Научная статья на тему 'ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕПТИДА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ МОЛОЗИВА КОРОВ, НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА'

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕПТИДА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ МОЛОЗИВА КОРОВ, НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
0
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
пептиды / молозиво коров / антиоксидантные свойства / сахарный диабет / молекулярная масса / аминокислотная последовательность. / peptides / bovine colostrum / antioxidant properties / diabetes mellitus / molecular weight / amino acid sequence.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — С.Л. Тихонов, Н.В. Мерзлякова, Н.В. Тихонова, А.С. Ожгихина

Целью исследований является и влияния пептида с аминокислотной последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL, выделенного из трипсинового гидролизата молозива коров, на показатели антиоксидантной защиты лабораторных животных на фоне модели сахарного диабета 2-го типа. Молекулярно-массовое распределение пептида оценивали масс-спектрометрическим методом и идентифицировали методом MALDI-TOF. Анализ масс-спектров осуществляли с помощью программы Mascot с использованием базы данных Protein NCBI. Микросеквенирование проводили с помощью секвенатора MiSeqи-системы для высокопроизводительного секвенирования PGM IonTorrent. Моделирование пространственной структуры выделенных пептидов осуществляли с помощью программы молекулярного моделирования Schrodinger Maestro. Антиоксидантную активность пептидов определяли методами DPPH, ABTS и FRAP. Из трипсинового гидролизата молозива коров выделен полипептид, состоящий из 16 аминокислот с последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL и молекулярной массой 1583,05 Да. Анализ смоделированных пространственных структур пептида позволил установить, что он образует только альфа-структуру и относится к амфифильным, суммарный заряд пептида составляет +1, изоэлектрическая точка  на уровне 10, 15. Полученные физико-химические характеристики пептида позволяют предположить, что выделенный пептид относится к антиоксидантным. Экспериментально установлено, что пептид обладает антиоксидантной активностью (3,21 ммоль экв. Тролокса/л). Доказано, что внутрижелудочное введение пептида ежедневно в течение 30 дней в дозе 0,9 мг/кг диабетическим крысам способствует снижению уровня гипергликемии и показателей оксидативного стресса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — С.Л. Тихонов, Н.В. Мерзлякова, Н.В. Тихонова, А.С. Ожгихина

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕПТИДА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ МОЛОЗИВА КОРОВ, НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА

The aim of the research is to characterize and study the effect of the peptide with the amino acid sequence ILGKLLSTAAGLLSNL isolated from trypsin hydrolysate of cow colostrum on the indicators of antioxidant protection of laboratory animals against the background of a type 2 diabetes mellitus model. Mass Spectra Analysis was performed by Mascot program using Protein NCBI database. Microsequencing was performed using the BISEQ sequencer and the PGM Ion Torrent high-performance sequencing system. The spatial structure of the isolated peptides was modeled using the Schrodinge rMaestro molecular modeling program. The antioxidant activity of the peptides was determined by the following methods: DPPH, ABTS and FRAP. A polypeptide consisting of 16 amino acids with the following sequence: ILGKLLSTAAGLLSNL and a molecular weight of 1583.05 Da was isolated from trypsin hydrolysate of cow milk. The analysis of the simulated spatial structures of the peptide allowed us to establish that it forms only an alpha structure and belongs to the amphiphilic, total charge of the peptide is +1, the isoelectric point is at level of 10.15. Physicochemical characteristics of the peptide obtained by us suggest that isolated peptide belongs to antioxidant. The experiment established that peptide has antioxidant activity (3.21 mmol eq. Trolox/l). It proved that intragastric administration of peptide daily for 30 days at a dose of 0.9 mg / kg to diabetic rats reduces the level of hyperglycemia and indicators of oxidative stress.

Текст научной работы на тему «ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕПТИДА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ МОЛОЗИВА КОРОВ, НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА»

DOI 10.53980/24131997_2023_1_36

С.Л. Тихонов, д-р техн. наук, проф., e-mail: tihonov75@bk.ru

Н.В. Мерзлякова, аспирант, e-mail: merzlyakova@xk3.ru Н.В. Тихонова, д-р техн. наук, проф., e-mail: tihonov75@bk.ru А.С. Ожгихина, ст. преподаватель, e-mail: annatebenkova92@gmail.com Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург

УДК 543.645.6

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ,

АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕПТИДА, ВЫДЕЛЕННОГО ИЗ МОЛОЗИВА КОРОВ, НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ

