CC BY
2
УДК 615.324:616.153.915:57.084.1 Табл. 1. Ил. 1. Библ. 17.
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТКАНЕСПЕЦИФИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ С МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССОЙ МЕНЕЕ 30 КДА, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ АОРТЫ SUSSCROFA
Котенкова Е.А., канд. техн. наук, Федулова Л.В., канд. техн. наук, Чернуха И.М., чл.-корр. РАН ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова»
Ключевые слова: аорта, тканевая специфичность, липиды, гиперлипидемия Реферат
Представлены результаты исследования гиполипидемических свойств ультрафильтратов экстракта аорт Sus scrofa in vivo в сравнении с коммерческим препаратом. Установлено, что механизм гиполипидемического действия зависит от молекулярной массы тканеспецифичных веществ. Было показано, что и образец сравнения и низкомолекулярный ультрафильтрат, сходные по природе действующего вещества, не способствовали существенному снижению концентрации ХС и атерогенных классов липопротеинов, но стимулировали увеличение концентрации ХС ЛПВП до 45,9 % по сравнению с интактными животными и до 27,1 % по сравнению с контрольной группой, что, соответственно, привело к снижению индекса атерогенности сыворотки крови до 30,7 %. Однако у крыс, которые получали среднемолекулярный ультрафильтрат, снижение индекса атерогенности сыворотки крови достигало 40,9 %, преимущественно, за счет снижения содержания как общего холестерина, так и атерогенных фракций липопротеинов до 34,7% и 50,0 %, соответственно, по сравнению с контрольными животными.
THE STUDY OF iSOLATED FROM SUS SCROFA AORTA TiSSUE-SPECiFiC SUBSTANCES WiTH A MOLECULAR WEiCHT LESS THAN 30 KDA
Kotenkova E.A., Fedulova L.V., Chernukha I.M.
The V.M. Gorbatov All-Russian Meat Research Institute
Keywords: aorta, tissue specificity, lipids, hyperlipidemia
Summary
The study presents the in vivo research results of hypolipidemic properties of ultrafiltrates prepared from Sus scrofa aortas extract in comparison with the commercial drug. It was found that the mechanism of hypolipidemic action depended on the molecular mass of tissue-specific substances. It was also shown that commercial drug and low molecular weight ultrafiltrate did not significantly reduce the concentration of total cholesterol and atherogenic lipoproteins, but stimulated the increase of HDL cholesterol up to 45.9 % compared to intact animals and up to 27.1% in comparison with the control group. Serum atherogenic index was declined by 30.7%. Similar action could be explained by similarity in nature of the active substance both commercial drug and low molecular weight ultrafiltrate. However, serum atherogenic index in rats received the middle weight ul-trafiltrate decreased by 40.9 % mainly due to reduction of serum total cholesterol and atherogenic lipoproteins fractions by 34.7% and 50.0%, respectively, compared to control animals.
Введение
В последние 10 лет во всем мире проводятся обширные исследования по изучению веществ белковой и пептидной природы, содержащихся в мясном сырье и готовых мясных продуктах, а также, образующихся в процессе различной технологической обработки и тем или иным способом обусловливающие качественные и функциональные характеристики, а также безопасность готовых продуктов питания [9-11, 13-17]. Стратегия изучения мясных белков как потенциальных источников биопептидов предполагает под собой как исследование протеома на предмет наличия гипотетических функциональных последовательностей, а также метаболитов, образованных в процессе созревания и ферментации (образование активных последовательностей за счет действия собственных протеолитиченских ферментов и протеаз и пептидаз бактериального происхождения), так и гидролиз сырья естественными ферментами желудочно-кишечного тракта методами прикладной протеоми-ки и биоинформатики [9, 13, 15].
Все больше внимания уделяется исследованию биологической роли пептидов в системе in vivo, проводятся работы по изучению всасываемости, устойчивости к протеазам и пептидазам. Значительный интерес представляет изучение механизмов образования веществ белковой
и пептидной природы, обусловливающих биокорригирующие и качественные характеристики, их пути биосинтеза, фол-динга и катаболизма.
