CC BY
51
УДК 636.09:66.094.3.097.8 «313»
Гунчак В.М., член-кор. НААНУ, академк АНВО Украши, доктор ветеринарних наук, професор Остап'юк А.Ю., пошукувач Льв\вський нацюнальнийутеерситет ветеринарногмедицини та бютехнологт
Iмет С.З.Гжицъкого
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ АНТИОКСИДАНТ1В У
ВЕТЕРИНАРН
У статт1 наведено анал1з лтературних даних щодо перспективы використання антиоксидант1в гз групи каротиноШв, у тому чысл1 зроблено огляд заруб1жных джерел про властивост1 каротиноШв /, зокрема, лжотну.
Результатами багаточисленних експеримент1в встановлено основну б1олог1чну функцгю каротиноШв- антиоксиданту, остлъки вони е найважлившою ланкоюрегуляцпвмьнорадикальних процеЫву клтинах.
Однак, мехашзми цихргзноматтних та складних прояв1в бгологгчногдгг каротиноШв ще недостатнъо встановлеш, що и вказуе на перспективу експерименталъних дослгджень можливост1 використання антиоксидант1в з групи каротиноШвуветеринарп.
Ключое1 слова: антиоксиданти, каротиногди, лжотн, тгмент, каротин, Ыя, актившстъ,радикали, реакц1я,мехашзм.
УДК 636.09: 66.094.3.097.8 «313»
Гунчак В.М., доктор ветеринарных наук, профессор Остапьюк А.Ю., соискатель Львовский националъныйуниверситет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С.З.Гжицкого
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ В
ВЕТЕРИНАРИИ
В статье приведен анализ литературных данных о перспективах использования антиоксидантов из группы каротиноидов, в том числе сделан обзор зарубежных источников о свойствах каротиноидов и, в частности, ликопина.
Результатами многочисленных экспериментов установлено основную биологическую функцию каротиноидив- антиоксиданта, поскольку они являются важнейшим звеном регуляции свободнорадикальных процессов в клетках.
Однако, механизмы этих разнообразных и сложных проявлений биологического действия каротиноидов еще недостаточноустановлены, что и указывает на перспективу экспериментальных исследований возможности использования антиоксидантов из группы каротиноидов в ветеринарии.
Ключевые слова: антиоксиданты, каротиноиды, ликопин, пигмент, каротин, действие, активность, радикалы, реакция, механизм.
104
UDC 636.09: 66.094.3.097.8 "313"
Hunczak V., Ostap'yuk A.
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named
after S.Z.Gzhytskyj
PERSPECTIVES OF ANTIOXIDANTS VETERINARY
In the article the analysis of literary data is resulted in relation to the prospect of the use of antioxidants from the group of karotinoidiv, including the review offoreign sources is done about properties of karotinoidiv and, in particular, likopinu.
The results of numerous experiments established the basic biological function karotynoyidiv- antioxidant, since they are the most important link in the regulation of free radical processes in cells.
However, the mechanisms of these diverse and complex manifestations of the biological effects of carotenoids is not installed as indicated in the future experimental research the possibility of using antioxidants from the group of carotenoids in veterinary medicine.
Key words: antioxidants, karotinoidi, bird, likopin, pigment, carotin, action, activity, radikali, reaction, mechanism.
На метабол1зм та ¿мунну систему тварин i птищ мають негативный вплив несприятлив1 фактори оточуючого середовища. Це вимагае вдосконалення системи заход1в, направлених на послабления небажаного впливу багатьох чинниюв, зокрема впровадження нових метод1в та засоб1в попередження i лжування ix захворювань i, в першу чергу, з використанням препарата, яю володшть р1зносторонньою актившстю i не шк1длив1 для оргашзму.
Розробка, дослщження та впровадження нових бюлопчно активних препарата для профшактики i л1кування хвороб, зв'язаних з порушенням обмшу речовин, а також засоб1в стимуляцп росту i пщвищення продуктивное^ тварин та птищ е актуальним напрямком розвитку ветеринарно! науки (1).
У цьому вщношення перспективним е використання у ветеринар!! каротинодав, як1 виконують в оргашзм1 цшу низку специф1чних i життево важливих функцш. Тривалий час вважалося, що основна роль каротину в бюлопчних системах зумовлена перетворенням у в1тамш А, але в останне десятир1ччя встановлено, що каротинощи володшть антиоксидантними адаптогенними, антиканцерогенними, радюпротекторними, антимутагенними властивостями, яю не зв'язаш з ix пров1тамшною активностю (5).
Достеменно вщомо, що каротинощи е найбшьш розповсюдженою, численною i безперечно важливою групою природшх тгмента. За х1м1чною будовою каротинощи належать до класу терпешв, вони широко розповсюджеш як у фотосинтезуючих так i у нефотосинтезуючих оргашзмах. Якщо рослини, деяю бактерп i гриби синтезують каротинощи, то людина i тварини одержують ix з !жею (6,9,11).
105
Жовте або оранжеве забарвлення каротиновдв зв'язане з ix хромофорною групою, яка представлена пол1еновим ланцюгом спряжених подвшних зв'язюв, унаслщок чого вони поглинають св1тло у д1апазош хвиль 400-500 нм.
