CC BY
190DOI: 10.26442/2079-5696_20.1.39-46
Молекулярные механизмы осуществления фармакологических эффектов препаратов на основе экстрактов Cimicifuga racemosa
О.А.Громоваи1,2, И.Ю.Торшин1, Н.К.Тетруашвили3, Л.Э.Федотова2, Н.П.Лапочкина2
1ФГБУ «Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление"» РАН. 119333, Россия, Москва, ул. Вавилова, д. 44, корп. 2;
2ФГБОУ ВО «Ивановская государственная медицинская академия» Минздрава России. 153462, Россия, Иваново, пр. Шереметевский, д. 8;
3ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. акад. В.И.Кулакова» Минздрава России. 117997, Россия, Москва, ул. Академика Опарина, д. 4
Считается, что основным механизмом действия экстрактов цимицифуги (Cimicifuga racemosa) является эстрогеноподобная активность. В то же время результаты современных исследований молекулярного состава наряду с современными фундаментальными данными указывают на такие крайне важные механизмы действия, как активация серотонинергических и ГАМКергических путей нейротрансмиссии, противовоспалительных и противодиабетических эффектов. Наличие у стандартизированных экстрактов C. racemosa противоопухолевого и остеопротекторного эффектов делает перспективным использование препаратов на основе экстрактов C. racemosa для сопровождения заместительной гормональной терапии эстрогенами. Ключевые слова: перименопауза, цимицифуга, сепия, сангвинария, Климактоплан Н. [email protected]
Для цитирования: Громова О.А., Торшин И.Ю., Тетруашвили Н.К. и др. Молекулярные механизмы осуществления фармакологических эффектов препаратов на основе экстрактов Cimicifuga racemosa. Гинекология. 2018; 20 (1): 39-46. DOI: 10.26442/2079-5696_20.1.39-46
Molecular mechanisms for pharmacological effects of drugs based on Cimicifuga racemosa extracts
O.A.Gromovae1'2, I.Yu.Torshin1, N.K.Tetruashvili3, LE.Fedotova2, N.P.Lapochkina2
'Federal Research Centre "Information and Management" of the Russian Academy of Sciences. 119333, Russian Federation, Moscow, ul. Vavilova, d. 44, Korp. 2;
2Ivanovo State Medical Academy of the Ministry of Health of the Russian Federation. 153462, Russian Federation, Ivanovo, pr. Sheremetevskii, d. 8; 3V.I.Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of the Ministry of Health of the Russian Federation. 117997, Russian Federation, Moscow, ul. Akademika Oparina, d. 4
An estrogen-like activity is considered to be the main mechanism of action for Cimicifuga extract. At the same time, results of modern studies of molecular composition together with modern fundamental data indicate such critical mechanisms of action as activation of serotoninergic and GABA-ergic ways of neurotransmission, as well as anti-inflammatory and antidiabetic effects. The use of drugs based on C. racemosa extracts is perspective for accompanying replacement hormonal therapy with estrogens due to antineoplastic and osteoprotective effects of standardized C. racemosa extracts. Key words: climacterium, cimicifuga, sepia, sanguinaria, Klimaktoplan N. [email protected]
For citation: Gromova O.A., Torshin I.Yu., Tetruashvili N.K. et al. Molecular mechanisms for pharmacological effects of drugs based on Cimicifuga racemosa extracts. Gynecology. 2018; 20 (1): 39-46. DOI: 10.26442/2079-5696_20.1.39-46
Введение
Анализ всех публикаций по экстрактам цимицифуги (более 800 статей) показал, что молекулярные компоненты стандартизированных экстрактов Cimicifuga racemosa обусловливают их противовоспалительный, противодиабетический, вазоди-лататорный, гепатопротекторный, спазмолитический, анти-атеросклеротический, противоопухолевый фармакологические эффекты. Эти фармакологические свойства экстрактов C. racemosa дополняются, в частности, антиоксидантным, радиопротекторным и адаптогенным, геропротекторным эффектами меланина в составе экстракта сепии, что с успехом используется в создании комбинированных синергидных препаратов (например, Климактоплан Н) [1]. Имеющиеся данные анализа химического состава и фундаментальных исследований позволяют утверждать, что эффективность стандартизированных экстрактов цимицифуги при лечении приливов в период менопаузы обусловлена сложной модуляцией нейротрансмиссии и метаболизма посредством молекул в составе стандартизированных экстрактов C. racemosa.
Результаты анализов химического состава экстрактов цимицифуги и фармакологические эффекты отдельных компонентов экстрактов
Основные химические компоненты экстрактов цимици-фуги включают тритерпеноидные гликозиды (сапонины),
гидроксикоричные кислоты наряду с небольшими количествами хромонов, флавоноидов, 4а-метилстероидов и других соединений [2, 3]. Результаты исследований показывают, что основные биологически активные компоненты экстрактов цимицифуги представлены во фракции тритер-пенов [4, 5]. Большинство найденных в составе экстрактов цимицифуги биологически активных соединений являются тритерпеновыми гликозидами. Основные молекулярные компоненты экстрактов C. racemosa суммированы в таблице.
Растения рода Cimicifuga являются богатым источником тритерпеноидных гликозидов (сапонинов) типа цимиге-нола, шенгманола, цимирацерогенина, цимифугенина и актеина, фетидинола и др. (см. таблицу). Данные молекулы отличаются не только общей структурой молекулы, но и моносахаридными заместителями (ксилоза, арабиноза, глюкоза, галактоза), которые могут присоединяться практически к каждой ОН-группе в структурах соответствующих молекул.
Наиболее известны тритерпеновые гликозиды актеин и 23-эпи-2б-деоксиактеин (см. таблицу), которые растворяются в воде при слегка щелочном pH (7,5) и активно всасываются в кишечнике. Максимальное всасывание актеина и 23-эпи-2б-деоксиактеина из водных растворов наблюдалось в двенадцатиперстной кишке, тощей, подвздошной и толстой кишке [6].