САХАРНОГО ДИАБЕТА 2-го ТИПА

Целью исследований является и влияния пептида с аминокислотной последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL, выделенного из трипсинового гидролизата молозива коров, на показатели ан-тиоксидантной защиты лабораторных животных на фоне модели сахарного диабета 2-го типа. Мо-лекулярно-массовое распределение пептида оценивали масс-спектрометрическим методом и идентифицировали методом MALDI-TOF. Анализ масс-спектров осуществляли с помощью программы Mascot с использованием базы данных Protein NCBI. Микросеквенирование проводили с помощью се-квенатора MiSeqи-системы для высокопроизводительного секвенирования PGM IonTorrent. Моделирование пространственной структуры выделенных пептидов осуществляли с помощью программы молекулярного моделирования Schrodinger Maestro. Антиоксидантную активность пептидов определяли методами DPPH, ABTS и FRAP. Из трипсинового гидролизата молозива коров выделен полипептид, состоящий из 16 аминокислот с последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL и молекулярной массой 1583,05 Да. Анализ смоделированных пространственных структур пептида позволил установить, что он образует только альфа-структуру и относится к амфифильным, суммарный заряд пептида составляет +1, изоэлектрическая точка - на уровне 10, 15. Полученные физико-химические характеристики пептида позволяют предположить, что выделенный пептид относится к антиокси-дантным. Экспериментально установлено, что пептид обладает антиоксидантной активностью (3,21 ммоль экв. Тролокса/л). Доказано, что внутрижелудочное введение пептида ежедневно в течение 30 дней в дозе 0,9 мг/кг диабетическим крысам способствует снижению уровня гипергликемии и показателей оксидативного стресса.

Ключевые слова: пептиды, молозиво коров, антиоксидантные свойства, сахарный диабет, молекулярная масса, аминокислотная последовательность.

S.L. Tikhonov, Dr.Sc. Engineering, Prof.

N.V. Merzlyakova, P.G. student N.V. Tikhonova, Dr.Sc. Engineering, Prof.

A.S. Ozhgikhina, Senior Lecturer

PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS, ANTIOXIDANT ACTIVITY

AND EFFICIENCY OF A PEPTIDE ISOLATED FROM COW COLOSTRUM ON AN EXPERIMENTAL MODEL OF TYPE 2 DIABETES MELLITUS

The aim of the research is to characterize and study the effect of the peptide with the amino acid sequence ILGKLLSTAAGLLSNL isolated from trypsin hydrolysate of cow colostrum on the indicators of antioxidant protection of laboratory animals against the background of a type 2 diabetes mellitus model. Mass Spectra Analysis was performed by Mascot program using Protein NCBI database. Microsequencing was performed using the BISEQ sequencer and the PGM Ion Torrent high-performance sequencing system. The spatial structure of the isolated peptides was modeled using the Schrodinge rMaestro molecular modeling program. The antioxidant activity of the peptides was determined by the following methods: DPPH, ABTS and

FRAP. A polypeptide consisting of 16 amino acids with the following sequence: ILGKLLSTAAGLLSNL and a molecular weight of1583.05 Da was isolated from trypsin hydrolysate of cow milk. The analysis of the simulated spatial structures of the peptide allowed us to establish that it forms only an alpha structure and belongs to the amphiphilic, total charge of the peptide is +1, the isoelectric point is at level of 10.15. Physicochemical characteristics of the peptide obtained by us suggest that isolated peptide belongs to antioxidant. The experiment established that peptide has antioxidant activity (3.21 mmol eq. Trolox/l). It proved that intragastric administration ofpeptide daily for 30 days at a dose of 0.9 mg / kg to diabetic rats reduces the level of hyper-glycemia and indicators of oxidative stress.

Key words: peptides, bovine colostrum, antioxidant properties, diabetes mellitus, molecular weight, amino acid sequence.

Введение

Во всем мире растет тенденция к использованию коровьего молозива и продуктов его переработки в составе функциональных продуктов питания и фармацевтических препаратов для профилактики желудочно-кишечных и респираторных заболеваний [1]. Естественное присутствие питательных и физиологически активных компонентов, таких как иммуноглобулины, факторы роста, гормоны и лактоферрины, пептиды, вызывает повышенный интерес к молозиву коров. Основные компоненты молозива могут быть разделены на: а) иммунные факторы, а именно иммуноглобины (IgG, IgA и IgM), лактоферрин (LF), лизоцим, лактоперокси-дазу, микроРНК, гликоконъюгаты, В- и Т-лимфоциты, лейкоциты, интерлейкины и другие полипептиды, богатые пролином; б) факторы роста, а именно факторы синтеза инсулина (IGF-I и -II), факторы роста эпителия, гормоны роста, факторы роста тромбоцитов, факторы роста фибробластов и эпидермального факторы роста; в) питательные компоненты, а именно жирные кислоты, олигосахариды, аминокислоты, витамины и минералы [2-4].

Важным биологическим активным компонентом молозива коров являются пептиды.

Белки и пептиды, выделяемые в молоко молочными железами, отвечают за биологическую активность молока. Опиоидные пептиды представляют собой пептиды с высоким сродством к опиоидным рецепторам и проявляют фармакологическую активность, сходную с морфином. Они ферментативно образуются (in vitro) из коровьего казеина и присутствуют в центральной нервной системе, желудочно-кишечном тракте и иммунной системе [5]. Р-казомор-фины содержатся в человеческом и коровьем молозиве [6]. N-концевая последовательность всех обычных опиоидных пептидов одинакова (Try-Gly-Gly-Phe). Сывороточный протеин содержит идентичные опиоидам последовательности, в частности а-лактальбумин - как для человека, так и для крупного рогатого скота с фрагментом 50-53, и Р-лактоглобулин для крупного рогатого скота с фрагментом 102-105 [7]. Эти пептиды называются а- и Р-лакторфинами.

