Kokitko V. Pharmacognostic study of the aerial parts of Valeriana stolonifera Czern. and Valeriana collina Wallr.

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0826U000224

Applicant for

Specialization

  • 226 - Фармація, промислова фармація

Specialized Academic Board

PhD 11816

Zaporizhzhia State Medical and Pharmaceutical University

Essay

The dissertation is devoted to a comprehensive comparative pharmacognostic study of the herb of Valeriana stolonifera and Valeriana collina, the development of quality control methods for medicinal plant raw materials, the production of substances based on them, and the investigation of the pharmacological activity of these substances. The study was conducted taking into account the principles of sustainable development, as it substantiates the feasibility of using the aerial parts of plants as an alternative and renewable raw material base, which contributes to the preservation of natural populations of valerian, rational use of biological resources, and reduction of anthropogenic pressure on ecosystems. Using identification reactions, thin-layer chromatography (TLC), gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS), high-performance liquid chromatography (HPLC), and spectrophotometric methods, the presence of the following groups of biologically active substances was established in the studied species V. stolonifera and V. collina: flavonoids, hydroxycinnamic acids, polysaccharides, volatile constituents of the aerial parts and essential oils of the underground organs represented by mono- and sesquiterpenes, phytosterols, carbohydrates, and fatty acids. Their qualitative composition and quantitative content in plant raw materials and thick extracts were determined, which made it possible to form the phytochemical profiles of the studied species. Morphological studies (macro- and microscopy) revealed significant interspecific differences in rhizome type, number of leaf blade segments, stem height and branching, inflorescence structure, and flower morphometry; V. stolonifera is characterized by the presence of stolons, whereas V. collina lacks them. Both species have dorsiventral leaves and a hypostomatic leaf type with anomocytic stomata, but differ in the degree of epidermal cell sinuosity, density of simple and glandular trichomes, and the structure of petiole vascular bundles. Technological parameters of the raw material (loss on drying, bulk density, volume and true density, porosity, and water absorption coefficient) were determined, and draft quality specifications were developed for the aerial parts of both species. A technological scheme for obtaining thick extracts from the aerial parts of both species was developed: extraction with 70 % ethanol at a ratio of 1:5 by maceration for 24 h followed by standing for 7 days. In the thick extracts, arabinose, fucose, xylose, mannose, glucose, galactose, fructose, sorbitol, inositol, mannitol, and sucrose were identified; the total sugar content was 63.9 mg/g (V. stolonifera) and 52.9 mg/g (V. collina), while free sugars were 68.9 and 77.6 mg/g, respectively. The phytosterol content in the thick extracts was 8599.73 and 4544.04 µg/g, respectively; γ-sitosterol, campesterol, stigmasterol, and their acetates were identified. Fatty acids in the extracts were studied by GC-MS: the total content in V. stolonifera exceeded that in V. collina by 2.8 times (7922.71 vs 2823.20 µg/g), with high contents of palmitic (2323.01 and 877.67 µg/g), linoleic (929.42 and 481.95 µg/g), and α-linolenic (1751.63 and 917.61 µg/g) acids, respectively. Pharmacological in vivo studies showed that the thick extracts belong to toxicity class V (GHS Category 5); the thick extract of V. stolonifera is practically non-toxic (LD₅₀ ≥ 5000 mg/kg), while for V. collina LD₅₀ is 2000–5000 mg/kg. Both extracts exhibited hepatoprotective activity by reducing ALT, AST, and ALP levels: silymarin decreased ALT by 28.25 %, AST by 21.17 %, and ALP by 44.87 %; V. collina extract by 17.45 %, 17.02 %, and 28.75 %; and V. stolonifera extract by 29.36 %, 21.17 %, and 56.59 %, respectively. Antioxidant activity by the DPPH assay in the range of 200-1000 µg/mL was 87.16 ± 1.0 % for V. stolonifera and 85.30 ± 1.3 % for V. collina (lower than ascorbic acid – 96.37 ± 0.7 %). Antimicrobial studies showed pronounced activity against Staphylococcus aureus and Bacillus subtilis, moderate activity against Escherichia coli (p = 0.2017); V. stolonifera was significantly more active against Pseudomonas aeruginosa (p = 0.0113), whereas V. collina more strongly inhibited Candida albicans (p = 0.0080). The results of phytochemical screening and pharmacological testing substantiate the feasibility of using of the aerial parts of V. stolonifera and V. collina as full-fledged medicinal plant raw materials for the development of standardized phytosubstances and phytomedicines with antioxidant, hepatoprotective, and antimicrobial activity, as well as the feasibility of expanding the raw material base using aerial parts of the plants, considering their high phytochemical potential, proven safety, and compliance with modern quality requirements and the principles of sustainable development.

