CC BY
0Оригинальные исследования
Амилин-модифицирующие свойства гесперидина и феруловой кислоты в условиях экспериментального инсулинорезистентного сахарного диабета
Е.О. Сергеева, И.Л. Абисалова, Д.И. Поздняков, Е.А. Олохова
Amylin-modifying properties of hesperidin and ferulic acid in experimental insulin-resistant diabetes mellitus
E.O. Sergeeva, I.L. Abisalova, D.I. Pozdnyakov, E.A. Olokhova
Пятигорский медико-фармацевтический институт-филиал ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет»; ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России
Резюме
Амилин-модифицирующие свойства гесперидина и феруловой кислоты в условиях экспериментального инсулинорезистентного сахарного диабета
Е.О. Сергеева, И.Л. Абисалова, Д.И. Поздняков, Е.А. Олохова
Проблема терапии инсулинорезистентного сахарного диабета на сегодняшний день не теряет своей актуальности. Современные исследования показывают, что перспективными антидиабетическими средствами могут являться вещества, оказывающие воздействие на продукцию и эффекты амилина. В этой связи были оценены амилин-модифицирующие свойства гесперидина и феруловой кислоты при курсовом применении у крыс с инсулинорезистентным сахарным диабетом. В итоге было показано, что применение гесперидина и феруловой кислоты повышало концентрацию амилина и инсулина в сыворотке крови крыс, при достоверном уменьшении уровня глюкозы на 34,9% (p<0,05) и 23,3% (p<0,05) соответственно. Стоит отметить, что эффект от применения анализируемых веществ был сопоставим с таковым у референта - прамлинтида. Ключевые слова: сахарный диабет, инсулинорезистентность, амилин, флавоноиды, гесперидин, феруловая кислота.
Abstract
Amylin-modifying properties of hesperidin and ferulic acid in experimental insulin-resistant diabetes mellitus
E.O. Sergeeva, I.L. Abisalova, D.I. Pozdnyakov, E.A. Olokhova
The problem of treatment of insulin-resistant diabetes mellitus does not lose its relevance today. Modern research shows that promising antidiabetic agents can be substances that affect the production and effects of amylin. In this regard, the amylin-modifying properties of hesperidin and ferulic acid were evaluated during course use in rats with insulin-resistant diabetes mellitus. As a result, it was shown that the use of
Абисалова Ирина Леонидовна - кандидат фармацевтических наук, и.о. заведующего кафедрой патологии e-mail: iraabi@yandex.ru
Поздняков Дмитрий Игоревич, кандидат фармацевтических наук, доцент, заведующий кафедрой фармакологии с курсом клинической фармакологии
Пятигорского медико-фармацевтического инститУта.e-mail: pozdniackow.dmitry@yandex.ru.
Олохова Елена Александровна - преподаватель кафедры фармакологии и клинической фармакологии с курсом ПО ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России e-mail: eva-alena@inbox.ru
Сергеева Елена Олеговна - кандидат фармацевтических наук, доцент, заведующий кафедрой микробиологии и иммунологии. e-mail: maklea@yandex.ru
hesperidin and ferulic acid increased the concentration of amylin and insulin in the blood serum of rats, with a significant decrease in glucose levels by 34.9% (p<0.05) and 23.3% (p<0.05), respectively. It is worth noting that the effect of the use of the analyzed substances was comparable to that of the referent -pramlintide.
Keywords: diabetes mellitus, insulin resistance, amylin, flavonoids, hesperidin, ferulic acid.
Введение
В настоящее время развитие метаболического синдрома становится весьма распространенным. Это связывают с малоподвижным образом жизни людей и калорийным питанием. Важными факторами развития метаболического синдрома становятся ожирение и инсулинорезистентность. Метаболический синдром представляет собой сочетание как гормональных, так и метаболических и гемодинамических нарушений, приводящих к развитию сахарного диабета 2-го типа, неалкогольной жировой болезни печени и сердечно-сосудистых заболеваний [1, 2].
При лечении метаболического синдрома применяют различные направления: • изменение образа жизни; • устранение ожирения; • воздействие на инсулинорезистентность и гипергликемию; • лечение артериальной гипертензии; • устранение дис-липопротеидемии: • лечение гиперурикемии, подагры [3].