Биопептиды могут быть получены в результате ферментативного гидролиза белка [8], и такие пептиды по функциональным свойствам соответствуют исходному белку. Авторы получили ферментативный гидролизат из соевого белка со степенью гидролиза 82-83 % и выявили антиоксидантные свойства полученных пептидов [9]. Получен гидролизат яичного альбумина с высокой степенью гидролиза и определены оптимальные показатели [10].

Одним из наиболее изученных компонентов молозива является лактоферрин, многофункциональность которого заключается в регуляции железа в организме. Средняя концентрация лактоферрина в коровьем молозиве составляет 6-8 г/л [11].

Авторами [12] из лактоферина получены антиоксидантные пептиды с молекулярной массой от 913 до 2351 Да.

Одним из наиболее распространенных заболеваний является сахарный диабет 2-го типа (СД2). При развитии сахарного диабета усиливается свободнорадикальное окисление, снижается активность антиоксидантных ферментов и увеличивается количество перекиси водорода [13].

Актуальным является поиск новых биологически активных веществ, воздействующих на ключевые факторы патогенеза, определяющие формирование этого социально значимого заболевания и его хронических осложнений.

В исследованиях [14] установлено, что животные с диабетом, получавшие азотсодержащую карбоновую кислоту - креатин, имели увеличенную площадь клеток островков поджелудочной железы. Эти результаты также могут быть связаны с прямым антиоксидантным действием креатина, оказывающим защитный или регенеративный эффект на островки во время лечения СД [15]. Известно, что для синтеза креатина необходимы три аминокислоты, в частности глицин и аргинин, которые, согласно базе данных Protein NCBI, входят в состав многих антиоксидантных пептидов.

В настоящее время наиболее широко используемое терапевтическое средство для предупреждения развития диабета основано на эндогенном гормоне, инсулине, и его пептидных аналогах [16]. Однако из-за их сложной молекулярной структуры и физико-химических свойств рецептура и доставка этих пептидов требуют должного рассмотрения [17]. Основной проблемой в лечении диабета является регулирование различных уровней глюкозы в крови в течение дня. В ответ на прием диетической пищи метаболизм глюкозы осуществляется путем секреции инсулина и связанного с ним гормона амилина, выделяемого поджелудочной железой. Амилин дополняет инсулин в регуляции постпрандиальной глюкозы, уменьшая высвобождение глюкагона, замедляя опорожнение желудка и уменьшая потребление пищи. Следовательно, терапевтическое вмешательство с помощью инсулина и пептидов на основе амилина для регулирования метаболизма глюкозы в крови при диабете является логической имитацией эндогенной системы [18].

Целью исследований является характеристика и исследование влияния пептида с аминокислотной последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL, выделенного из трипсинового гидролизата молозива коров, на показатели антиоксидантной защиты лабораторных животных с индуцированным сахарным диабетом 2-го типа.

Материал и методы исследования

Молекулярно-массовое распределение пептида оценивали масс-спектрометрическим методом и идентифицировали методами MALDI-TOF и MS масс-спектрометрии на MALDI-времяпролетном масс-спектрометре Ultraflex (Bruker, Германия). Анализ масс-спектров проводили с помощью программы Mascot, опция Peptide Fingerprint (Matrix Science, США) с использованием базы данных Protein NCBI. Для микросеквенирования использовали секвенатор MiSeq (Illumina, США) и системы для высокопроизводительного секвенирования PGM IonTorrent (Life Technologies, США). Моделирование пространственной структуры выделенных пептидов осуществляли с помощью программы молекулярного моделирования Schrodinger Maestro (США). Score пептида рассчитывали по формуле (1):

„ 50000 /1Ч

Score =-, (1)

Mprot Х Unmi

где Mprot — молекулярная масса для каждого совпавшего белка; n — произведение, которое рассчитывается из Mowse-матрицы весов M для каждого совпадения экспериментальных данных и масс пептидов, рассчитанных из записей в геномной базе данных Protein NCBI.

Антиоксидантную активность пептида определяли тремя методами: DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), ABTS (2.2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)) и FRAP (ferric-reducing antioxidant power).

Исследования по экспериментальному обоснованию применения пептида при сахарном диабете 2-го типа проводили в Институте иммунологии и физиологии Уральского отделения Российской академии наук (ИИФ УрО РАН) (г. Екатеринбург). В эксперименте использованы крысы-самцы Wistar в возрасте 12 недель массой 354±7 г, которые содержались в клетках по 5 животных в каждой, в стандартных лабораторных условиях при температуре 20±2 oc, со сменой световой (12 ч) и темновой (12 ч) фаз, со свободным доступом к воде и корму. Все

манипуляции с животными были осуществлены в соответствии с Директивой Совета ЕС 2010/63/EU и одобрены этическим комитетом ИИФ УрО РАН. Для эксперимента сформировали 3 группы крыс по 7 животных в каждой: 1-я группа - интактные, у крыс 2-й и 3-й групп моделировали СД2 после 16 ч голодания внутрибрюшинным введением раствора стрептозо-тоцина в цитратном буфере pH 4,5 дозой 65 мг/кг с предварительным введением раствора ни-котинамида в воде для инъекций дозой 110 мг/кг. Животные 3-й группы дополнительно к основному рациону получали пептид молозива коров ежедневно в течение 30 дней в дозе 0,9 мг/кг массы тела. Для внутрижелудочных введений пептида использовали зонд DE006A 18Gx50 mm (Великобритания).