Современные тенденции пищевой биотехнологии и биохимии мясного сырья направлены на исследования по выявлению и идентификации белков и пептидов, характеризующих качественные параметры сырьевых источников животного и растительного происхождения. В настоящее время из мясного сырья, в особенности из мышечных белков говядины, курицы, свинины, выделено большое количество полипептидных веществ, содержащих примерно 2-30 аминокислот, нативно присутствующих в мясном сырье или образующихся в процессе технологической обработки. Выявлен ряд коротких пептидов, обладающих гипотензивным, опиоидым, антиоксидантым, антитромботическим и другими биологическими эффектами, оказывая тем самым влияние на ряд наиболее общих патогенетических механизмов, лежащих в основе развития разнообразных патологических процессов [9, 11, 14, 15, 17].
Проведенные исследования веществ белковой и пептидной природы, выделенных из сосудов продуктивных животных, показали, что они могут оказывать влияние на течение заболевания [2, 4-7, 12]. Таким образом, сама ткань сосудов с точки зрения современной протеоми-
ки может являться объектом для поиска и выделения факторов белково-пептид-ной природы, способствующих нормализации функционирования сердечнососудистой системы и снижению уровня липидов крови.
Ранее авторами было показано, что внесение в рацион животных с моделью экспериментального атеросклероза тканей сердец и аорт Sus scrofa приводило к нормализации липидного обмена [6], причем наибольшая эффективность отмечалась у фракции с молекулярной массой менее 30 кДа [7, 11]. В протеом-ных исследованиях было показано, что в тканях аорт Sus scrofa присутствует ряд тканеспецифичных белков и пептидов, вовлеченных в липидный обмен и функционирование эндотелиального слоя сосудов, которые, возможно, и обусловливали биологическое действие в in vivo экспериментах [1, 8].
Таким образом, целью настоящей работы было определить целевую фракцию тканеспецифичных веществ аорт Sus scrofa in vivo, обладающую наибольшим гиполипидемическим эффектом, для оптимизации технологии получения пищевых биологически активных модулей.
Материалы и методы
Объектами исследования являлись среднемолекулярный (СМУФ, Мм 5-30 кДа) и низкомолекулярный (НМУФ, Мм<5 кДа)
Липидный профиль сыворотки крови
Таблица 1
Показатели Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5
ХС, ммоль/л 1,64±0,20 2,77±0,09* 2,77±0,22* 2,58±0,09* 1,81±0,07*'+
ТГ, ммоль/л 1,74±0,32 1,65±0,31 1,82±0,25 1,28±0,19 1,14±0,07
ХС ЛПНП, ммоль/л 0,63±0,03 0,90±0,07* 0,95±0,06*+ 0,80±0,06* 0,71±0,04*'+
ХС ЛПВП, ммоль/л 0,61±0,06 0,70±0,07 0,79±0,06 0,89±0,07* 0,70±0,08
ХС не-ЛПНП и не-ЛПВП, ммоль/л 0,40±0,13 1,16±0,02* 1,05±0,07* 1,05±0,07* 0,58±0,11*'+
* — достоверное отличие от интактной группы (Р < 0,05), * — достоверное отличие от контрольной группы, * — достоверное отличие между опытными группами.
ультрафильтраты экстракта аорты свиней в 0,9% растворе натрия хлорида. В качестве образца сравнения использовали препарат Вентфорт (НПЦРИЗ, Россия), который представляет собой смесь пептидов, выделенных из сосудов сельскохозяйственных животных.
Экспериментальную гиперлипидемию воспроизводили на крысах-самцах стока Wistar массой 350 ± 20 г в соответствии с [3], из которых были произвольно сформированы 5 групп: группа 1 - интакт (n = 10), группа 2 - контроль (n = 10); группы 3-5 - опыт (ni=3-5 = 10). По окончании моделирования животным 2 группы (контроль) вводили физиологический раствор, 3 группы - Вентфорт (НПЦРИЗ, Россия), 4 группы - НМУФ, 5 группы -СМУФ, 1 группа состояла из интактных животных. Все исследуемые образцы вводились per os из расчета 0,3 мг белка/кг массы тела на протяжении 28 суток. По истечении эксперимента животных усыпляли в камере для эвтаназии VETtech в соответствии с правилами гуманного обращения с животными, проводили аутопсию и забор крови на биохимические исследования.
Содержание холестерина (ХС), тригли-церидов (ТГ), холестерина липопротеи-нов высокой плотности (ХС ЛПВП) и низкой плотности (ХС ЛПНП) определяли на автоматическом анализаторе BioChem FC-360 (HTI, США) в соответствии с методиками, приложенными к реактивам (HTI, США). Индекс атерогенности (ИА) рассчитывался по формуле:
ИА= (ХС - ХС ЛПВП) / ХС ЛПВП.