Основные молекулярные компоненты экстрактов & racemosa, являющиеся действующими началами препарата Климактоплан Н
Второй группой соединений, наиболее широко представленных в составе экстрактов цимицифуги, являются гидроксикоричные кислоты, включая кофеиновую, фе-руловую и изоферуловую. Кроме того, в составе экстрактов представлены детектируемые количества фенольных кислот: производные фукиновой кислоты, включая ци-мицифуговые кислоты А-1, цимиметикаты A-D, которые подобно терпеновым гликозидам являются характерными химическими составляющими экстрактов цимицифуги.
Все остальные соединения (такие, как лигнаны акталак-тон, изоларицирезинол-З-О-р-О-глюкопиранозид; изо-флавон формононетин, 4а-метилстероид цимистерол А) представлены в составе известных экстрактов цимици-фуги в следовых количествах. Основой химического состава препарата Климактоплан Н являются экстракт цимицифуги (а именно тритерпеноидные гликозиды и гидроксикоричные кислоты), а также экстракты сепии, сангви-нарии и игнатии. Молекулярно-фармакологические свойства молекулярных компонентов экстрактов цимицифуги рассмотрены далее.
Потенциальные молекулярные механизмы действия компонентов экстрактов ¿. гacemosa
Эффективность действия экстрактов С. racemosa связана с особенностями их химического состава. Исследование 7 видов растений цимицифуги привело к идентификации более 450 соединений. Фармакологические исследования продемонстрировали антиоксидантный, адаптогенный, антиостеопоротический, противовирусный, противоопухолевый и другие эффекты экстрактов С. racemosa. Было показано, что для достижения максимальных эффективности и безопасности необходимо использовать стандартизированные экстракты цимицифуги [7].
Предлагается несколько механизмов действия экстрактов С. racemosa, среди которых следует выделить следующие [8]:
1) избирательная модуляция рецепторов эстрогена;
2) активация серотонинергических путей нейротрансмис-
сии;
3) активация ГАМКергических путей;
4) активация противовоспалительных путей;
5) нормализация обмена сахаров и противодиабетические
эффекты.
Рецепторы эстрогенов и молекулярные компоненты экстрактов С гacemosa
При отсутствии современной информации о составе экстрактов цимицифуги считалось, что эффективность экстрактов С. racemosa обусловлена содержанием некоторых фитоэстрогенов. Известно, что применение эстроге-ноподобных веществ, выделенных из различных растений, действительно эффективно в коррекции перименопау-зальных расстройств [9, 10] и для лечения гипоэстроген-ных состояний [11, 12]. Однако современные исследования показали, что фитоэстрогены (например, изофлавон фор-мононетин) содержатся в экстрактах цимицифуги если не в следовых, то все-таки в весьма малых количествах [7]. Поэтому в настоящее время активно изучаются возможные эстрогенмодулирующие свойства тритерпеноидных гли-козидов, которые составляют основную массу химических компонентов экстрактов цимицифуги.
Биофизическое моделирование взаимодействия 11 молекулярных компонентов экстрактов цимицифуги (цими-цифуговые кислоты типа А, В, G, F; цимменифенол, цими-рамат, цимирацетат А, В, С, О и фуколиновая кислота) с эстрогеновыми рецепторами человека ERa и ERр показали, что самое сильное сродство к обоим типам рецепторов эстрогенов проявляли цимицифуговая кислота ^ цимира-мат В и цимирацетат О [13].
Тем не менее прямых и экспериментально верифицированных данных о воздействии экстрактов цимицифуги на рецепторы эстрогенов не имеется. Например, экспериментальное исследование спиртовых экстрактов цимицифуги показало, что они не активировали или не ингибировали рецепторы эстрогенов типа ERa в достаточно широком диапазоне концентраций - 0,005-0,5 мг/мл [14].
Более того, имеющиеся данные указывают даже на возможность существования антиэстрогенной активности экстрактов С. rаcemosа. Несмотря на широкое использование и неоспоримую эффективность стандартизированных экстрактов С. racemosa для лечения менопаузального синдрома, практически нет информации, указывающей на прямую активацию рецепторов эстрогена компонентами экстрактов С. racemosa.
Например, эстрогенные и антиэстрогенные эффекты эта-нольных и изопропанольных экстрактов С. racemosa тестировались по отношению к пролиферации клеток опухолей молочной железы MCF-7. Эстрогенные свойства экстрактов С. racemosa не смогли быть подтверждены при анализе воздействия на пролиферацию эстрогензависимой линии клеток MCF-7 или при анализе экспрессии эстрогензависимых генов. Напротив, экстракты С. racemosa проявляли анти-эстрогеновые эффекты: индуцированная эстрадиолом пролиферация клеток MCF-7 ингибировалась при достаточно низких концентрациях экстрактов С. racemosa (1 мкг/мл), а экспрессия эстрогензависимых генов подавлялась экстрактами С. racemosa в дозах 100-1000 мкг/мл [15].
Рис. 1. Эстрогениндуцированная транскрипция. Испытаны эстрогенность этанольных (белые круги) и изопропанольных (черные круги) экстрактов корневища С racemosa. Белые ромбы и пунктирная линия представляют кривую активации транскрипции, вызываемой действием эстрадиола.
0,000001 0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 Концентрация, мкг/мл
Рис. 3. Пространственная структура серотонинового рецептора типа 5-^1^ (модель на основе PDB 4^), взаимодействующего с Nш-метилсеротонином экстрактов цимицифуги (сферическая модель).
В частности, ни этанольный экстракт, ни изопропаноль-ный экстракт цимицифуги не индуцировали активность транскрипции, связанной с активацией рецепторов эстрогенов, тогда как обработка клеток эстрадиолом действительно индуцировала активность транскрипции (рис. 1). Напротив, если клетки одновременно обрабатывались и эстрадиолом, и экстрактами С. racemosa, активность транскрипции, индуцированной эстрадиолом, дозозависимо ин-гибировалась.
