CC BY
40
И.С. Милентьева
канд. техн. наук, доцент, кафедра бионанотехнологии, ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»,
г. Кемерево
А.Ю. Просеков
д-р техн. наук, профессор, кафедра бионанотехнологии, ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»,
г. Кемерево Л.А. Астахова аспирант, кафедра бионанотехнологии, ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»,
г. Кемерово
М.В. Шишин
аспирант, кафедра бионанотехнологии, ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)»,
г. Кемерово
ИЗУЧЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОГО ДЕЙСТВИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Работа выполнена в рамках соглашения № 14.586.21.0002 от 17.09.2014 г.
Аннотация. В статье был исследован механизм антиоксидантного действия микроорганизмов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека, который был изучен на модельных системах перекисного окисления липидов in vitro. Было показано, что исследуемые пребиотические штаммы группы Lactobacillus инги-бируют метаболиты перекисного окисления липидов, входящих в состав клеточных мембран. Данное свойство демонстрирует возможность использования изучаемых пребиотических штаммов в конструировании специализированных диет для людей с заболеваниями рака.
Ключевые слова: антиоксидант, пробиотик, раковые заболевания, окисление липидов, Lactobacillus, липосома.
I.S. Milentyeva, Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo
A.Yu. Prosekov, Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo
L.A. Astakhova, Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo
M.V. Shishin, Kemerovo Institute of Food Science and Technology, Kemerovo
STUDY OF THE ANTIOXIDANT EFFECT OF MICROORGANISMS
Abstract. The article studies the mechanism of the antioxidant action of microorganisms, isolated from human gastrointestinal tract, that has been studied in model systems of lipid peroxidation in vitro. It was demonstrated that the investigated prebiotic strains of and Lactobacillus group inhibit the metabolites of lipid peroxidation, which are parts of cell membranes. This property demonstrates the use of the studied prebiotic strains in designing specialized diets for cancer patients.
Keywords: antioxidant, probiotic, cancer, lipid oxidation, Lactobacillus, liposome.
Известно, что любая модельная система, используемая для изучения механизмов влияния веществ на свободнорадикальное окисление, должна содержать субстрат окисления, систему генерации инициаторов процессов свободнорадикального окисления, систему детекции интенсивности процессов окисления [2].
При разработке модельных систем для in vitro-экспериментов, позволяющих изучить механизмы антиоксидантного действия веществ, необходимо правильно выбрать субстрат
перекисного окисления липидов, систему инициации радикальных реакций и способ оценки интенсивности перекисного окисления липидов. В процессе перекисного окисления липидов окислению в первую очередь подвергаются полиненасышенные жирные кислоты (ПНЖК) и их остатки в составе сложных липидов, а холестерин и его производные окисляются с меньшей скоростью [3].
Таблица 1 - Результаты определения продуктов перекисного окисления липидов в суспензиях липосом, подвергнутых индуцированному окислению
Продукты перекисного окисления липидов Содержание продукта, мкМ, при разной продолжительности окисления, ч
2,0 | 4,0 | 6.0 | 8,0 | 10.0
в присутствии Lactobacillus paracasei
Карбонильные соединения 51,97±2,60 75,0Б±3,75 133,0Б±Б,65 217,23±10,86 332,91±16,Б5
Вещества, реагирующие с 2-тио-барбитуровой кислотой 2,80i0,14 3,27±0.16 4,55±0,23 5,93±0,30 7,51±0,38
Конъюгированные диены 0.0030i0.0001 0.011±0,0005 0,0140±0.0007 0,0180±0.0009 0.021 ±0,0 01
Кротоновый альдегид 0.009±0,0005 0,0'21±0.001 0,029±0,001 0,037±0,002 0.041±0,002
в присутствии LscfobscjiJus fermentum
Карбонильные соединения 49,41 ±2,4 7 69,01 ±3,4 5 124,4 8± Б,22 206,55±10,33 316,2Б±15,81
Вещества, реагирующие с 2-тио-барбитуровой кислотой 2,49±0,12 3,01±0,15 4,33±0,22 5,29±0,26 Б,91±0,35
Конъюгированные диены 0.0030*0.0002 O,O1OOiO.O0O5 0,012±±0. 000Б 0,0160±0.0008 0.020 ±0,001
Кротоновый альдегид 0.009i0,0005 0,019±0 001 0,027±0,001 0,033±0,002 0.038±0,002
в присутствии Lactobacillus salivarius
Карбонильные соединения 55,37±2,77 79,91 ±3,99 139,50±Б,98 238,60±11,93 36Б,20±18,31
Вещества, реагирующие с 2-тио-барбитуровой кислотой 2,94±0,15 3,37±0 17 4,70±0,24 5,93±0,30 7,8&±0,39
Конъюгированные диены 0.0040±0.0002 0.О12±0,000Е 0,0140±0.0007 0.019±0,001 0.023±0,001
Кротоновый альдегид 0.0100±0.0005 0,021±0,001 0.0'30±0,002 0,038±0,002 0.043±0,002
В ходе реакций перекисного окисления липидов образуется широкий спектр продуктов -промежуточные (алкильные, аллоксильные и перокси-радикалы, гидропероксиды), вторичные (эпоксиды, эндопероксиды, конъюгированные диены и триены, карбонильные соединения) и конечные (продукты рекомбинации радикалов, аддукты альдегидов с биополимерами, спирты, простые эфиры, углеводороды). Соотношение между различными продуктами, образующимися в ходе перекисного окисления липидов, зависит от интенсивности и условий протекания самого процесса и от соотношения субстратов [4].