Статистический анализ проводили с использованием программы STATISTICA 10. Результаты представлялись в виде «Взвешенное среднее значение ± Стандартное отклонение». Статистическая достоверность рассчитывалась с применением однопараметрического ANOVA теста с применением критерия Дункана. Вероятность 0.05 была выбрана в качестве значимого уровня.
Результаты
На 28 сутки у животных контрольной группы концентрация ХС оставалась высокой и превышала интактный уровень на 68,9% (Р < 0,05), концентрация ТГ снизилась до интактного. Кроме того, у животных контрольной группы наблюдалось перераспределение фракций липопротеинов в сторону увеличения ХС ЛПНП и ХС не-ЛПНП и не-ЛПНП на 42,9% (Р < 0,05) и в 2,9 раз (Р < 0,05) по сравнению с интактными животными (таблица 1). Внутрижелудочное введение образца сравнения (Вентфорт, НПЦРИЗ, Россия), НМУФ и СМУФ в течение 28 суток не приводило к снижению концентрации ТГ, она достоверно не отличалась от контрольного. Интересно, что и образец сравнения и НМУФ, сходные по природе действующего вещества, не способствовали снижению концентрации ХС, ХС ЛПНП и ХС не-ЛПНП и не-ЛПНП: концентрация ХС оставалась выше интакта на 68,9 % (Р < 0,05) и 57,3 % (Р < 0,05), соответственно, ХС ЛПНП — на
50,8% (Р < 0,05) и 27,0% (Р < 0,05), соответственно, ХС не-ЛПНП и не-ЛПНП — в 2,6 раз (Р < 0,05) и 2,6 раз (Р < 0,05), соответственно. Однако у крыс, которые получали СМУФ, концентрация ХС, ХС ЛПНП и ХС не-ЛПНП и не-ЛПНП снизилась на 34,7 % (Р < 0,05), 21,1 % (Р < 0,05) и 50,0 % (Р < 0,05), соответственно, по сравнению с контрольными животными. У крыс, которые получали НМУФ, отмечалось увеличение концентрации ХС ЛПВП на 45,9% (Р < 0,05) по сравнению с интактом и на 27,1 % (недостоверно) по сравнению с контролем (таблица 1).
На 28 сутки эксперимента ИА сыворотки крови животных контрольной группы превышал интактное значение на 80,4% (Р < 0,05). Внутрижелудочное введение образца сравнения (Вентфорт, НПЦРИЗ, Россия) и НМУФ приводило к снижению ИА на 16,8 % (Р < 0,05) и 30,7% (Р < 0,05), соответственно, однако ИА оставался выше интактного на 50,0% (Р < 0,05) и 25,0% (Р < 0,05), соответственно (рисунок 1).
2017 | №2 ВСЕ ОМ ЯСЕ
У животных, которые получали СМУФ, ИА снизился практически до интактного уровня и был ниже контрольного значения на 40,9% (Р < 0,05) (рисунок 1), что обусловлено снижением содержания общего ХС и атерогенных фракций липопротеинов в сыворотке крови.
Выводы
В результате проведенных исследований было показано, что биологически активные белки и пептиды, выделенные из тканей аорт Sus scrofa, обладают выраженным гиполипидемическим действием. Важно отметить, что низкомолекулярный ультрафильтрат (Мм < 5 кДа) обладал сходным действием с коммерческим образцом сравнения Вентфорт (НПЦРИЗ, Россия). У обоих образцов гиполипидемический эффект был ниже, чем у среднемолякулярного ультрафильтрата (Мм 5-30 кДа), однако наблюдалось увеличение фракции ХС ЛПВП и снижение ХС не-ЛПВП и не-ЛПНП, что способствовало снижению индекса ате-рогенности сыворотки крови животных с экспериментальной гиперлипидемией. Очевидно, что похожий эффект наблюдается за счет сходности состава - оба образца представляют собой смесь пептидов, выделенных из сосудов сельскохозяйственных животных. Снижение же индекса атерогенности сыворотки крови животных, получавших среднемо-лекулярный ультрафильтрат, происходило за счет снижения содержания как общего холестерина, так и преимущественно атерогенных фракций липопро-теинов.
Таким образом, было показано, что действие ультрафильтратов экстракта тканей аорт Sus scrofa заключается в гиполипидемическом эффекте, однако механизмы были разными, поэтому для дальнейшей разработки технологии создания пищевых модулей из тканеспецифичных белков и пептидов рекомендуется применять комплекс веществ с молекулярной массой менее 30 кДа.