Установленная к настоящему времени неадекватность гипотезы о эстрогеноподобном действии экстрактов цими-цифуги и неоднозначность результатов экспериментов, в которых исследовалась активация рецепторов эстрогена компонентами экстрактов С. racemosa, вполне понятны. Действительно, имеются существенные различия в структуре тритерпеновых гликозидов экстрактов С. racemosa и эстрогенов. Так, эстрогены содержат так называемое эстро-геновое «ядро», состоящее из четырех сопряженных колец, причем одно из них бензольное кольцо, обозначаемое тремя двойными связями (рис. 2), оно придает жесткость всей структуре эстрогенового «ядра». Молекулярные компоненты экстрактов С. racemosa (см. таблицу, рис. 2) содержат подобный фрагмент, но без бензольного кольца. Кроме того, актеин и другие компоненты экстрактов С. racemosa существенно больше по размеру, чем стероидное ядро, что и в самом деле будет существенно затруднять взаимодействие молекул в составе экстрактов С. racemosa с рецепторами эстрогена.
Таким образом, опираясь на современные данные, снижение приливов у женщин, принимающих стандартизированные экстракты С. racemosa, связано не столько с эстро-геноподобным действием, сколько с серотонинергической и ГАМКергической активностью экстрактов.
Серотониновые рецепторы и молекулярные компоненты экстрактов ^ гacemosa
^-метилсеротонин из экстрактов С. racemosa является агонистом рецепторов серотонина 5-НТ1А и 5-НТ7. Основной путь метаболизирования этого соединения в организме состоит в биотрансформации в ацетальдегид-5-гид-роксииндол посредством моноаминоксидазы А [16]. Показано, что экстракты С. racemosa действуют как частичные агонисты серотонинового рецептора. Например, 40% про-паноловый экстракт С. racemosa тестировали на 10 подтипах серотонинового рецептора. В составе экстрактов были установлены соединения, характеризующиеся сильным связыванием с рецепторами подтипов 5-НТ1А (противо-тревожное действие, регуляция аппетита, артериальное давление, терморегуляция, улучшение памяти и сна), 5-НТШ (противотревожное действие, регуляция артериального давления, терморегуляция) и 5-НТ7 (противотре-вожное действие, терморегуляция, улучшение памяти и сна). Модель взаимодействия ^-метилсеротонина с серо-тониновыми рецепторами показана на рис. 3.
Компоненты экстракта С. racemosa функционируют как конкурентные лиганды серотониновых рецепторов, которые также повышают уровни циклического аденозинмоно-фосфата (т.е. являются частичными агонистами серотони-новых рецепторов) [17]. Поскольку все перечисленные типы серотониновых рецепторов вовлечены в процессы терморегуляции, активация этих рецепторов молекулами экстрактов С. racemosa будет существенно увеличивать адаптационный резерв терморегуляторной зоны коры, способствуя снижению частоты и интенсивности приливов.
Рецепторы у-аминомасляной кислоты и молекулярные компоненты экстрактов С гacemosa
Среди молекулярных компонентов экстрактов С. гасе-mosa были идентифицированы 4 циклоартановых глико-зида, которые стимулируют активацию рецепторов у-ами-номасляной кислоты А (ГАМКА-рецепторов), состоящих из субъединиц а(1), р(2) и у(2Э). Так, 23-О-ацетилшенгманол-3-О-р^-ксилопиранозид в составе экстрактов С. racemosa в концентрации 100 мкМ существенно усиливал ток через ГАМКА-рецепторы (на 1б92±201%) в присутствии ГАМк. Другие молекулы (актеин, цимигенол З-О-р^-ксилопира-нозид, 25-О-ацетилцимигенол-З-О-а-1 -арабинопирано-зид) усиливали ток через ГАМКА-рецепторы в значительно меньшей степени. В то же время при воздействии молекулярных компонентов экстрактов С. racemosa в отсутствие ГАМК наблюдалось лишь небольшое увеличение тока ионов С1- через ГАМК-рецепторы (<1%). Следовательно, тритерпеновые гликозиды в экстрактах цимицифуги способствуют аллостерической активации ГАМК-рецепторов (рис. 4) [18]. Циклоартан 23-О-ацетилшенгманол-3-О-р^-
Рис. 4. Модель ГАМКд-рецептора во взаимодействии с 23-О-ацетилшенгманол-3-О-р-й-ксилопиранозидом, который участвует в аллостерической активации ГАМК-рецепторов (модель на основе РЭВ 4со1).
Сайт связывания ацетилшенгма-нол-3-O-|3-d-кси-лопиранозида
Сайт связывания ГАМК
Рис. 6. Модель пространственной структуры рецептора ФНО-а (РЭВ 1ext). Синим цветом показан участок молекулы рецептора, который может связывать цимираце-тат А из экстрактов С racemosa.
Рис. 5. Области головного мозга, демонстрирующие изменения потенциала связывания ц-опиоидного рецептора после лечения стандартизированным экстрактом С. гасе1^а (по данным ПЭТ-сканирования). Стандартизованные оценки статистической значимости р-баллы) представлены посредством псевдоцветовой шкалы с красными областями, соответствующими наиболее достоверным отличиям.
Области головного мозга, демонстри- Области головного мозга, демонстрирующие увеличение потенциала связы- рующие снижение в активности вания т-опиоидного рецептора т-опиоидных рецепторов
ксилопиранозид из экстракта С. racemosa не только модулирует ГАМКА-рецепторы, но и индуцирует седативную реакцию у мышей [19].