Коррекция флавоноидами в профилактике и диетотерапии нарушений углеводного и липидного обмена при метаболическом синдроме и сахарном диабете 2-го типа представляется перспективным направлением.
Лечение и профилактика, направленные на нормализацию липидного и других видов обмена, позволяет эффективно корригировать все факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний при развитии метаболического синдрома [4, 5]. Основой защитного действия флавоноидов и их разнообразной фармакологической активности является влияние этих соединений на многочисленные ферментные системы: транспортные АТФазы, циклические нуклеотиды и фосфодиэстеразы, ФЛ А2, С 5- и 12-ли-поксигеназы, циклооксигеназу, протеинкиназу С, тирозиназу, миелопероксидазу, лейцинаминопеп-тидазу, глицеральдегиддегидрогеназу, катехол-О-метилтрансферазу, орнитин-декарбоксилазу, аль-долазу, гиалуронидазу, гистидиндекарбоксилазу и другие. В результате этого в тканях и жидкостях организма изменяются концентрации цАМФ и цГМФ, лейкотриенов, простагландинов, ионов Са2+, Ыа+, К+, гистамина и других биологически активных веществ. Флавоноидные компоненты снижают уровень триглицеридов, свободных жирных кислот в сыворотке крови и уменьшают содержание общего и свободного холестерина и триглицеридов в печени. Антиоксидантный эффект флавоноидов способствует сохранению высокой активности ферментов пентозного шунта, цикла трикарбоновых кислот и (- окисления жирных кислот в гепатоцитах [6].
Перспективным флавоноидом является геспе-
ридин - 7-О-рамноглюкозид гесперитина, который относится к флаванонам и является 5,7,3(-тригидрокси-4(-метоксифлаваноном.
Гесперидин был выделен из отходов мандарина после обработки их хлороформом при помощи оксида кальция. Выход фракции составляет 10,1%. Его идентификацию проводили при помощи ТСХ, БХ, УФ- и ИК- и ПМР-спектроскопии. Совокупность полученных данных позволяет однозначно идентифицировать выделенное вещество как гесперидин [7].
Феруловая кислота (ФК) (3-гидрокси-4-метоксифенилпропеновая кислота) - природное соединение растительного происхождения. В растительных клетках ФК образуется в результате метаболизма фенольных аминокислот - фенилаланина и тирозина. ФК обладает широким спектром биологической активности. Фармакологические эффекты ФК обусловлены антиоксидантным действием - торможением процессов перекисного окисления липидов в биомембранах, влиянием на активность мембраносвязанных ферментов, ингибированием свободнорадикальных стадий синтеза простаглан-динов и лейкотриенов, катализируемых циклоок-сигеназой и липооксигеназой, а также посредством блокирования специфических рецепторов медиаторов воспаления. Для ФК доказана гепатопротек-торная и антитоксическая активность, поэтому ее можно рассматривать как перспективный объект исследований на моделях, вызывающих развитие метаболического синдрома [8].
Цель исследования
Оценить амилин-модифицирующие свойства ге-сперидина и феруловой кислоты в условиях инсули-норезистентного сахарного диабета.
Материал и методы
Работа выполнена на 50 мышах линии Ва1Ь/с массой 18-20 грамм (п=10 каждая группа). Животные были получены из питомника лабораторных животных «Рапполово» (Ленинградская обл.). Перед непосредственным проведением эксперимента животные помещались в карантинное отделение на 14 дней. Во время исследования животные содержались в контролируемых условиях вивария при температуре воздуха 22±20С, относительной влажности 60 ± 5% и 12-ти часовой смене суточного цикла в макролоновых клетках по 5 особей. Доступ к корму и воде не ограничивали. Биометодология и содержание животных соответствовали международным этическим нормам обращения с лабо-
раторными животными (Directive 2010/63 / EU of the European Parliament and of the council on the protection of animals used for scientific purposes, September 22, 2010).
Сахарный диабет инсулинорезистентного типа воспроизводили у животных путем внутрибрю-шинной инъекции стрептозотоцина в дозе 35 мг/ кг на фоне диеты с высоким содержанием фруктозы (20% раствор). Через 14 дней после введения стрептозотоцина у животных осуществляли измерение уровня глюкозы в крови. В дальнейший эксперимент отбирались особи с концентрацией глюкозы в крови выше 16 ммоль/л [9].