© КОНТАКТЫ:
Котенкова Елена Александровна а е-таИ; lazovlena92@yandex.ru
Федулова Лилия Вячеславовна а е-таИ; fedulova@vniimp.ru Чернуха Ирина Михайловна а е-ттаП: imcher@inbox.ru
список литературы: REFERENCES:
1. Лисицын, А.Б. Ткани сердца и аорты крупного рогатого скота и свиней как функциональный мясной ингредиент с заданным белково-пептидным профилем / А.Б. Лисицын, И.М. Чернуха, Л.В. Федулова, Е.А. Котенкова, С.С. Шишкин // Все о мясе. — № 5. — 2013. — С. 48-51. Lisitsyn, A.B. Tkani serdtsa i aorty krupnogo rogatogo scota i svihei kak funktsionalnyi myasnoy ingredient s zadannym belkovo-peptidnym prophilem [Cattle and pig heart and aorta tissues as a functional food ingredient with a protein-pep-tide profile] / A.B. Lisitsyn, I.M. Chernukha, L.V. Fedulova, E.A. Kotenkova, S.S. Shyshkin// Vse o myace. — № 5. — 2013. — P. 48-51.
2. Ляпина, Л.А. Пептидная регуляция метаболических Lyapina, L.A. Peptidnaya regulyatsiya metabolicheskikh процессов при гиперхолестеринемических состо- protsessov pri giperkholesterinemicheskikh sostoyaniyakh яниях организма/ Л.А. Ляпина, М.Е. Григорьева, organizma [Peptide regulation of metabolic processes Т.Ю. Оберган, Т.А. Шубина, Л.А. Андреева, Н.Ф. Мя- under hypercholesteremia conditions of an organism] / соедов // Известия РАН. Серия биологическая. — L.A. Lyapina, M.E. Grigo^eva, T.Y. Obergan, T.A. Shubina, 2015. — Т. 42. — № 6. — С. 546-555. L.A. Andreeva, N.F. Myasoedov // Biology Bulletin. — 2015. — Т. 42. — № 6. — P. 546-555.
3. Патент на изобретение № 2524127, 30.05.2014 г. Лисицын А.Б., Чернуха И.М., Котенкова Е.А., Федулова Л.В. Способ моделирования экспериментального атеросклероза. Patent na izobreteniye [Patent for invention] № 2524127, 30.05.2014 r. A.B. Lisitsyn, I.M. Chernukha, E.A. Kotenkova, L.V. Fedulova. Sposob modelirovaniya experimentalnogo ateroscleroza [The way of experimental atherosclerosis modeling].
4. Хавинсон, В.Х. Эпигенетические аспекты пептидной Khavinson, V. Kh. Epigeniticheskiye aspect peptidnoy reg-регуляции пролиферации эндотелия сосудов при ulyatsii prolipheratsii endoteliya sosudov pri ego starenii его старении / В.Х. Хавинсон, С.И. Тарновская, [Epigenetic aspects of peptidergic regulation of vascular Н.С. Линькова, Е.О. Гутоп, Е.В. Елашкина // Успехи endothelial cell proliferation during aging] / V.Kh. Khavin-геронтоогии. — 2014. — Т. 27. — № 1. — С. 108-114. son, S.I. Tarnovskaya, N.S. Linkova, E.O. Gutop, E.V. Elash- kina // Advances in Gerontology. — 2014. — Т. 27. — № 1. — P. 108-114.
5. Хавинсон, В.Х. Молекулярные аспекты антиате-росклеротического действия коротких пептидов / B.Х. Хавинсон, Н.С. Линькова, Е.В. Елашкина, А.О. Дурнова, К.Л. Козлов, Е.О. Гутоп // Клеточные технологии в биологии и медицине. — 2014. — № 3. — C. 185-189. Khavinson, V. Kh. Moleculyarniye aspecty antiaterosclero-ticheskogo deystviya korotkikh peptidov [Molecular aspects of short peptides possessed anti-atherosclerotic effect] / V.Kh. Khavinson, N.S. Linkova, E.V. Elashkina A.O. Durnova, K.L. Kozlov , E.O. Gutop// Bulletin of Experimental Biology and Medicine. — 2014. — № 3. — P. 185-189.