Известно, что при патологическом течении постмено-паузального периода и возникновении приливов ГАМКер-гическая нейротрансмиссия существенно нарушается. Активация ГАМК-рецепторов способствует благотворному воздействию экстрактов С. racemosa при лечении периме-нопаузальных симптомов. Как стандартизированные экстракты С. racemosa, так и ГАМКергическое средство флу-оксетин могут успешно использоваться для лечения вазомоторных постменопаузальных симптомов (приливы) у женщин в период менопаузы (п=120). Через 3 мес терапии в группе принимавших экстракт С. racemosa индекс Купер-мана, баллы частоты приливов и ночного потоотделения уменьшались в большей степени при использовании стандартизированного экстракта С. racemosa, чем в группе флу-оксетина. В то же время в группе флуоксетина балл по шкале депрессии Бека был значительно ниже по сравнению с группой принимавших экстракт С. racemosa. В конце 6-го месяца терапии в группе принимавших экстракт С. га-cemosa суммарный балл приливов снизился на 85%, в группе флуоксетина - на 62% [20]. Таким образом, прием экстрактов С. racemosa способствует активации двух важнейших нейротрансмиттерных систем (ГАМКергической и серотонинергической), разбалансировка которых ассо-
циирована с разнообразной клинической симптоматикой патологического течения периода перименопаузы.
Другие типы рецепторов и молекулярные компоненты экстрактов C. racemosa
Показано, что цимицифугозид (см. таблицу) дозозави-симо ингибирует секрецию норадреналина, блокируя никотиновый тип ацетилхолиновых рецепторов в клетках надпочечников [21]. Известно, что норадреналин является «гормоном стресса» и его избыточная секреция усугубляет тяжесть приливов и приводит к резким перепадам артериального давления.
Также имеются косвенные данные о том, что у женщин в постменопаузе экстракты C. racemosa могут проявлять центральную опиоидную активность. Курсовой прием стандартизированного экстракта C. racemosa Ремифемин осуществлялся в дозе 40 мг/сут в течение 12 нед. Пози-тронно-эмиссионная томография (ПЭТ) показала области мозга с увеличением потенциала связывания m-опиоидных рецепторов и областей мозга, демонстрирующих снижение связывания m-опиоидных рецепторов (рис. 5) [22]. Улучшение регуляции m-опиоидергической нейротранс-миссии при приливах снижает болевые ощущения и нормализует эмоциональный фон.
Противовоспалительное действие молекулярных компонентов экстрактов C. racemosa
В перименопаузальный период формируются условия для развития хронического системного воспаления, лежащего в основе многочисленных возрастассоциированных коморбидных патологий. Поэтому долговременная программа профилактики хронического воспаления в период перименопаузы - одно из важных условий для сохранения здоровья женщины.
Противовоспалительное действие экстрактов C. racemosa опосредуется цимирацетатом А (см. таблицу), который подавляет индуцированную липополисахаридом (1 нг/мл) продукцию провоспалительного цитокина фактора некроза опухоли a (ФНО-a) в макрофагах крови (на 47±19% при концентрации в 140 мкМ), а также секрецию провоспа-лительных интерлейкинов - ИЛ-6 и ИЛ-23. Противовоспалительная активность молекулы цимирацетата А опосредована модуляцией внутриклеточной передачи сигнала через митогенактивируемые протеинкиназы (MAP) и ингибиро-ванием активности провоспалительного фактора транскрипции NF-kB [23]. Предположительно, цимирацетат А ингибирует рецептор ФНО-a, что объясняет воздействие цимирацетата А на активность ФНО-a, MAP, NF-kB (рис. 6). Тритерпен дезоксиактеин-23-эпи-2б-деоксиактеин в составе экстрактов C. racemosa также подавляет индуцированную цитокинами активацию макрофагов [8].
Противовоспалительные эффекты экстрактов C. racemosa обусловлены в том числе и действием гидроксикоричных кислот (кофеиновая, фукиноловая, феруловая, изоферуло-вая, цимицифуговые кислоты A, B, E и F). Гидроксикоричные кислоты ингибируют активность эластазы нейтрофилов. Значение константы ингибирования эластазы нейтрофи-
Рис. 7. Модель пространственной структуры РРДР-рецептора ^В 22пп), взаимодействующего с молекулой деоксиактеина (сферическая модель).
Рис. 8. Активация деоксиактеином РРДЯ-рецепторов, необходимых для переработки простых сахаров и липидов в пероксисомах.
Пероксисома
Мембрана
Липидный
Ядро к"етки слой Уратное ядро
Активация рецепторов РРДВ-а
Активация транскрипции генов переработки жиров
Увеличение концентрации ацил-СоА-оксидазы и других пероксисомальных ферментов
Рис. 9. Результаты гистологического анализа эффектов стандартизованного экстракта цимицифуги на структуру трабекулярной кости. Участки трабекуляр-ной кости окрашены гематоксилином и эозином. После овариэктомии наблюдались редкие и истончающиеся трабекулы с потерей связности и наличием многочисленных жировых клеток. Эстрадиол валерат и в значительно большей степени экстракт цимицифуги защищали трабекулярную кость от остеопении, вызванной овариэкто-мией. Масштабная планка - 200 мкм (цт).
лов (1С50) составило 93 мкмоль/л для кофеиновой кислоты и 0,23 мкмоль/л - для фукиноловой [24]. Пероральный прием феруловой (0,5 мг/сут) или изоферуловой (0,125 мг/сут) кислоты в эксперименте значительно уменьшал уровни провоспалительного ИЛ-8 и снижал количество выделяемых нейтрофилов. Противовоспалительные эффекты тритерпеновых гликозидов и гидроксикоричных кислот в составе экстрактов цимицифуги могут в существенной мере объяснить эффективность применения экстрактов С. гасе-mosa при заболеваниях с выраженным компонентом хронического воспаления, в том числе при ревматизме [25].
Противодиабетические эффекты молекулярных компонентов экстрактов ^ гacemosa
Нормализация обмена сахаров, который составляет одну из важнейших разновидностей энергетического метаболизма, весьма важна для терапии патологии перимено-паузы [26]. Тритерпеновые гликозиды экстрактов цимици-фуги вносят существенный вклад в нормализацию обмена сахаров и снижают гликирование эндогенных белков. Продукты гликирования белков способствуют развитию хронического воспаления, что усугубляет повреждение клеток поджелудочной железы.
