Current issues of the pharmacognostic study Monarda fistulosa L. herb

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The Monarda fistulosa L. is successfully cultivated in Russia. The herbs of Thymus vulgaris, Thymus serpyllum and Origanum vulgare are used as agents with antimicrobial, antifungal and anti-inflammatory effects, it is due to the presence of thymol and carvacrol in the raw material. However Monarda fistulosa is not inferior to the listed plants.

AIM: The aim is to study the chemical composition, to identify significant morphological, anatomical and chemical signs of raw materials for diagnostics, as well as to develop methods to standardize the herb of Monarda fistulosa in accordance with the modern requirements of pharmaceutical analysis.

MATERIALS AND METHODS: The herb of Monarda fistulosa was harvested during the period of mass flowering in the Botanical Garden of Samara University in 2016-2019. Morphological and anatomical examination was carried out by the method of light microscopy in transmitted and reflected light. Luminescence microscopy was carried out on a luminescence microscope Altami LUM 2. Individual substances were isolated by column chromatography. The 13C NMR spectra was evaluated by means of the instrument Bruker DRX 500, and Bruker AM 300 was used to record 1H NMR spectra. Mass spectra were recorded on mass spectrometer Kratos MS-30; UV spectra were recorded using a Specord 40 spectrophotometer (Analytik Jena).

RESULTS: This paper discusses the results of research in the field of standardization of raw materials for Monarda fistulosa. As a result of the experimental work, characteristic anatomical and morphological features of the plant were determined. For the first time, the dominant flavonoids like isoroifolin, linarin, and other flavonoids like didimine, acacetin, apigenin were isolated from the herb of the studied raw material. The authors isolated a new natural compound 5-O-rutinoside apigenin from the herb of Monarda fistulosa. Methods for the qualitative analysis of the herb Monarda fistulosa have been developed using thin-layer chromatography (in the presence of thymol and rutin) and spectrophotometry (absorption maxima at a wavelength of 270 ± 2 and 330 ± 2 nm). A method has been developed for the quantitative determination of the total flavonoid content in the herb Monarda fistulosa L. using differential spectrophotometry at the analytical wavelength of 394 nm.

CONCLUSIONS: The obtained results were used in the drafting of the pharmacopoeial monograph for the new type of raw material “Monarda fistulosa L. herb”.

About the authors

Anastasiya S. Tsibina

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: a.s.tsibina@samsmu.ru

Candidate of Pharmaceuticals Sciences, Assistant, Department of Pharmacology named after Honored Scientist of the Russian Federation Professor A.A. Lebedev

Russian Federation, Samara

Vladimir A. Kurkin

Samara State Medical University

Email: Kurkinvladimir@yandex.ru

Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor, Head of the Department of Pharmacognosy with Botany and Bases of Phytotherapy