6. Чернуха, И.М. Биотрансформация побочного мяс- Chernukha, I. M. Biotransphormatsiya pobochnogo my-ного сырья как инновационный подход к созданию asnogo syrya kak innovatsionnyi pogkhod k sozdaniyu протеомно-пептидных средств направленного proteomno-peptidnykh sredstv napravlennogo deystviya действия / И.М. Чернуха, Л.А. Люблинская, Л.В. Фе- [Biotransformation of meat by-product as an innovative дулова, Е.Р. Василевская, Е.А. Котенкова, А.Н. Мака- approach for substanses with known protein and peptide ренко // Все о мясе. — № 2. — 2015. — С. 14-17. composition] / I.M. Chernukha, L.A. Lublinskaya, L.V. Fed- ulova, E. R. Vasilevskaya, E. A. Kotenkova, A. N. Makaren-ko // Vse o myace. — № 2. — 2015. — P. 14-17.
7. Чернуха, И.М., Федулова Л.В., Котенкова Е.А. Влияние тканеспецифичных биомолекул на дисфункцию эндотелия при атеросклерозе / И.М. Чернуха, Л.В. Федулова, Е.А. Котенкова // Все о мясе. - 2016. - № 1. -С.46-49. Chernukha, I. M. Vliyaniye tkanespetsiphichnykh biomolecul na disfunktsiyu endoteliya pri ateroscleroze [The influence of tissue-specific biomolecules on endothelial dysfunction in atherosclerosis] / I.M. Chernukha, L.V. Fedulova, E.A. Kotenkova // Vse o myace. - 2016. - № 1. - P. 46-49.
8. Чернуха, И.М. Влияние автолиза на протеом- Chernukha, I. M. Vliyaniye avtoliza na proteomno-peptidnyi но-пептидный профиль сердечной мышцы и аорты profil serdechnoy myshtsy I aorty Bos taurus i Sus scrofa Bos taurus и Sus scrofa / И.М. Чернуха, Л.В. Феду- [The influence of autolysis on the protein-peptide profile лова, Е.А. Котенкова, С.С. Шишкин, Л.И. Ковалев // of Bos taurus and Sus scrofa heart and aorta tissues] / Теория и практика переработки мяса. — 2016. — Т.1. Chernukha, L.V. Fedulova, E.A. Kotenkova, S.S. Shyshkin, № 2. — С.4-9. — D0I:10.21323/2414-438X-2016-1-2-4-9. L.I. Kovalyov // Theory and practice of meat processing. — 2016. — Т. 1. — № 2. — P. 4-9. — D0I:10.21323/2414-438X-2016-1-2-4-9.
9. Ahhmed, A.M. A review of meat protein hydrolysates and hypertension / A.M. Ahhmed, M. Muguruma // Meat science. — 2010. — № 86. — P. 110-118.
10. Arihara, K. Strategies for designing novel functional meat products / K. Arihara // Meat science. — 2006. — № 74. — P. 219-229.
11. Bauchart, C. Small peptides (<5 kDa) found in ready-to-eat beef meat / C. Bauchart, D. Re'mond, C. Chambon, P. Pa-tureau Mirand, I. Savary-Auzeloux, C. Reyne's, M. Morzel // Meat science. — 2006. — № 74. — P. 658-666.
12. Chernukha, I.M. Meat By-product is a Source of Tissue-specific Bioactive Proteins and Peptides Against Cardio-vas-cular Diseases / I.M. Chernukha, L.V. Fedulova, E.A. Kotenkova // Procedia Food Science. — 2015. — V.5. — P. 50-53.
13. Handbook of Meat and Meat Processing, Second Edition/edited Y. H. Hui // USA: Taylor & Francis Group. — 2012. — P. 1000.
14. Lafarga, T. Bioactive peptides from meat muscle and by-products: generation, functionality and application as functional ingredients / T. Lafarga, M. Hayes // Meat science. — 2014. — № 98. — P. 227-239.
15. Nutraceutical Science and Technology (Book 4). Nutraceutical Proteins and Peptides in Health and Disease / edited by Y. Mine, F. Shahidi // USA: Taylor & Francis Group. — 2006. — P. 688.
16. Toldra, F. Innovations in value-addition of edible meat by-products / F. Toldra, M.-C. Aristoy, L. Mora, M. Reig // Meat science. — 2012. — № 92. — P. 290-296.
17. Udenigwe, C.C. Meat proteome as source of functional biopeptides / C.C. Udenigwe, A. Howard // Food Research International. — 2013. — № 54.— P. 1021-1032.