В метилглоксалевой модели поражения р-клеток поджелудочной железы деоксиактеин из экстракта С. racemosa активирует биогенез митохондрий и защищает р-клетки поджелудочной железы от оксидативного стресса и патологического воздействия гликированных белков. Напомним, что метилглиоксаль - один из основных предшественников продуктов гликирования, ассоциированных с развитием осложнений диабета. В эксперименте предварительная (до воздействия метилглиоксаля) обработка р-клеток деоксиактеином значительно уменьшала уровни внутриклеточных активных форм кислорода (АФК), ИЛ-1р, пере-кисного окисления фосфолипида кардиолипина и накопления гликированных белков в р-клетках [27].
Деоксиактеин также способствовал увеличению уровней эндогенных антиоксидантных ферментов супероксиддис-мутазы и глутатионпероксидазы, уровней коактиватора рецептора пролифераторов пероксисом (Т^С-1а) - белка, необходимого для переработки глюкозы [27]. Предположительно этот эффект деоксиактеина опосредуется через активацию PPAR-рецепторов (рис. 7).
Белки-рецепторы типа РРАИ (активированный рецептор пролифераторов пероксисом) необходимы для переработки избыточного холестерина и снижения уровня глюкозы в крови (напомним, что повышенные уровни общего холестерина и глюкозы характерны для патологического течения пе-рименопаузы). РРАИ-рецепторы способствуют увеличению в клетке числа пероксисом - обязательных клеточных орга-нелл, содержащих окислительно-восстановительные фер-
менты (например, уратоксидазу, каталазу, ферменты расщепления жирных кислот). Пероксисомы необходимы для осуществления таких процессов, как метаболизм глюкозы, окисление жирных кислот, детоксикация, синтез желчных кислот, построение миелиновой оболочки нервных волокон и др. Наряду с митохондриями пероксисомы являются главными потребителями кислорода в клетке. Активация белков РРАИ приводит к усилению транскрипции генов, кодирующих белки переработки сахаров и липидов (например, гидроксиметил-глутарил лиазы, пероксисомального многофункционального фермента HSD17B4, пероксисомальной ацил-СоА-оксидазы -АСОХ1, лигаз длинноцепочечных жирных кислот и др.), что активирует процессы р-окисления жирных кислот [28]. Деоксиактеин потенциально является агонистом рецептора РРАИ-а и, таким образом, может проявлять гипогликемиче-ское и антидиабетическое действие (рис. 8).
Таким образом, деоксиактеин в составе экстрактов цими-цифуги способствует профилактике повреждений р-клеток поджелудочной железы и стимулирует улучшение метаболизма сахаров [27].
Помимо деоксиактеина изоферуловая кислота в составе экстрактов цимицифуги также предотвращает гликирова-ние белков и связанное с этим повреждение клеточной ДНК [29].
Рис. 10. Молекулярные механизмы фармакологического действия экстрактов £ racemosa, действующего начала препарата Климактоплан Н.
Ацетилхолиновые рецепторы
Ингибирование
секреции норадреналина
Серотониновые рецепторы
Нормализация терморегуляторной зоны коры
* Г ■
..г.,. ■ ■ Активация ГАМКа-рецепторов
Щ
Активация PPAR-рецепторов
Переработка избыточного холестерина и снижение уровней глюкозы в крови
Модуляция т-опиоидных рецепторов
- -
Снижает болевые ощущения и нормализует эмоциональный фон
Противовоспалительная активность
Роноптпп гм-т_„
Подчеркнем, что в перименопаузальный период возникает глюкозотолерантность клеток, складываются условия для развития сахарного диабета 2-го типа и избыточного набора массы тела. Поэтому противодиабетическое действие деоксиактеина и изоферуловой кислоты - важный аспект комплексного фармакологического воздействия молекулярных компонентов экстрактов С. racemosa.
Антидиабетические эффекты экстрактов цимицифуги дополняются эффектами меланина, входящего в состав экстракта сепии (чернил каракатицы). Меланин является антиоксидантом и способствует нейтрализации пероксид-анионов и других АФК. Помимо ролей в поддержании окраски кожных покровов меланин способствует повышению резервов адаптации организма [1].
Кроме того, меланин значительно увеличивал экспрессию рецептора РР/Ш-у в фибробластах в культуре. Обработанные меланином клетки также образовывали более мелкие липидные капли и характеризовались повышенной экспрессией триглицеридов липазы - основного белка липо-лиза. Более того, меланин способствовал биогенезу митохондрий, повышал экспрессию коактиватора рецептора РР/Ш-у, увеличивал секрецию адипонектина и адипонекти-новых рецепторов. Таким образом, меланин способствует развитию липолиза, митохондриального биогенеза и секреции адипонектина и может существенно дополнять фармакологические эффекты экстрактов цимицифуги [30].
Экстракты С. гacemosa и противодействие остеопорозу
Изменение гормонального фона женского организма в период перименопаузы активирует процессы резорбции кости, что усиливает развитие остеопении и остеопороза. Ранее считалось, что развитию этих изменений препятствуют преимущественно эстрогены, витамин D и кальций. Однако молекулярные компоненты экстрактов С. racemosa также проявляют остеопротекторное действие в периме-нопаузальный период.
Эксперименты на культуре клеток-остеобластов линии МС3Т3-Е1 показали, что актеин вызывал значительное повышение активности щелочной фосфатазы, синтеза коллагена и остеокальцина, что способствует поддержке функции остеобластов. Кроме того, актеин уменьшал синтез ФНО-а и увеличивал концентрацию глутатиона в остеобластах [31]. Таким образом, актеин оказывает стимулирующее действие на формирование пула остеобластов в кости и характеризуется остеопротекторной активностью.