Russian Federation, Samara

References

  1. Anishchenko IE, Pupykina KA, Krasyuk EV, Zhigunov OYu. The component structure of essential oils from some representatives of the genus Monarda L. introduced into the republic of Bashkortostan. Izvestiya Ufimskogo nauchnogo tsentra RAN. 2017;(3):71–76. (In Russ.)
  2. Vysochina GI. Genus Monarda (Lamiaceae): chemical composition, biological activity and practical application (a review). Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya. 2020;28(2):107–123. (In Russ.). doi: 10.15372/KhUR2020209
  3. Dmitriyenko SG, Stepanova AV, Kudrinskaya VA, Apyari VV. Specifics of separation of flavonoids by reverse phase high performance liquid chromatography on the Luna 5u C18(2) column. Moscow University Chemistry Bulletin. 2012;53(6):369–373. (In Russ.)
  4. Zhilyakova ET, Novikov OO, Naumenko EN, et al. Issledovanie antimikrobnoy i protivovospalitel’noy aktivnosti novoy lekarstvennoy formy s maslom monardy. Nauchnyye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Meditsina. Farmatsiya. 2013;(25-1(168)):198–201. (In Russ.)
  5. Ismailova EТ, Shemshura ON, Seitbattalova AI. Phenolic compounds of plants of the monarda sorts. Reports of National academy of sciences of the Republic of Kazakhstan. 2015;(6):110–118. (In Russ.)
  6. Krasyuk EV. Farmakognosticheskoe issledovanie vidov Monardy, introduciruemyh na territorii Respubliki Bashkortostan [dissertation]. Ufa; 2020. (In Russ.)
  7. Krasyuk EV, Pupykina KA. Qualitative analysis and development of methods of quantification of flavonoids in monarda species introduced in the republic of Bashkortostan. Meditsinskiy vestnik Bashkortostana. 2016;11(5(65)):73–77. (In Russ.)
  8. Kurkin VA. Farmakognoziya: uchebnik dlya studentov farmacevticheskih vuzov. 5th ed. Samara; 2020. (In Russ.)
  9. Logvinenko LA, Khlypenko LA, Marko NV. Aromatic plant of lamiaceae family for use in phytotherapy. Farmatsiya i farmakologiya. 2016;4(4):34–47. (In Russ.). doi: 10.19163/2307-9266-2016-4-4-34-47
  10. Marchenko MA. Razrabotka protivovospalitel’nogo stomatologicheskogo gelya na osnove ekstrakta iz travy monardy dudchatoy (Monarda fistulosa). Proceedings of the nauchno-prakticheskaya konferentsiya “Molodaya nauka – 2016”. Pyatigorsk; 2016. P. 36–38. (In Russ.)
  11. Mashchenko ZE. Fitokhimicheskoye issledovaniye i standartizatsiya timolsoderzhashchikh rasteniy semeystva Yafsnotkovykh [dissertation]. Perm’; 2004. (In Russ.)
  12. Nikolayevskiy VV. Aromaterapiya: spravochnik. Moscow: Meditsina; 2000. (In Russ.)
  13. Naumenko EN, Zhilyakova ET, Novikov OO, et al. Issledovaniye immunomoduliruyushchey aktivnosti efirnogo masla monardy dudchatoy (Monarda fistuloza). Nauchnyye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennyye nauki. 2012;(21–1(140)):154–158. (In Russ.)
  14. Oparin RV, Pokrovskij LM, Vysochina GI, Tkachev AV. Issledovanie himicheskogo sostava efirnogo masla Monarda fistulosa L. i Monarda didyma L., kul’tiviruemyh v usloviyah Zapadnoj Sibiri. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja. 2000;(3):19–24. (In Russ.)
  15. Patent RU2452470C1/10.06.2012. Chubatova SA, Zurabov AYu, Chubatova O.Yu, et al. Kompozitsiya iz vzvesi liposom dlya profilaktiki i lecheniya vozdushno-kapel’nykh infektsiy, v chastnosti tuberkuleza (varianty), i sposob ee aerogennoy dostavki. (In Russ.)
  16. Sargsyan EE, Nikitina AS, Stepanyuk SN. Izucheniye flavonoidov travy monardy dudchatoy (Monarda fistulosa L.). Proceedings of the IV All-Russian Scientific and Practical Conference “Belikovskie chteniya”. Pyatigorsk; 2015. P. 128–129. (In Russ.)
  17. Tikhomirov AA, Govorun MI. Protective action of essential oils in case of animal irradiation and possible appliance for human. Bull of the State Nikit Botan Gard. 2015;(114):31–38. (In Russ.)
  18. Fedotov SV. Monarda essential oils of Monarda fistulosa L., Monarda didyma L., Monarda citriodora cervantes ex lag., their chemotypes and biological activity. Sbornik nauchnykh trudov Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada. 2015;141:131–147. (In Russ.)
  19. Khlypenko LA, Logvinenko LA, Shevchuk OM, et al. Rare aromatic plants as a source of broad-spectrum essential oils. Sbornik nauchnykh trudov Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada. 2015;141:110–117. (In Russ.)
  20. Shutova TG, Shutova AG, Vardanyan LR, et al. Ingibirovanie okisleniya emul’sij nenasyshchennyh zhirnyh kislot efirnymi maslami monardy dudchatoj i tysyachelistnika obyknovennogo. Proceedings of the Belarusian State University. Series of Physiological, Biochemical and Molecular Biology Sciences. 2013;8(1):111–116. (In Russ.)
  21. Yashkin SN, Ageeva A. Metod strukturnoy analogii v besstandartnoy identifikatsii izomernykh fenolov v ekstrakte efirnogo masla monardy dudchatoy (Monarda fistulosa). Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2013;13(2):173–178. (In Russ.)
  22. Carron C-A. Monarda fistulosa, a natural source of geraniol, rosmarinic acid and flavonoids. Revue suisse de viticulture, arboriculture, horticulture (Switzerland). 2009;39(4):229 –235.
  23. Ghosh M, Schepetkin IA, Özek G, et al. Essential oils from Monarda fistulosa: chemical composition and activation of transient receptor potential A1 (TRPA1) channels. Molecules. 2020;25(21):4873. doi: 10.3390/molecules25214873
  24. Lawson SK, Satyal P, Setzer WN. The volatile phytochemistry of Monarda species growing in South Alabama. Plants (Basel). 2021;10(3):482. doi: 10.3390/plants10030482
  25. Pang, J, Shen N, Yan F, et al. Thymoquinone exerts potent growth-suppressive activity on leukemia through DNA hypermethylation reversal in leukemia cells. Oncotarget. 2017;8(21):34453–34467. doi: 10.18632/oncotarget.16431
  26. Shanaida M, Jasicka-Misiak I, Makowicz E, et al. Development of high-performance thin layer chromatography method for identification of phenolic compounds and quantification of rosmarinic acid content in some species of the Lamiaceae family. J Pharm Bioallied Sci. 2020;12(2):139–145. doi: 10.4103/jpbs.JPBS_322_19
  27. Sovova H, Sajfrtova M, Topiar M. Supercritical CO2 extraction of volatile thymoquinone from Monarda didyma and M. fistulosa herbs. J Supercritical fluids. 2015;105:29–34. doi: 10.1016/j.supflu.2015.01.004
  28. Wild bergamot (Monarda fistulosa L.) [Internet]. United States Department of Agriculture. Available from: https://plants.usda.gov/plantguide/pdf/cs_mofi.pdf. Accessed: 14.08.2021.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Structural formulas of individual substances isolated from the herb of Monarda fistulosa

Download (208KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Luminescence microscopy of individual substances and crystalline inclusion of the herb of monarda: a — linarin; b — isorhoifolin; c — crystalline inclusion in the raw material

Download (252KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Luminescence microscopy of the individual substance of the Monarda fistulosa and ground parenchyma: a — apigenin; b — ground parenchyma of the petiole

Download (213KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Electronic spectra of aqueous-alcoholic extract from the herb of Monarda fistulosa: 1 — extraction; 2 — extraction with the addition of aluminum chloride

Download (88KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Differential spectrum of aqueous-alcoholic extract from herbs of Monarda fistulosa

Download (84KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Tsibina A.S., Kurkin V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».