Каротинощш вуглеводш мають назву каротишв - лжотн, Р-каротин та його ¿зомери, а похщш з кисневовмюними сполуками належать до групи ксантофтв - лютеш, зеаксантин, астаксантин, кантаксантин. У чистому вигляд1 каротинощи характеризуються лабшьшстю, вони дуже чутлив1 до сонячного св1тла, кисню пов1тря, нагр1вання, дп кислот i лупв, тобто вони окислюються i руйнуються. У живих оргашзмах каротинощи можуть бути у р1зних станах - вщьному, у вигляд1 еф1р1в жирних кислот i гл1козид1в та у каротинопротешових комплексах. Однак, природа каротинопротешового комплексу залишаеться нез'ясованою, встановлено лише, що у цш взаемоди ковалентш зв'язки не беруть участ1 (2,9).
На сьогодш вщом1 майже 600 р1зних каротиновдв, але тщьки 10% з них мають про-А-в1тамшну актившсть. А-в1тамшну дш проявляють Р-каротин та його ¿зомери, а також криптоксантин, а оксикаротинощи практично не утворюють в1тамшу А. В1тамш А, кр1м добре вщомо! рол1 у забезпеченш процеЫв зору, впливае на pi3Hi аспекти життед1яльност1 оргашзму, а саме: диференщацш та прол1ферацш кл1тин, picT i репродукцш, бере участь у процеЫ кровотворення, функцюнуванш ¿мунно! системи (5,13).
Добре вивчена функщя каротиновдв як фоторецепторних молекул у фотосинтезувальних оргашзм1в i функщя апокаротиновдв у органах зору тварин (17).
Посилаючись на шших автор1в, М.С1монова (10) повщомляе, що один i3 мехашзм1в ретиновдв е активащя деяких гешв (12), пщвищення
резистентност1 оргашзму до мутагешв i канцерогешв (8,18), зниження в1кових дегенеративних змш у тканинах (24,25), шпбування прол1фераци злоякюних кл1тин i активащя синтезу цитокшв та штерлейюшв (22,23), участь у регуляци транскрипци гешв та ¿муномоделююча д1я (27), а зменшення споживання або засвоення каротиновдв пщвищуе ризик виникнення раку, катаракти, серцево-судинних захворювань (20).
Наслщком реакци каротиновдв з пероксидними радикалами може бути до приеднання вщьного радикала у мкщ подвшного зв'язку каротиновдв, а також перенесения атома водню вщ молекули каротиновдв. Ця взаемод1я пероксидних радикал1в з каротинощами залежить вщ низки фактор1в.Основш з них таю: структура молекул каротинощу, актившсть пероксидного радикала та оточення молекули каротино!ду (13).
Дослщження мехашзм1в антиоксидантно! ди каротиновдв показали, що 1хня молекула може в1ддавати або приймати електрон вщ вщповщних речовин з утворенням анюн- або катюн- радикал1в. Очевидно при взаемоди з вщьними радикалами каротинощи можуть перетворюватися в перекиси, епоксиди, спирти, кетони i маловивчеш пол1мери (26), але бюлопчна д1я каротиновдв
106
бшьшою м1рою визначаеться х1м1чними реакцшми, що спричиняють окиснення цих тгменив (21).
Подальше вивчення мехашзм1в каротиноадв показали, що швидккть захоплення пероксидного радикала молекулами каротиноадв корелюе з величиною !хнього потенщалу окиснення. Так, Р-каротин, для якого характерний найнищий потенщал окиснення серед дослщжуваних коротиноадв, мав I найменшу швидккть захоплення пероксидних радикал1в (9). Однак, встановлено I те, що Р-каротин проявляв антиоксидантну дш тшьки при малих концентрациях I при низькому тиску кисню, а при високих концентращях вш мае прооксидантну актившсть. При цьому за прооксидантну актившсть каротиноадв вщповщають нейтральш радикали та катюн-радикали, а мехашзм прооксидантно! полягае у вазаемоди цих радикал1в з молекулами кисню та утворенш вщповщних пероксидних радикал1в. У каротиноадв, що мктять оксигрупи, не виявлено прооксидантно! активности Вважають, що таку вщмшшсть у бюх1м1чнш д!1 каротиноадв зумовлюе вплив оксигруп на структуру мембрани (21).
Сво1ми дослщженнями (3,4,11) показали, що згодовування каротиновмкних добавок щурам не тшьки пригшчуе вшьнорадикане окиснення бюпол1мер1в на початковш стади, нейтрал1зуючи ¿шщатори цих процеЫв, але й може впливати на активацш ферментативно! ланки системи антиоксидантного захисту, гальмуючи розвиток оксидативного стресу.
Доведено,що антиоксидантш властивост1 каротиноадв зумовлюють 1хню фотозахисну, радюпротекторну, антимутагенну й антиканцерогенну дш. У живих оргашзмах каротинощи вадграють важливу роль у захисп тканин вщ ультраф1рлетового опромшення (25).