Животные всех групп были выведены из эксперимента путем внутримышечного введения пентобарбитала натрия в дозе 40 мг/кг. Отделение плазмы крови от форменных элементов проводили центрифугированием при 1000 g в течение 10 мин. Содержание глюкозы в плазме крови определяли глюкозооксидазным методом с использованием набора реактивов Глюкоза-Ново («Вектор-Бест», Российская Федерация). В плазме крови определяли содержание продуктов свободнорадикального окисления, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, включающих малоновыйдиальдегид (МДА). Количество восстановленного глутатиона (GSH) и других тиолов определяли в плазме крови по реакции с реактивом Эллмана (5,5'-дитиобис(2-нитробензойная) кислота).

Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения OriginPro 9.0 (Originlab Corporation, США). Данные представлены в виде среднего значения ± стандартная ошибка среднего значения. Статистическая значимость различий в полученных данных оценивалась с использованием непараметрического критерия Манна - Уитни (U). Установлен 5%-ный уровень значимости различия средних значений в группе, P<0,05.

Результаты исследований и их обсуждение

Из трипсинового гидролизата молозива коров выделен полипептид, состоящий из 16 аминокислот в последовательности ILGKLLSTAAGLLSNL, которому дано условное название mpT2. При идентификации пептида по базе данных Protein NCBI установлено, что он близок к пептиду под названием «LL-16 Alytesobstetricans», обладающему противодиабетическим действием. Score выделенного пептида составляет 82 при оптимальном 80, что свидетельствует о высокой сходимости с пептидом «LL-16 Alytesobstetricans».

На рисунке 1 представлена хроматограмма пептида трТ2.

5040302010-

02В 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

Dim

1 PDA Multi 1 /JJSnmtal

Рисунок 1 - Хроматограмма пептида mpT2

Авторами выдвинута гипотеза по использованию пептида mpT2 для коррекции оксида-тивного стресса при сахарном диабете 2-го типа (СД2), теоретическим обоснованием которой

39

S 1 I J il PDA Mult: 1 ri 1<з |з Р Si Й/ftB А- Лгь л."71 Г\

Т-H-Г^""---^-п-н-Г"-г

являются количественный и качественный состав аминокислот, аминокислотная последовательность, молекулярная масса, заряд, гидрофильность и другие физико-химические характеристики пептида.

Аминокислотный состав пептида в значительной степени влияет на его свойства и биологическую активность [19]. Авторами [20] установлено, что присутствие лизина (К) способствует усилению антиоксидантных свойств активных пептидов. Лизин (К) действует как донор водорода и, следовательно, усиливает активность пептида по нейтрализации свободных радикалов. В исследуемом нами пептиде присутствует лизин.

По данным [21], антиоксидантная активность пептидов тесно связана с их относительной молекулярной массой, аминокислотной последовательностью и гидрофильностью. Молекулярная масса пептида трТ2 составляет 1583,05 Да. Авторами [22] установлено, что молекулярные массы антиоксидантных пептидов пищевого происхождения в основном ниже 2000 Да.

На рисунке 2 представлены двухмерная и трехмерная модели пептида.

\

V

Л*

X

б

Рисунок 2 - Модель пептида: а - двухмерная; б - трехмерная

Анализ смоделированных пространственных структур пептида позволил установить, что он образует только альфа-структуру, каждая спираль которой состоит из 4 аминокислотных остатков, при этом водородные связи образуются между первым и четвертым аминокислотными остатками.

Альфа-спиральная стержнеобразная структура образуется за счет плотного правостороннего скручивания аминокислотной цепи. Эта форма обусловлена водородной связью между водородом в аминогруппе и кислородом в карбоксильной группе. Большинство альфа-спиралей являются амфифильными, что означает, что они содержат как гидрофильные, так и гидрофобные области. Обычно гидрофильные остатки аминокислот расположены напротив гидрофобных остатков. Чем больше аминокислотная последовательность, тем меньше растворимость пептидов. Выделенный пептид относится к амфифильным (уровень гидрофильности равен +7,04 КкалХмоль"1 ), что определяется наличием количеством гидрофильных и гидрофобных аминокислот. Суммарный заряд пептида равен +1, изоэлектрическая точка находится