Важным аспектом при изучении механизма антиоксидантного действия соединений является выбор субстрата для модельных систем перекисного окисления липидов, к которому предъявляются следующие требования: неизменность липидного состава, возможность подбора строго определенного состава, состав несущей фазы, в которой находятся липиды, малая трудоемкость процедур приготовления [1].
Перечисленным качествам в наибольшей степени удовлетворяют искусственные мембраны, в частности, липосомы - липидные бислойные структуры, в определенном приближении аналогичные бислою биомембран. Липосомы получали инжекционным способом. Для этого в 5 мл дистиллированной воды или соответствующего буферного раствора при постоянном интенсивном перемешивании шприцом быстро впрыскивали 0,25 мл раствора фосфолипида необходимой концентрации в этаноле. Далее липосомы подвергали спонтанному и индуцированному окислению при температуре 37°С [3].
Исследовали влияние на процесс перекисного окисления липидов в модельной системе микроорганизмов, выделенных из желудочно-кишечного тракта (Lactobacillus paracasei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus salivarius) по формуле:
C — C
OAO = -°-1 • 100%, (1)
Co
где C0 - концентрация карбонильных соединений в суспензии липосом, не содержащей исследуемых микроорганизмов (контроль), C1 - концентрация карбонильных соединений в суспензии липосом, содержащей исследуемые микроорганизмы (опыт).
Если значение АОА > 1, то считается, что исследуемый микроорганизм ингибирует пе-рекисное окисление липидов, если АОА < 1, то исследуемый микроорганизм усиливает окисление липидов, т.е. является прооксидантом.
Результаты определения продуктов перекисного окисления липидов в суспензиях липосом, не содержащих и содержащих тестируемые микроорганизмы и подвергнутых индуцированному окислению, представлены в таблице 1.
Из таблицы 1 следует, что все исследуемые штаммы микроорганизмов снижают содержание в суспензиях липосом, подвергнутых индуцированному окислению, продуктов перекисного окисления липидов, следовательно, механизм антиоксидантного действия пробиотических микроорганизмов заключается в ингибировании их метаболитами перекисного окисления липидов, входящих в состав клеточных мембран. Это, вероятно, происходит вследствие связывания свободных радикалов и ингибирования фермента липоксигеназы.
Список литературы:
1. Пат. 2004101953 Российская Федерация, МПК C12N1/20. Пробиотические штаммы Lactobacillus / Д. Коллинз, Д. Салливан, Л. Махонии др.; заявитель и патентообладатель Эли-ментери Хелс Лимитед. - № 2004101953/13; заявл. 26.07.2002; опубл. 10.05.2005.
2. Ушкалова, В.Н. Контроль перекисного окисления липидов / В.Н. Ушкалова, Н.В. Иоа-нидис, Т.Д. Кадочникова, З.М. Деева. - Новосибирск, 1993. - 182 с.
3. Batzri, S. Single bilayer liposomes prepared without sonication / S. Batzri, E.D. Korn // Bio-phys. Acta. - 1973. - Vol. 298. - P. 1015-1019.
4. Bermudez-Brito, M. Probiotic mechanisms of action / M. Bermudez-Brito, J. Plaza-Diaz, S. Munoz-Quezada, C. Gomez-Llorente, A. Gil // Ann. Nutr. Metab. - 2012. - № 61 (2). - Р. 160174; doi: 10.1159/000342079.