Гесперидин и феруловую кислоты вводили пе-рорально в виде тонкодисперсной суспензии в дозах 100 мг/кг на протяжении 14 дней с момента измерения уровня глюкозы крови и рандомизации животных по экспериментальным группам. В качестве референта использовали прамлинтид (XuchangFineChemicallndustrial, КНР) - пептидный неамилоидогенный аналог амилина, вводимый внутрибрюшинно в дозе 50 мкг/кг [10]. Сравнение эффективности проводимой терапии осуществляли с группой ложнооперированных животных (ЛО) и группой мышей негативного контроля (НК).
Спустя 14 дней у мышей осуществляли забор крови с последующим получением сыворотки, в которой оценивали содержание глюкозы, амилина и инсулина. Содержание глюкозы в сыворотке крови определяли спектрофометрически ферментативным глюкозооксидазным тестом с использованием набором реактивов «Ольвекс Диагностикум» и системы автоматического биохимического анализатора BS-380 (Mindray, КНР).
Концентрацию амилина и инсулина определяли методом ИФА с применением видоспецифичных наборов реактивов CloudClone (США). Анализ выполнен с использованием микропланшетного ИФА-ридераInfiniteF50 (Tecan, Австрия).
Полученные результаты обрабатывали методами вариационной статистики с применением возможностей программного комплекса «STATISTICA 6.0». Полученные данные подвергались тесту на нормальность распределения согласно критерию Шапиро-Уилка. Для сравнения групп средних применяли параметрические методы - ANOVA с посттестом Ньюмена-Кейлса и непараметрические методы статического анализа - Краскелла-Уоллиса. Отличия считались статистически значимыми при p < 0,05.
Результаты исследования
В ходе исследования было показано, что у НК группы животных по отношению к ЛО мышам наблюдалось повышение уровня глюкозы в сыворотке крови (рис. 1) в 5,9 раза (p<0,05). На фоне введения прамлинтида, гесперидина и феруловой кислоты содержание глюкозы в крови у животных уменьшилось в сравнении с НК группой мышей на 41,3%
(р<0,05); 34,9% (р<0,05) и 23,3% (р<0,05). При этом, статистически значимых отличий между группами, получавшими референт и анализируемые вещества, не установлено.
Также было установлено, что у НК группы животных наблюдается снижение содержания амилина (рис. 2) и инсулина (рис. 3) в сыворотке крови на 53,0% (р<0,05) и 87,6% (р<0,05), соответственно. В тоже время применение прамлинтида способствовало повышению концентрации амилина на 43,5% (р<0,05), а инсулина - на 97,7% (р<0,05) в сравнении с аналогичными показателями нелеченых животных.
На фоне введения животным гесперидина отмечено увеличение (относительно НК группы мышей) содержания амилина и инсулина в сыворотке крови животных на 26,3% (р<0,05) и 67,1% (р<0,05), соответственно, тогда как при применении феруловой кислоты данные показатели повысились соответственно на 18,5% (р<0,05) и 51,2% (р<0,05).
Стоит отметить, что достоверных отличий между группами животных, которым вводили прамлинтид и исследуемые вещества, обнаружено не было.
Обсуждение результатов
Сахарный диабет представляет собой гетерогенное заболевание, основным критерием которого является повышение концентрации глюкозы и гли-кированного гемоглобина в крови. Одной из самых опасных и трудно поддающихся терапии форм диабета является инсулинорезистентный тип [11]. В настоящее время для лечения инсулинорезистент-ного сахарного диабета применяется ряд лекарственных препаратов, среди которых можно выделить относительно новую и перспективную группу - аналоги амилина, которые часто используются в качестве средств адъювантной терапии [12]. На сегодняшний день из группы аналогов амилина наиболее широко используется прамлинтид, применение которого позволяет значительно улучшить гликемический контроль [13].