40

в более щелочной среде и составляет 10,15. По данным [23], изоэлектрическая точка антиок-сидантных пептидов находится в диапазоне от 9,58 до 12,48, а заряд - от +1 до +2. Полученные нами физико-химические характеристики пептида теоретически позволяют предположить, что он относится к антиоксидантным. На основании анализа аминокислотных последовательностей пептида можно прогнозировать, что механизм действия его нацелен на поверхностные антигены, на рецепторы нейрогипокретина и оксидоредуктазы. Следует отметить, что проникновение пептидов в клетки зависит от заряда. 3Б-модель позволила определить заряд пептида +1. Полученные данные о заряде научно обосновывают механизмы его проникновения в клетки, которые классифицируют на энергозависимые или энергонезависимые [24]. Энергозависимые пептиды чаще взаимодействуют с определенным типом клеток [25] и не могут преодолевать многоклеточные барьеры [26]. В результате они не являются идеальными средствами доставки лекарств для 12 малых молекул. С другой стороны, некоторые энергонезависимые пептиды могут разрушать клеточные мембраны путем образования пор. Этот токсический эффект ограничивает полезность этих пептидов [27]. На основании классификации [25] c учетом заряда исследуемый пептид относится к энергозависимым и может проникать в кровь и любые типы клеток, что позволяет его использовать для ингибирования фермента DPP-IV, что также подтверждает его антидиабетические свойства.

На рисунке 3 представлены результаты исследований антиоксидантных свойств пептида mpT2 in vitro.

Рисунок 3 - Антиоксидантная активность пептида

Установлено, что исследуемый пептид mpT2 обладал антиоксидантной активностью (АОА). При этом АОА пептида в зависимости от метода исследований имел разные значения. Наибольшее значение отмечалось при методе ABTS и составило 3,21 ммоль экв. тролокса/л, что выше в сравнении с методами DPPH и FRAP на 16,3 и 11,9 %.

Проведены исследования по влиянию пептида mpT2 на АОА крови крыс на модели сахарного диабета 2-го типа. Установлено, что моделирование сахарного диабета 2-го типа сопровождалось развитием гипергликемии. Через 30 сут после моделирования СД2 наблюдали увеличение уровня глюкозы до 18,1 ммоль/л и накопление гликированного гемоглобина до 10,3 % во 2-й группе животных, что выше таковых в интактной группе в 2,9 и 2,4 раза соответственно. Введение пептида молозива диабетическим животным (2-я группа) сопровождалось менее выраженной гипергликемией. Количество глюкозы и гликированного гемоглобина было выше в 1,7 и 1,6 раза соответственно по сравнению с исследуемыми показателями ин-тактной группы.

В таблице представлены показатели оксидативного стресса на фоне развития СД2 у лабораторных животных.

Таблица

Показатели оксидативного стресса на фоне развития СД2 у крыс линии

Показатель Группа

1 Интактные 2 СД2 3 СД2+пептид mpT2

МДА, мкмоль/л 1,98±0,05 3,54±0,01* 2,74±0,05 *

Глутатион, мкмоль/л 22,47±2,16 5,68±0,71* 24,53±3,02

Каталаза, ммоль/мин-г 53,48±2,73 87,23±1,57* 72,25±3,11*

* - различие с показателем интактной группы достоверно при P<0,05.

В плазме крови животных 2-й группы отмечалось достоверное увеличение МДА на фоне развития СД2 типа по сравнению с интактными животными (1-я группа) на 78,79 %, в то время как на фоне перорального применения пептида mpT2 крысам с сахарным диабетом (3-я группа) количество МДА возросло на 38,4 %.

МДА является продуктом перекисного окисления липидов в организме и обладает ци-тотоксичным, мутагенным и канцерогенным действием [28]. Содержание МДА во 2-й группе значительно увеличилось (P <0,05) по сравнению с интактной группой. Напротив, содержание МДА в 3-й группе животных, обработанных антиоксидантным пептидом, увеличилось, но в меньшей степени. Это указывает на то, что антиоксидантный пептид может эффективно инги-бировать перекисное окисление липидов. Полученные данные согласуются с исследованиями [29], в которых установлено, что образцы служат донорами электронов и способны реагировать со свободными радикалами, превращая их в более стабильные соединения и прекращая цепные свободно-радикальные реакции окисления.

Во 2-й группе достоверно снизилось количество глутатиона на 74,7 %, в 3-й группе достоверных изменений этого показателя не отмечено. Увеличение количества каталазы во 2-й группе на 63,1 % по сравнению с интактными животными, возможно, связано с фазностью в изменении активности антиокислительных ферментов, как и в изменении величины других неспецифических показателей: увеличение активности в начальный период развития патологии (фаза компенсации) с последующим снижением показателя при более длительном течении патологии или при более интенсивном действии повреждающего фактора (фаза декомпенсации). Компенсация в первой фазе является частичной, равновесие неустойчиво, так как количество продуктов липопероксидации неуклонно возрастает. Следует отметить, что на увеличение активности фермента каталазы оказывают влияние количество субстрата, активаторы и ингибиторы, изменяющие активность уже имеющихся молекул фермента, а также регуляторы, действующие на регуляторные гены и увеличивающие синтез ферментов. Активность ката-лазы определяли в эритроцитах, где синтез фермента невозможен. Наиболее вероятным фактором, влияющим на активность каталазы в эритроцитах, является также количество субстрата. Применение пептида молозива способствует приближению активности каталазы и содержания МДА к уровню нормы.