Актеин защищает остеобласты от токсического воздействия 2,3,7,8-тетрахлордибензо-диоксина, который приводит к коллапсу потенциала митохондриальной мембраны, образованию АФК и пероксидации кардиолипина. Предварительная обработка остеобластов актеином значительно смягчала эти токсические эффекты диоксина (р<0,05). В частности, ак-теин блокировал токсическое воздействие диоксина на внеклеточную сигнальную киназу, приводя к значительному увеличению активности щелочной фосфатазы, повышению уровней коллагена и увеличению экспрессии генов, кодирующих белки дифференцировки остеобластов (коллаген I типа, остеопротегерин, костный сиалопротеин и др.) [32].
Эксперименты на культуре клеток-остеобластов линии МС3Т3-Е1 показали, что актеин защищает остеобласты от окислительного повреждения, вызванного метил-глиоксалем [33]. Инкубация остеобластов с метилглиок-салем (400 мкмоль/л) приводила к увеличению АФК. Если клетки предварительно обрабатывали 1 мкмоль/л ак-теина, то наблюдалось значительное снижение содержания АФК в остеобластах и, в частности, в митохондриях.
В модели остеопороза, вызванного овариэктомией, стандартизованный изопропанольный экстракт цимицифуги улучшает состояние костной ткани. Как эстрадиола вале-рат, так и экстракт цимицифуги предотвращали снижение плотности костной ткани и резорбцию кости, сохраняли трабекулярную структуру в дистальном отделе бедренной кости и поясничных позвонках. При этом эффект экстрактов цимицифуги был значительно более ярким (рис. 9). Та-
ким образом, стандартизованный экстракт С. racemosa может способствовать предотвращению постменопаузаль-ного остеопороза [34].
Противоопухолевые эффекты экстрактов С гacemosa
В перименопаузальный период отмечается снижение противоопухолевого иммунитета. Например, метаанализ 8 исследований показал, что риск опухолевых заболеваний легких возрастает у женщин в постменопаузе на 44% (относительный риск 1,44, 95% доверительный интервал 1,12-1,85) [35]. Кроме того, метаанализ 5 2 эпидемиологических исследований (п=12 110) подтвердил, что использование эстрогенсодержащих средств для заместительной гормональной терапии менее 5 лет приводит к повышению риска опухолей яичников в среднем на 43% (относительный риск 1,43, 95% доверительный интервал 1,31-1,56; ^<0,0001) [36]. Таким образом, профилактика опухолевых заболеваний в перименопаузальном периоде - насущная проблема женского здоровья.
Важной разновидностью фармакологического действия экстрактов цимицифуги является противоопухолевый эффект. Актеин и другие компоненты экстрактов С. racemosa потенцируют антипролиферативные эффекты химиотера-певтических агентов на культуре клеток опухолей молочной железы человека MDA-MB-453. В частности, актеин усиливал индукцию апоптоза паклитакселом, 5-флуороура-цилом или доксорубицином [37]. Эффекты актеина и другого тритерпеноида из С. racemosa, цимигенола, осуществляются при увеличении уровней проапоптотических белков каспазы-8 и 3 [38].
Дополнение экстрактов цимицифуги другими синергидными природными экстрактами
Фармакологические эффекты стандартизированных экстрактов цимицифуги могут быть дополнены эффектами других экстрактов природного происхождения. Например, в составе препарата Климактоплан Н экстракт цимицифуги дополнен экстрактами сепии и сангвинарии.
Сепия - экстракт на основе чернил каракатицы, одним из основных действующих начал которого является пигмент меланин. Меланин является антиоксидантом и способствует нейтрализации пероксид-анионов и других АФК. Помимо ролей в поддержании окраски кожных покровов меланин способствует повышению резервов адаптации организма (например, в условиях хронического облучения снижает степень повреждения ДНК) [39, 40]. При пероральном введении меланина мышам (1, 3 и 10 мг/кг) с целью профилактики мутагенности хронического облучения с малой мощностью дозы (0,007 Гр/ч) показано радиозащитное действие меланина [41]. Меланин замедляет процесс старения кожи и, в частности, отложение в коже пигментных пятен липофусцина, особенно на открытых участках кожи (лицо, кисти рук) [41].
Экстракты сангвинарии канадской содержат различные алкалоиды, адекватные дозы которых проявляют тонизирующий, болеутоляющий, противовоспалительный и антибактериальный эффекты [42], способствуя, в частности, разрушению бактериальных пленок на поверхности зубной эмали [43], оказывают слабый противовирусный эффект по отношению к папилломавирусной инфекции.
Заключение
Считается, что основным механизмом действия экстрактов цимицифуги (С. racemosa) является эстрогеноподобная активность. В то же время результаты современных исследований молекулярного состава экстрактов цимицифуги и молекулярных механизмов действия компонентов экстрактов указывают на такие крайне важные механизмы действия, как активация серотонинергических и ГАМКергиче-ских путей нейротрансмиссии, противовоспалительных и противодиабетических эффектов (рис. 10). Наличие у стандартизированных экстрактов С. racemosa остеопротектор-ного, иммуномодулирующего (противоопухолевого) эффектов делает перспективным использование препаратов
на основе экстрактов C. racemosa для сопровождения заместительной гормональной терапии эстрогенами. Исследование выполнено в рамках проекта 17-07-01419 РФФИ.
Литература/References
1. Громова ОА, Торшин ИЮ, Лиманова ОА, Лапочкина НП. Систематический анализ фармакологии стандартизированных природных экстрактов цимицифуги для поддержки женского здоровья. 2017. / Gromova OA, Torshin IIu., Limanova OA, Lapoch-kina NP. Sistematicheskii analiz farmakologii standartizirovannykh prirodnykh ekstraktov tsimitsifug dlia podderzhki zhenskogo zdo-rov'ia. 2017. [inRussian]
2. Lee JH, Cuong TD, Kwack SJ et al. Cycloartane-type Triterpene Glycosi-des from the Rhizomes of Cimicifuga heracleifolia and Their Anticom-plementary Activity. Planta Med 2012; 78 (12): 1391-4.