Однако, применение прамлинтида сопряжено с развитием нежелательных реакций. Например, Ghanizada et а1., 2021 показали, что применение прамлинтида может вызвать мигренеподобные боли у 88% пациентов, получающих данный препарат [14]. Кроме того, прамлинтид обладает сложной фармакокинетикой, что в ряде случаев делает невозможным проведение терапии или значительно затрудняет режим введения препарата [15]. В этой связи актуальным можно считать поиск веществ, обладающих амилин-модифицирующими свойствами, для которых характерны более стабильные фарма-кокинетические и фармакодинамические свойства. Среди таких соединений можно выделить вещества природного происхождения - гесперидиин и феру-ловую кислоту. Данное исследование показало, что в условиях инсулинорезистентного сахарного диабета курсовое введение гесперидина и феруловой
Рис. 1. Изменение концентрации глюкозы в сыворотке крови животных с инсулинорезистентным сахарным диабетом, получавших прамлинтид и анализируемые соединения (M ± SD).
Примечание: # - достоверно относительно ЛО животных (тест Ньюмена-Кейлсар < 0,05);* - достоверно относительно НК группы животных (тест Ньюмена-Кейлсар < 0,05).
140
ЛО НК Прамлшггад Гесперщшн Феруловая кислота
Рис. 2. Изменение концентрации амилинав сыворотке крови животных с инсулинорезистентным сахарным диабетом, получавших прамлинтид и анализируемые соединения (M ± SD). Примечание: # -достоверно относительно ЛО животных (тест Ньюмена-Кейлсар < 0,05);* - достоверно относительно НК группы животных (тест Ньюмена-Кейлсар < 0,05).
Рис. 3. Изменение концентрации инсулина в сыворотке крови животных с инсулинорезистентным сахарным диабетом, получавших прамлинтид и анализируемые соединения (M ± SD).
Примечание: # - достоверно относительно ЛО животных (тест Ньюмена-Кейлсар<0,05); * - достоверно относительно НК группы животных (тест Ньюмена-Кейлсар<0,05).
кислоту повышало у животных секрецию, как инсулина, так и амилина. При этом, гесперидин на уровне тенденции оказывал более выраженное действие, чем феруловая кислота (статистически значимых отличий установлено не было). Подобный характер действия анализируемых веществ может быть связан с особенностями секреции амилина и инсулина, также цитопротективным действием феруловой кислоты и гесперидина. Амилин секретируется совместно с инсулином 0-клетками островкого аппарата поджелудочной железы, при этом пик продукции отмечается после приема пищи [16]. Таким образом, снижение цитотоксического действия стреп-тозотоцина на 0-клетки островков Лангерганса может приводитт к повышению секреции как инсулина, так и амилина, что может определять характер гипогликемического эффекта. Известно, что геспе-ридин и феруловая кислота обладают цитопротек-торным действием, реализуемым главным образом за счет подавления окислительного стресса и модификации посттрансляционных сигнальных путей, повышающих выживаемость клеток [17, 18].
Таким образом, применение гесперидина и феру-ловой кислоты, по всей видимости, способствовало сохранению жизнеспособности 0-клеток, что в свою очередь приводило к повышению продукции инсулина и амилина, а также развитию гипогликемиче-ского действия.
Заключение
8. Активность кислоты феруловой в условиях цитотоксического повреждения / Назарова Л.Е., Оганова М.А., Абисалова И.Л. — Пятигорск: Пятигорская ГФА, РИА-КМВ, 2010. — 116с.
9. ChaoPC, LiY, ChangCH, ShiehJP, ChengJT, ChengKC. Investigation of insulin resistance in the popularly used four rat models of type-2 diabetes // BiomedPharmacother. 2018 Vol 101. P 155-161. doi: 10.1016/j. biopha.2018.02.084.
10. Kern KA, DiBrogAM, Pr%ybys% JT, Mietlicki-Baase EG. Effects of pramlintide on energy intake and food preference in rats given a choice diet // PhysiolBehav 2021. Vol. 240 P. 113541. doi:10.1016/j.phys-beh.2021.113541.
11. Harreiter J, Roden M. Diabetes mellitus — Definition, Klassifikation, Diagnose, Screening und Prävention (Update 2023) [Diabetes mellitus: definition, classification, diagnosis, screening and prevention (Update 2023)] // Wien KlinWochenschr. 2023 Vol. 135, P.7-17. doi: 10.1007/s00508-022-02122-y.