Research papers

1. Kokitko V. I., Odyntsova V. M. Valeriana officinalis (Valerian): review. Актуальні питання фармацевтичної і медичної науки та практики. 2024. Vol. 11, No. 1(44). P. 79–87. DOI: 10.14739/2409-2932.2024.1.290436.

2. Kokitko V. I., Odyntsova V. M. Microscopic analysis of Valeriana stolonifera and Valeriana collina leaves // Актуальні питання фармацевтичної і медичної науки та практики. 2024. Т. 17, № 3(46). С. 207–214. DOI: 10.14739/2409-2932.2024.3.311562.

3. Comparative Analysis of the Essential Oil of the Underground Organs of Valeriana spp. from Different Countries / Raal А. et al. Phyton-International Journal of Experimental Botany. 2024. Т. 93, № 7. P. 1365–1382. DOI: 10.32604/phyton.2024.053754.

4. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Кількісний вміст флавоноїдів у надземній частині валеріани пагононосної (Valeriana stolonifera Czern.) та валеріани горбкової (Valeriana collina Wall.). Хімія природничих сполук : матеріали VI Всеукраїнської науково-практичної конференції з міжнародною участю (Тернопіль, 27–28 жовтня 2022 р.). Тернопіль, 2022. С. 43–44.

5. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Надземна частина видів роду Valeriana L. як перспективне джерело біологічно активних речовин. Запорізький фармацевтичний форум – 2022 : матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (Запоріжжя, 17–18 листопада 2022 р.). Запоріжжя : ЗДМУ, 2022. С. 47–48.

6. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Морфолого-анатомічні ознаки листків валеріани пагононосної (Valeriana stoloniferaCzern.). PLANTA+. Наука, практика та освіта : матеріали науково-практичної конференції з міжнародною участю (Київ, 20 лютого 2023 р.). Київ, 2023. С. 36–37.

7. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Дослідження якісного та кількісного складу надземної частини Valeriana stolonifera. Лікарські рослини: традиції та перспективи досліджень : матеріали VI Міжнародної наукової конференції (Березоточа, 25 березня 2023 р.). Березоточа, 2023. С. 179–182.

8. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Перспективи вивчення вмісту флавоноїдів у траві Valeriana officinalis. Актуальні питання сучасної медицини та фармації – 2023 : матеріали 83 Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених та студентів (Запоріжжя, 25–26 травня 2023 р.). Запоріжжя, 2023. С. 106–107.

9. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Мікроскопічне дослідження анатомічної будови листя Valeriana collina. Запорізький фармацевтичний форум – 2023 : матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (Запоріжжя, 23–24 листопада 2023 р.). Запоріжжя : ЗДМФУ, 2023. С. 74.

10. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Дослідження гідроксикоричних кислот у траві Valeriana collina та Valeriana stolonifera. Актуальні питання сучасної медицини і фармації – 2024 : матеріали 84 Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених та студентів з міжнародною участю (Запоріжжя, 23–24 травня 2024 р.). Запоріжжя : ЗДМФУ, 2024. С. 141.

11. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Дослідження суми флавоноїдів у траві Valeriana stolonifera. Запорізький фармацевтичний форум – 2024 : матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (Запоріжжя, 21–22 листопада 2024 р.). Запоріжжя : ЗДМФУ, 2024. С. 53.

12. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Визначення суми флавоноїдів у траві Valeriana stolonifera та Valeriana collina. PLANTA+. Наука, практика та освіта : матеріали V науково-практичної конференції з міжнародною участю, присвяченої пам’яті проф. Н. П. Максютіної (Київ, 28–29 січня 2025 р.). Київ : Паливода А. В., 2025. Т. 1. С. 117–118.

13. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Антиоксидантна активність густих екстрактів Valeriana stolonifera та Valeriana collina на основі активності поглинання вільних радикалів DPPH. Лікарські рослини: традиції та перспективи досліджень : матеріали VII Міжнародної наукової конференції (Березоточа, 25 березня 2025 р.). Березоточа, 2025. С. 205–208.

14. Кокітко В. І., Одинцова В. М. Дослідження жирних кислот у надземній частині Valeriana stolonifera та Valeriana collina. Освіта, наука та практика в контексті розвитку фармацевтичної галузі : матеріали міжрегіональної науково-практичної конференції з міжнародною участю (Івано-Франківськ, 30–31 травня 2025 р.). Івано-Франківськ : Вид-во ІФНМУ, 2025. С. 151–153.

15. Кокітко В. І., Одинцова В. М., Количева Н.Л. Порівняльне дослідження надземної частини Valeriana collina і Valeriana stoloniferaяк перспективного джерела природних антимікробних та гепатопротекторних засобів. Запорізький фармацевтичний форум – 2025 : матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (Запоріжжя, 20–21 листопада 2025 р.). Запоріжжя : ЗДМФУ, 2025. С. 64–65

Files

Similar theses