Заключение

Из ферментативного гидролизата молозива коров получен антиоксидантный пептид с аминокислотной последовательностью ILGKLLSTAAGLLSNL. Идентификация пептида по базе данных Protein NCBI и расчет Score позволили предположить его высокую сходимость с антидиабетическим пептидом «LL-16 Alytesobstetricans». Результаты компьютерного моделирования двух и трехмерной структуры пептида и оценка его физико-химических свойств (молекулярная масса, изоэлектрическая точка и др.) позволили предположить о том, что пептид обладает антиоксидантными свойствами. В исследованиях in vitro доказаны антиоксидантные свойства полученного пептида. Возможный механизм действия антиоксидантного пептида заключается в нейтрализации аминокислотными остатками молекул свободных радикалов. В

эксперименте in vivo путем моделирования сахарного диабета 2-го типа, который сопровождается развитием гипергликемии и оксидативного стресса, доказано, что внутрижелудочное введение пептида mpT2 молозива ежедневно в течение 30 дней в дозе 0,9 мг/кг диабетическим крысам способствует снижению уровня гипергликемии и показателей оксидативного стресса.

Полученные данные позволяют рекомендовать использование пептида в составе пищевой продукции и биологически активных добавок для предупреждения развития свободно-радикального окисления при различных патологиях, в том числе сахарного диабета, с условием дополнительного подтверждения биодоступности, безопасности и эффективности.

Библиография

1. Mehra R., Singh R., Nayan V. et al. Nutritional Attributes of Bovine Colostrum Components in Human Health and Disease: A Comprehensive Review // Food Biosci. - 2021. - Vol. 40. - P. 100907.

2. Feeney S., Morrin S.T., Joshi L. et al. The Role of Immunoglobulins from Bovine Colostrum and Milk in Human Health Promotion. In Novel Proteins for Food, Pharmaceuticals and Agriculture // John Wiley & Sons. - 2018. - P. 291-314.

3. Hege J., Ghebremedhin M., Joshi B.L. et al. Soft Gels from Bovine Colostrum // Int. J. Gastron. Food Sci. - 2021. - Vol. 23. - P. 100278.

4. Kessler E.C., Bruckmaier R.M., Gross J.J. Immunoglobulin G Content and Colostrum Composition of Different Goat and Sheep Breeds in Switzerland and Germany // J. Dairy Sci. - 2019. - Vol. 102. - P. 55425549.

5. Mohanty D., Jena R., Choudhury P.K. et al. Milk Derived Antimicrobial Bioactive Peptides: A Review // Int. J. Food Prop. - 2016. - Vol. 19. - P. 837-846.

6. Nguyen D.D., Johnson S.K., Busetti F. et al. Formation and Degradation of Beta-Casomorphins in Dairy Processing. Crit. Rev // Food Sci. Nutr. - 2015. - Vol. 55. - P. 1955-1967.

7. Pihlanto-Leppdld A. Bioactive Peptides Derived from Bovine Whey Proteins // Trends Food Sci. Technol. - 2000. - Vol. 11. - P. 347-356.

8. Chernukha I.M., Mashentseva N.G., Afanasev D.A. et al. Biologically active peptides of meat and meat product proteins: a review. - Part 2. Functionality of meat bioactive peptides // Theory and practice of meat processing. - 2020. - Vol. 5 (2). - P. 12-19.

9. Жамсаранова С.Д., Лебедева С.Н., БолхоновБ.А. и др. Ферментативная конверсия пищевого белка и оценка антиоксидантной активности пептидов // Вестник ВСГУТУ. - 2021. - № 4 (83). - С. 514. - DOI: 10.53980/24131997_2021_4_5.

10. Болхонов Б. А., Соколов Д. В., Жамсаранова С. Д. и др. Выбор рабочих параметров получения пептидов яичного белка // Вестник ВСГУТУ. - 2022. - № 4 (87). - С. 15-22. - DOI: 10.5 3980/24131997_2022_4_15.

11. Buttar H.S., Bagwe S.M., Bhullar S.K. et al. Health benefts of bovine colostrum in children and adults // Academic. - 2017. - P. 3-20.

12. Ibrahim H.R., Isono H., Miyata T. Potential antioxidant bioactive peptides from camel milk proteins // Animal Nutrition. - 2018. - Vol. 4 (3). - P. 273-280. - doi.org/10.1016/j.aninu.2018.05.004.

13. Gualano B., De SallesPainelli V., Roschel H. et al. Creatine supplementation does not impair kidney function in type 2 diabetic patients: A randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical trial // Eur. J. Appl. Physiol. - 2011. - Vol. 111. - P. 749-756.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Gualano B., Novaes R.B., Artioli G.G. et al. Effects of creatine supplementation on glucose tolerance and insulin sensitivity in sedentary healthy males undergoing aerobic training // Amino Acids. - 2008. -Vol. 34. - P. 245-250.

15. Clarke H., Kim D.H., Meza C.A. et al. The evolving applications of creatine supplementation: Could creatine improve vascular health? // Nutrients. - 2020. - Vol. 12. - P. 2834.

16. Owens D.R., Monnier L., Barnett A.H. Future challenges and therapeutic opportunities in type 2 diabetes: Changing the paradigm of current therapy // Diabetes Obes. Metab. - 2017. - Vol. 19. - P. 13391352.

