРС
Фаза развития растения
Качество ЛРС в первую очередь зависит от содержания в нём биологически
активных веществ. Накопление этих веществ в растениях имеет
определённую динамику, поэтому собирать ЛРС следует в ту фазу развития
растения, когда содержание в нём БАВ достигает максимальных величин.
Фаза развития или фаза вегетации как правило указывается в НД на каждое
ЛР и ЛРС.

25.

Сроки сбора
Если запасают семена, плоды, то лучше это делать в период их полной спелости, не
пропустив, однако, момента их осыпания естественным путем. Если это цветы, листья,
трава, то их собирают в начале цветения и в период полного цветения, до начала
плодоношения. В это время перечисленные части накапливают наибольшее количество
действующих веществ. На основании этих данных составляется таблица календарных
сроков заготовки ЛРС.

26.

Время суток
При сборе лекарственного сырья необходимо учитывать изменения
содержания биологически активных веществ в течение суток: для
основных видов лекарственных растений лучшее время для сбора – 10-13
часов. Однако некоторые растения имеют иные суточные пики содержания
БАВ. Например, растения, содержащие сердечные гликозиды,
максимальное количество ДВ накапливают в полдень, в 12 часов дня, а
алкалоиды мака снотворного максимально накапливаются в растении в 17
часов.

27.

11. Общие правила заготовки ЛРС
Каждый заготовитель обязан знать:
- что заготавливать (какое растение, его признаки, какие
части);
- когда заготавливать (время года, время суток);
- где заготавливать (местообитание, специально отведенная
территория);
- чем и как заготавливать (техника заготовки).

28.

собирать сырье следует в ту фазу развития растений, когда
содержание БАВ достигает максимальной величины;
при заготовке сырья от дикорастущих лекарственных растений
рассматривают возможность распознавания растений в травостое и
поэтому иногда смещают сроки заготовки сырья на те фазы
развития, когда можно четко определить принадлежность растения к
тому или иному виду;
собирать ЛРС следует лишь от здоровых, хорошо развитых,
имеющих соответствующую описанию окраску, размеры и
определенный запах, незагрязненных растений, не поврежденных
насекомыми и микроорганизмами;
заготовка должна производиться только в тех районах, где растение
образует значительные заросли или часто встречается;

29.

собирать только те части растения, которые являются сырьём;
нельзя собирать ЛРС вблизи крупных промышленных предприятий
и на обочинах дорог с интенсивным движением транспорта (ближе
100 м от обочины);
нельзя собирать ЛРС в пределах крупных городов, вдоль
загрязненных канав и водоемов.
недопустима заготовка ЛРС на территориях, загрязненных
радионуклидами.

30.

12. Охранные мероприятия при заготовке
запрещается заготовка почек без согласования с лесхозами или леспромхозами, вблизи
населенных пунктов, в парковых зонах;
нельзя соскабливать кору ножом. Заготовку коры осуществляют в местах, отведенных
лесничеством;
листья при заготовке срезают ножом или аккуратно обрывают с черешком или без
черешка в зависимости от требований нормативной документации, оставляя часть
старых и все молодые листья для дальнейшего роста и развития растения;
травы нельзя выдергивать с корнем, их срезают или скашивают, предварительно удалив
из зарослей посторонние растения), оставляя 2-3 растения на 1 м2;
цветки, соцветия собирают выборочно, оставляя часть для обсеменения. На 1 м2
зарослей сохраняют нетронутыми 2-3 наиболее развитых растения;
подземные органы лучше заготавливать после созревания плодов. После сбора в
образовавшуюся лунку рекомендуется подсеять зрелые семена. Для сохранения зарослей
не следует выкапывать более 1/3 растений;
повторные заготовки на одном и том же участке возможны через 5 лет и более – для
подземных органов, через 2–3 года – для трав, для листьев, цветков и плодов – ежегодно.;
при заготовке сырья с деревьев и кустарников не ломать ветки и стволы.

31.

13. Заготовка надземной части растений
Надземные части растений (листья, цветки, трава,
плоды) собирают в сухую погоду с 8-10 ч (когда
высохнет утренняя роса) и до 17 ч (когда появится
вечерняя роса).

32.

14. Заготовка подземных органов растений
Подземные органы (корни, корневища и др.) можно
заготавливать в течение всего дня в любую погоду, в том числе
и в сырую, кроме тех видов сырья, которое не моют (сырьё,
содержащее полисахариды – слизи).

33.

15. Правила заготовки сырья ядовитых растений, меры
безопасности при заготовке ядовитого ЛРС
При сборе ядовитых растений нужно соблюдать следующие правила и меры предосторожности:
заготовку организует фармацевт или другое ответственное лицо со специальным образованием;
одновременно можно заготавливать только одно наименование ядовитого или сильнодействующего
лекарственного растительного сырья;
нельзя привлекать к сбору данного сырья детей, беременных и кормящих женщин, лиц с тяжёлыми
органическими заболеваниями;
во время работы нельзя употреблять пищу, курить, пользоваться косметикой, прикасаться руками
к слизистым оболочкам рта, носа, глаз;
при заготовке к ядовитому растению нужно подходить таким образом, чтобы ветер дул в спину,
относя пары растения от вас;
при уборке или переработке ЛРС необходимо использовать резиновые перчатки, респираторы или
многослойные влажные марлевые повязки, предотвращающие попадание пыли и ядовитых веществ
в организм;
после работы следует мыть руки и лицо с мылом, чистить или стирать одежду;
кожу и слизистые поверхности, подвергнутые действию ядовитых веществ, промыть 2 % раствором
NaHCO3;
заготовители должны быть осведомлены о мерах первой доврачебной помощи при отравлении
данным сырьем.

34.

Сборщик должен знать основные меры профилактики и терапии
таких отравлений.
При отравлениях ядовитыми растениями нужно у пострадавшего
вызвать рвоту, промыть ЖКТ, принять солевые слабительные, теплое
молоко с белками 2-3х куриных яиц, слизистые отвары и вызвать
врача.
Следует знать, что токсическим действием обладают и другие
растения: перец, измельчённое сырьё солодки вызывает осложнения в
виде слезотечения, воспаления, чиханья; валериана и горицвет –
сердечные приступы, общую интоксикацию; полынь, девясил, бодяга,
далматская ромашка, стальник могут провоцировать аллергию.
Листья мяты перечной, кориандр, анис вызывают сильную
головную боль, слабость и обморок вследствие вдыхания паров
эфирного масла.

35.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!