3. Liu WH, Wang YG, Yang J. Black Cohosh (Cimicifuga Species) for Menopausal Symptoms. Clin Nurse Spec 2013; 27 (6): 289-90.
4. Gai YY, Liu WH, Sha CJ et al. Pharmacokinetics and bioavailability of ci-micifugosides after oral administration of Cimicifuga foetida L. extract to rats. J Ethnopharmacol 2012; 143 (1): 249-555. ChenJY, Li PL, Tang XL et al. Cycloartane Triterpenoids and Their Glycosides from the Rhizomes of Cimicifuga foetida. J Nat Prod 2014; 77 (9): 1997-2005.
6. Disch L, Forsch K, Siewert B et al. In Vitro and In Situ Characterization of Triterpene Glycosides From Cimicifuga racemosa Extract. J Pharm Sci
2017.pii: S0022-3549(17)3055-
7. Guo Y, Yin T, WangX et al. Traditional uses,phytochemistry, pharmacology and toxicology of the genus Cimicifuga: A review. J Ethnopharma-col 2017; 209:264-82.
8. Ruhlen RL, Sun GY, Sauter ER. Black Cohosh: Insights into its Mecha-nism(s) of Action. IntegrMed Insights 2008; 3:21-32.
9. Жидкова ЕВ., Лесиовская ЕЕ., Линде ВА Эффективность фито-эстрогенов в коррекции климактерических расстройств. Проблемы репродукции. 2012; 5:115-9./Zhidkova E.V., Lesiovskaia EE, Linde V.A. Effektivnost' fitoestrogenov v korrektsii klimaktericheskikh rasstroistv. Problemy reproduktsii. 2012; 5:115-9. [in Russian]
10. Татарчук Т.Ф., Ефименко ОА Фитотерапия ранних менопау-зальных расстройств. Репродуктивная эндокринол. 2012; 3: 41 -4. / Tatarchuk TE, Efimenko OA Fitoterapiia rannikh menopau-zal'nykh rasstroistv. Reproduktivnaia endokrinol. 2012; 3: 41-4. [in Russian]
11.Балан Ве. Применение фитоэстрогенов для лечения гипоэстро-генных состояний. Рус. мед. журн. 2000; 8 (3): 56-61./Balan VE. Primenenie fitoestrogenov dlia lecheniia gipoestrogennykh sostoianii. Rus. med. zhurn. 2000; 8 (3): 56-61. [inRussian]
12. Никитин АИ. Фитоэстрогены (лекция). Проблемы репродукии 2000; 3. / Nikitin AI. Fitoestrogeny (lektsiia). Problemy reprodukii. 2000; 3. [in Russian]
13. Powers CN, Setzer WN. A molecular docking study of phytochemical estrogen mimics from dietary herbal supplements. In Silico Pharmacol 2015; 3:414. ParkJ, Shim M, RhyuMR, Lee Y. Estrogen receptor mediated effects of Cimicifuga extracts on human breast cancer cells. Pharmazie 2012; 67
(11): 947-50.
15. Zierau O, Bodinet C, Kolba S et al. Antiestrogenic activities of Cimicifuga racemosa extracts.J Steroid Biochem Mol Biol 2002; 80 (1): 125-30.
16. Nikolic D, Li J, van Breemen RB. Metabolism of Nomega -methylseroto-nin, a serotonergic constituent of black cohosh (Cimicifuga racemosa, L. (Nutt.)), by human liver microsomes. Biomed Chromatogr 2014; 28
(12): 1647-5117- Burdette JE, Liu J, Chen SN et al. Black cohosh acts as a mixed competitive ligand and partial agonist of the serotonin receptor. J Agric Food Chem 2003; 51 (19): 5661-70.
18.Cicek SS, Khom S, Taferner B et al. Bioactivity-guided isolation of GABA(A) receptor modulating constituents from the rhizomes ofActaea racemosa.J Nat Prod 2010; 73 (12): 2024-8.
19. Strommer B, Khom S, Kastenberger I et al. A cycloartane glycoside derived from Actaea racemosa L. modulates GABAa receptors and induces pronounced sedation in mice.JPharmacol Exp Ther 2014; 351 (2): 234-42.
20. Oktem M, Eroglu D, Karahan HB et al. Black cohosh and fluoxetine in the treatment of postmenopausal symptoms: a prospective, randomized trial.Adv Ther2007; 24 (2): 448-61.
21. Woo KC, Park YS, Jun DJ et al. Phytoestrogen cimicifugoside-mediated inhibition of catecholamine secretion by blocking nicotinic acetylcholine receptor in bovine adrenal chromaffin cells. J Pharmacol Exp Ther 2004;309 (2): 641-9.
22.Reame NE, Lukacs JL, Padmanabhan V et al. Black cohosh has central opioid activity in postmenopausal women: evidence from naloxone blockade and positron emission tomography neuroimaging. Menopause 2008; 15 (5): 832-40.
23. Yang CL, Chik SC, Li JC et al. Identification of the bioactive constituent and its mechanisms of action in mediating the anti-inflammatory effects of black cohosh and related Cimicifuga species on human primary blood macrophages. J Med Chem 2009; 52 (21): 6707-1524. Loser B, Kruse SO, MelzigMF, Nahrstedt A Inhibition of neutrophil ela-stase activity by cinnamic acid derivatives from Cimicifuga racemosa. Planta Med 2000; 66 (8): 751-325. Wuttke W,Jarry H, HaunschildJ et al. The non-estrogenic alternativefor the treatment of climacteric complaints: Black cohosh (Cimicifuga or Actaea racemosa). J Steroid Biochem Mol Biol 2014; 139:302-10. 26. Торшин ИЮ, Громова ОА, Лиманова ОА «Быстрый эффект» бета-аланина при приливах: сравнительное исследование взаимодействий бета-аланина, таурина и глицина с глициновыми рецепторами. Гинекология. 2012; 14 (2): 65-9-/Torshin IIu, Gromova OA, Limanova OA 'Bystryi effect" beta-alanina pri prilivakh: sravnitel'noe issledovanie vzaimodeistvii beta-alanina, taurina i glit-sina s glitsinovymi retseptorami. Gynecology. 2012; 14 (2): 65-9- [in Russian]
2 7- Suh KS, Choi EM, Jung WW et al. Deoxyactein protects pancreatic beta-
cells against methylglyoxal-induced oxidative cell damage by the upre-gulation of mitochondrial biogenesis. Int J Mol Med 2017; 40 (2): 539-48.