17. Mitragotri S., Burke P.A., Langer R. Overcoming the challenges in administering biopharmaceu-ticals: Formulation and delivery strategies // Nat. Rev. Drug Discov. - 2014. - Vol. 13. - P. 655-672.

18. Ryan G., Jobe L., Briscoe T. Review of pramlintide as adjunctive therapy in treatment of type 1 and type 2 diabetes // Drug Des. Dev. Ther. - 2008. - Vol. 2. - P. 203-214.

19. Sah B.N.P., Vasiljevic T., McKechnie S. et al. Antioxidative and antibacterial peptides derived from bovine milk proteins // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2018. - Vol. 58 (5). - P. 726-740.

20. He R., Girgih A.T., Malomo S.A. et al. Antioxidant activities of enzymatic rapeseed protein hy-drolysates and the membrane ultrafiltration fractions // Journal of Functional Foods. - 2013. - Vol. 5 (1). -P.219-227.

21. Wong F.C., Xiao J., Wang S. et al. Advances on the antioxidant peptides from edible plant sources // Trends in Food Science & Technology. - 2020. - Vol. 99. - P. 44-57.

22. Lv R., Dong Y., Bao Z. et al. Advances in the activity evaluation and cellular regulation pathways of food-derived antioxidant peptides // Trends in Food Science & Technology. - 2022. - Vol. 122. - P. 171186. - https://doi.org/10.1016/j. tifs.2022.02.026.

23. Xiankang F., Yun H., Yangying S. et al. Preparation and characterization of duck liver-derived antioxidant peptides based on LC-MS/MS, molecular docking, and machine learning // LWT. - 2023. -Vol. 175. - P. 114479. - https://doi.org/10.1016Zj.lwt2023.114479.

24. Sani M.A., Separovic F. How membrane-active peptides get into lipid membranes // Acc. Chem. Res. - 2016. - Vol. 49. - P. 1130-1138.

25. Olson E.S., Jiang T., Aguilera T.A. et al. Activatable cell penetrating peptides linked to nanoparti-cles as dual probes for in vivo fluorescence and MR imaging of proteases // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. -2010. - Vol. 107. - P. 4311-4316.

26. Simon M.J., Kang W.H., Gao S. et al. Morrison 3rd, TAT is not capable of transcellular delivery across an intact endothelial monolayer in vitro // Ann. Biomed. Eng. - 2011. - Vol. 39. - P. 394-401.

27. Cruz J., Mihailescu M., Wiedman G. et al. A membrane-translocating peptide penetrates into bi-layers without significant bilayer perturbations // Biophys. J. - 2013. - Vol. 104. - P. 2419-2428.

28. Yang J., Huang J., DongX. et al. Purification and identification of antioxidant peptides from duck plasma proteins // Food Chemistry. - 2020. - Vol. 319. - P. 126534.

29. Wang Y.Y., Wang C.Y., Wang S.T. et al. Physicochemical properties and antioxidant activities of tree peony (PaeoniasuffruticosaAndr.) seed protein hydrolysates obtained with different proteases // Food Chemistry. - 2021. - Vol. 345. - P. 128765.

Bibliography

1. Mehra R., Singh R., Nayan V. et al. Nutritional Attributes of Bovine Colostrum Components in Human Health and Disease: A Comprehensive Review // Food Bioscience. - 2021. - Vol. 40. - P. 100907.

2. Feeney S., Morrin S.T., Joshi L. et al. The Role of Immunoglobulins from Bovine Colostrum and Milk in Human Health Promotion. In Novel Proteins for Food, Pharmaceuticals and Agriculture // John Wiley & Sons. - 2018. - P. 291-314.

3. Hege J., Ghebremedhin M., Joshi B.L. et al. Soft Gels from Bovine Colostrum // International Journal of Gastronomy and Food Science. - 2021. - Vol. 23.— P. 100278.

4. Kessler E.C., Bruckmaier R.M., Gross J.J. Immunoglobulin G Content and Colostrum Composition of Different Goat and Sheep Breeds in Switzerland and Germany // Journal of Dairy Science. - 2019. - Vol. 102. - P. 5542-5549.

5. Mohanty D., Jena R., Choudhury P.K. et al. Milk Derived Antimicrobial Bioactive Peptides: A Review // International Journal of Food Properties. - 2016. - Vol. 19. - P. 837-846.

6. Nguyen D.D., Johnson S.K., Busetti F. et al. Formation and Degradation of Beta-Casomorphins in Dairy Processing. Crit. Rev // Food Science and Nutrition. - 2015. - Vol. 55. - P. 1955-1967.

7. Pihlanto-Leppälä A. Bioactive Peptides Derived from Bovine Whey Proteins // Trends in Food Science and Technology. - 2000. - Vol. 11. - P. 347-356.

8. Chernukha I.M., Mashentseva N.G., Afanasev D.A. et al. Biologically active peptides of meat and meat product proteins: a review. - Part 2. Functionality of meat bioactive peptides // Theory and practice of meat processing. - 2020. - Vol. 5 (2). - P. 12-19.