Long-Acting Amylin Analogue. JMedChem. 2021;64(15):11183-11194. doi:l0.102l/acs.jmedchem.1c00565.
13. Maikawa CL, Chen PC, Vuong ET, Nguyen LT, Mann JL, dAquino AI, Lai RA, Maahs DM, Buckingham BA, Appel EA. Ultra-Fast lnsulin-Pramlintide Co-Formulation for Improved Glucose Management in Diabetic Rats // AdvSci (Weinh). 2021 Vol. 8, No. 21 P.e2101575. doi: 10.1002/advs.202101575.
14. Ghani^ada H, Al-Karagholi MA, Walker CS, et al. Amylin Analog Pramlintide Induces Migraine-like Attacks in Patients // AnnNeurol. 2021 Vol. 89, No. 6 P.1157-1171. doi:10.1002/ana.26072
15. Kommera SP, Kumar A, Chitkara D, Mittal A. Pramlintide an Adjunct to Insulin Therapy: Challenges and Recent progress in delivery // JPharmacol-ExpTher. 2023. P. 2023-001679. doi:10.1124/jpet.123.001679
16. Hay DLL, Chen S, Lutz TA, Parkes DG, Roth JD. Amylin: Pharmacology, Physiology, and Clinical Potential // PharmacolRev. 2015 Vol. 67, No. 3. P.564-600. doi:10.1124/pr.115.010629
17. Chen MC, Ye YY, Ji G, Liu JW. Hesperidin upregulates heme oxygen-ase-1 to attenuate hydrogen peroxide-induced cell damage in hepatic L02 cells // JAgric Food Chem. 2010. Vol. 58, No. 6. P.3330-3335. doi:10.1021/ jf904549s
18. Li D, Rui YX, Guo SD, Luan F, Liu R, Zeng N. Ferulic acid: A review of its pharmacology, pharmacokinetics and derivatives // LifeSci. 2021. Vol. 284, P.119921. doi:10.1016/j.lfs.2021.119921
На основании полученных результатов можно предполагать, что новым аспектом гипогликемиче-ского действия гесперидина и феруловой кислоты может являться модификация амилин-зависимых путей регуляции гомеостаза глюкозы, которая связана с повышением жизнеспособности 0-клеток и увеличением секреции амилина.
Литература
1. Nozari N. Screening and management of Metabolic Syndrome // Shiraz E-MedCal Journal 2011. Vol. 12. № 3. P. 144-149.
2. Косыбаева А.Е., Чоудхари С., Погуляева И.В., Кожамбердиева ДА, Батирова С.Ф. Современные представления о метаболическом синдроме (обзор литературы) // Международный студенческий научный вестник. — 2018. — № 1.; URL: https://eduherald.ru/ru/article/ view?id=18124 (дата обращения: 25.10.2023).
3. The Recommendations of the Experts of the All-Russia Scientific Society of Cardiologists for the Diagnosis and Treatment of Metabolic Syndrome. The 2-nd review. Moscow. 2009. (in Russian).
4. Чу С., Киргизова О.Ю. Метаболический синдром: некоторые итоги и перспективы решения проблемы // ActaBiomedicaScientifica. 2016. Т.1, №5. С. 187-194. htps:J/doi.org/10.12737/23422
5. Wang S, Du Q, Meng X, Zhang Y. Natural polyphenols: a potential prevention and treatment strategy for metabolic syndrome // FoodFunct.2022.
Vol.13, No.19. P.9734-9753. doi: 10.1039/d2fo01552h.
6. Gouveia HJCB, Urquiza-Martinez MV, Manhaes-de-Castro R, Costa-de-Santana BJR, Viuarreal JP, Mercado-Camargo R, Torner L, de-SouzaAquino J, Toscano AE, Gu%man-Quevedo O. Effects of the Treatment with Flavonoids on Metabolic Syndrome Components in Humans: A Systematic Review Focusing on Mechanisms of
23, No. 15. P. 8344. doi: 10.3390/jms23158344.
7. Влияние флавоноидов на механизмы развития окислительного стресса при токсических поражениях печени: автореферат дис.... кандидата фармацевтических наук: 14.00.25 / Сергеева Елена Олеговна; [Место защиты: Пятигор. гос. фармацевт. акад.]. — Пятигорск, 2007. — 23 с.