28.Meeprom A, Sompong W, Suantawee T et al. Isoferulic acid prevents methylglyoxal-induced protein glycation and DNA damage by free radical scavenging activity. BMC Complement Altern Med 2015; 15: 346.
29. Gaikwad AB, Viswanad B, Ramarao P. PPAR gamma agonists partially restores hyperglycemia induced aggravation of vascular dysfunction to angiotensin II in thoracic aorta isolated from rats with insulin resistance. Pharmacol Res 2007; 55 (5): 400-7.
30.Kato H, Tanaka G, Masuda S et al. Melatonin promotes adipogenesis and mitochondrial biogenesis in 3T3-L1 preadipocytes. J Pineal Res
2015;59 (2): 267-75. DOI: 101111/jpi.12259
31. Lee YS, Choi EM. Actein isolated from black cohosh promotes the function of osteoblastic MC3T3-E1 cells. J Med Food 2014; 17 (4): 414-2332. Choi EM, Suh KS, Jung WW et al. Actein alleviates 23,7,8-tetrachlorodi-
benzo-p-dioxin-mediated cellular dysfunction in osteoblastic MC3T3-E1 cells. Environ Toxicol 2017; 101002/tox22459-33. Suh KS, Chon S, Choi EM. Actein protects against methylglyoxal-induced oxidative damage in osteoblasticMC3T3-E1 cells.JSciFood Agric 2017;
97 (1): 207-1434- Cui G, Leng H, Wang K et al. Effects of remifemin treatment on bone integrity and remodeling in rats with ovariectomy-induced osteoporosis. PLoS One 2013; 8 (12): e82815-35-Min L, WangF, Liang S et al. Menopausal status and the risk of lung cancer in women: A PRISMA-compliant meta-analysis. Medicine (Baltimore) 2017;96 (26): e7065- DOI: 10.1097/MD.0000000000007065. 36.Beral V, GaitskellK, Hermon C et al; Collaborative Group On Epidemiological Studies Of Ovarian Cancer. Menopausal hormone use and ovarian cancer risk: individual participant meta-analysis of 52 epidemiological studies. Lancet 2015; 385 (9980): 1835-42. DOI: 101016/S0140-6736(14)61687-1
3 7- Einbond LS, Shimizu M, Nuntanakorn P et al. Actein and a fraction of
black cohosh potentiate antiproliferative effects of chemotherapy agents on human breast cancer cells. Planta Med 2006; 72 (13): 1200-6.
38.Dai X, Liu J, Nian Y et al. A novel cycloartane triterpenoid from Cimicifuga induces apoptotic and autophagic cell death in human colon cancer HT-29 cells. Oncol Rep 2017; 37 (4): 2079-86. 39-Дубовик Б.В., Кострова ЛН., Молофей ВП. и др. Влияние меланина на мутагенное действие хронического облучения и адаптивный ответ у мышей. Химико-фармацевтический журн. 2017; 4: 45-7- / Dubovik BV., Kostrova LN., Molofei VP. i dr. Vliianie melanina na mutagennoe deistvie khronicheskogo oblucheniia i adaptivnyi otvet u myshei. Khimiko-farmatsevticheskii zhurn. 2017; 4: 45-7- [in Russian]
40. Дубовик Б.В., Кострова Л.Н., Молофей В.П. и др. Влияние меланина на мутагенное действие хронического облучения и адаптивный ответ у мышей. Радиационная биология. Радиоэкология. 1999; 2: 329-33-/Dubovik BV., Kostrova LN., Molofei VP. i dr. Vliianie melanina na mutagennoe deistvie khronicheskogo oblucheniia i adaptivnyi otvet u myshei. Radiatsionnaia biologiia. Radioekologiia. 1999; 2: 329-33-[in Russian]
41-Skoczynska A Budzisz E, Trznadel-Grodzka E, Rotsztejn H. Melanin and lipofuscin as hallmarks of skin aging. Postepy Dermatol Alergol 2017;34 (2):97-103.DOI: 10-5114/ada.2017-67070 42. Godowski KC. Antimicrobial action of sanguinarine. J Clin Dent 1989; 1 (4): 96-101.
43- Southard GL, Boulware RT, Walborn DR et al. Sanguinarine, a new antiplaque agent: Retention and plaque specificity. J Am Dent Assoc 1984, 108 (3): 338-41.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Громова Ольга Алексеевна - д-р мед. наук, проф., вед. науч. сотр., зав. лаб. фармакоинформатики ФГБУ ФИЦ ИУ, проф. каф. фармакологии ФГБОУ ВО ИвГМА. E-mail: [email protected]
Торшин Иван Юрьевич - канд. хим. наук, доц., ст. науч. сотр. лаб. фармакоинформатики ФГБУ ФИЦ ИУ
Тетруашвили Нана Картлосовна - д-р мед. наук, проф., зав. отд-нием патологии беременности ФГБУ «НМИЦ АГП им. акад. В.И.Кулакова» Федотова Любовь Эдуардовна - канд. мед. наук, доц. каф. фармакологии ФГБОУ ВО ИвГМА Лапочкина Нина Павловна - д-р мед. наук, зав. каф. онкологии ФГБОУ ВО ИвГМА