9. Zhamsaranova S.D., Lebedeva S.N., Bolkhonov B.A. et al. Enzymatic conversion of food protein and evaluation of antioxidant activity of peptides // Bulletin of the ESSTUM. - 2021. - Vol. 4 (83). - P. 5-14. - DOI: 10.53980/24131997 2021 4 5.

10. Bolkhonov B.A., Sokolov D.V., Zhamsaranova S.D. et al. Selection of working parameters for obtaining egg protein peptides // Bulletin of the ESSTUM. - 2022. - Vol. 4 (87). - P. 15-22. - DOI: 10.5 3980/24131997_2022_4_15.

11. Buttar H.S., Bagwe S.M., Bhullar S.K. et al. Health benefts of bovine colostrum in children and adults // Academic. - 2017. - P. 3-20.

12. Ibrahim H.R., Isono H., Miyata T. Potential antioxidant bioactive peptides from camel milk proteins // Animal Nutrition. - 2018. - Vol. 4 (3). - P. 273-280. - https://doi. org/10.1016/j.aninu.2018.05.004.

13.Gualano B., De SallesPainelli V., Roschel H. et al. Creatine supplementation does not impair kidney function in type 2 diabetic patients: A randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical trial // European Journal of Applied Physiology. - 2011. - Vol. 111. - P. 749-756.

14. Gualano B., Novaes R.B., Artioli G.G. et al. Effects of creatine supplementation on glucose tolerance and insulin sensitivity in sedentary healthy males undergoing aerobic training // Amino Acids. - 2008. -Vol. 34. - P. 245-250.

15. Clarke H., Kim D.H., Meza C.A. et al. The evolving applications of creatine supplementation: Could creatine improve vascular health? // Nutrients. - 2020. - Vol. 12. - P. 2834.

16. Owens D.R., Monnier L., Barnett A.H. Future challenges and therapeutic opportunities in type 2 diabetes: Changing the paradigm of current therapy // Diabetes Obesity and Metabolism. - 2017. - Vol. 19. -P.1339-1352.

17. Mitragotri S., Burke P.A., Langer R. Overcoming the challenges in administering biopharmaceu-ticals: Formulation and delivery strategies // Nat. Rev. Drug Discov. - 2014. - Vol. 13. - P. 655-672.

18. Ryan G., Jobe L., Briscoe T. Review of pramlintide as adjunctive therapy in treatment of type 1 and type 2 diabetes // Drug Design, Development and Therapy. - 2008. - Vol. 2. - P. 203-214.

19. Sah B.N.P., Vasiljevic T., McKechnie S. et al. Antioxidative and antibacterial peptides derived from bovine milk proteins // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2018. - Vol. 58 (5). - P. 726-740.

20. He R., Girgih A.T., Malomo S.A. et al. Antioxidant activities of enzymatic rapeseed protein hy-drolysates and the membrane ultrafiltration fractions // Journal of Functional Foods. - 2013. - Vol. 5 (1). -P.219-227.

21. Wong F.C., Xiao J., Wang S. et al. Advances on the antioxidant peptides from edible plant sources // Trends in Food Science & Technology. - 2020. - Vol. 99. - P. 44-57.

22. Lv R., Dong Y., Bao Z. et al. Advances in the activity evaluation and cellular regulation pathways of food-derived antioxidant peptides // Trends in Food Science & Technology. - 2022. - Vol. 122. - P. 171186. - https://doi.org/10.1016/j. tifs.2022.02.026.

23. Xiankang F., Yun H., Yangying S. et al. Preparation and characterization of duck liver-derived antioxidant peptides based on LC-MS/MS, molecular docking, and machine learning // LWT. - 2023. -Vol. 175. - P. 114479. - https://doi.org/10.1016Zj.lwt.2023.114479.

24. Sani M.A., Separovic F. How membrane-active peptides get into lipid membranes // Accounts of Chemical Research. - 2016. - Vol. 49. - P. 1130-1138.

25. Olson E.S., Jiang T., Aguilera T.A. et al. Activatable cell penetrating peptides linked to nanoparti-cles as dual probes for in vivo fluorescence and MR imaging of proteases // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2010. - Vol. 107. - P. 4311-4316.

26. Simon M.J., Kang W.H., Gao S. et al. Morrison 3rd, TAT is not capable of transcellular delivery across an intact endothelial monolayer in vitro // Annals of Biomedical Engineeering. - 2011. - Vol. 39. -P.394-401.

27. Cruz J., Mihailescu M., Wiedman G. et al. A membrane-translocating peptide penetrates into bi-layers without significant bilayer perturbations // Biophysical Journal. - 2013. - Vol. 104. - P. 2419-2428.

28. Yang J., Huang J., DongX. et al. Purification and identification of antioxidant peptides from duck plasma proteins // Food Chemistry. - 2020. - Vol. 319. - P. 126534.

29. Wang Y.Y., Wang C.Y., Wang S.T. et al. Physicochemical properties and antioxidant activities of tree peony (PaeoniasuffruticosaAndr.) seed protein hydrolysates obtained with different proteases // Food Chemistry. - 2021. - Vol. 345. - P. 128765.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.