Значною частиною дослщжень встановлено антиканцерогенну дш каротиноадв (15,23), яка зумовлена ферментативним розщепленням Р-каротину до ретиноадв, але у деяких роботах показано, що споживання кароиноадв може пщвищувати ймов1ршсть виникнення злояккних пухлин (16). Вказаш автори пояснюють таке прирущення прооксидантною д1ею цих сполук (цитовано за М.С1моновою, 10).
Останшми роками зявляються повщомлення про високу бюлопчну актившсть такого каротинощу як лшотн, що не здатний перетворюватись у ретинол. Слщ вщм1тити, що препарати каротину зокрема лжошн, достатньо широко примшяються у медицин! а у ветеринарп \ тваринництв1 !х використання обмежене та майже вщсутне у птах1вництвг
Недостатне вивчення токсиколопчних властивостей \ особливостей фармакодинамжи, вщсутшсть науково обгрунтованого використання каротиноадв у якост1 л1кувально-профшактичних засоб1в заттримуе 1х впровадження у тваринництв1 { ветеринарп.
Враховуючи перспективу ще! групи препарата, вважаемо за доцшьне проведения комплексних дослщжень з встановлення фармако-токсиколопчних властивостей лжошну \ обгрунтування його використання у ветеринарп та прах1вництвг
107
Лжотн (англ. Ьусорепе) - каротинощний тгмент, який налае забарвлення плодам деяких рослин, наприклад помщорам, гарбузам та ш. Не розчинний у вод1, молекулярна формула С40 Н56, е нецикл1чним ¿зомером Р-каротину. Лжотн мютиться у багатьох червоно-оранжевих частинах рослин, це головний компонент, що визначае червоний кол1р томата, захищае окрем1 дшянки рослини вщ сонячного св1тла I окислювального стресу. У кл1тинах рослин вш виступае як попередник вс1х шших каротинодав, включаючи Р-каротин.
Вперше лжотн був видшений у 1910 рощ, а структкра молекули була визначена у 1931 рощ. Структурно лжотн представляв собою тетратерпен, маючи 11 спряжених подвшних звязюв вш зумовлюе св1тлопоглинаючу властивкть та здатшсть до легкого окиснення. Поглинае вс1 хвил1 видимого св1тла, тому мае червоне забарвлення, а при окисненш дае епоксиди р1зного складу; не розчиняеться у вод1, розчиняетья тшьки у оргашчних розчинниках I жирах.
Лжотн не синтезуеться у оргашзм1 людини, тому мусить поступати з !жею, а його всмоктування в шлунково-кишковому тракт1 залежить вщ наявност1 у !ж1 жир1в. У кров1 лжотн трансформуеться разом з лшопротещами, зв'язуючись тшьки з низькощшьними - на вщмшу вщ багатьох шших антиоксиданта, яю зв'язуються з лшопротещами високо! щшьностг Це в значнш м1р1 пояснюе важливе значения лжотну у захисп вщ окиснювального стресу (7,14).
Поступлений з !жею лжотн у кров1 виявляеться вже через добу, а максимум концентраци спостер1гаеться через 24 години. У тканинах лжотн починае виявляться тзтше, приблизно через мюяць регулярного приймання.
Лжотн не токсичний, але вщомо про випадки небажених наслщюв при його надлишковому вживант. Так у жшки середнього вжу, яка довго I надм1рно вживала томатний сж, шк1ра I печшка набули оранжево-жовтого кольору I пщвищився р1вень лжотну в кровг Шсля трьох тижшв перебування на д1ет1, яка не мктила лжотну, кол1р шк1ри повернувся до нормального. Це забарвлення не токсичне I вщоме пщ назвою «лжотнодерм1я» (19).
Основним джерелом лжотну е томати - 80% вщ загального вживання. Залежно вщ сорту 1 кг томата мютить вщ 5 до 50 мг. Терм1чна обробка незначно впливае на вмкт лжотну, але використання смажених томата веде до концентрування його у кшцевому продукт!. Так, якщо в св1жих томатах мютиться до 50 мг/кг, то в кетчут вже до 140, а в томатнш паст1 - до 1500 мг/кг.
Не дивлячись на те, що лжотн вщноситься до каротиновдв, про що вже згадувалося вище, вш не волод1е А- в1тамшною активтстю.
Основна функщя лжотну в оргатзм1 людини - антиоксидантна. Знижуючи окиснювальний стрес, вш сповшьнюе розвиток атеросклерозу та забезпечуе захист ДНК, а це в свою чергу запоб1гае онкогенезу. Встановлено, що вживання лжотну чи лжотновмкних продукта веде до зменшення маркер1в окиснювального стресу у людини, оскшьки вш вважаеться найсильтшим каротинощом - антиоксидантом.
108
Анал1з далеко не Bcix л1тературних даних вже дозволяе стверджувати про р!зномаштну бюлопчну дш каротиноадв у живих оргашзмах. Результатами багаточисленних експеримент1в встановлено основну бюлопчну функцш каротинодав- антиоксиданту, оскшьки вони е найважлившою ланкою регуляци вшьнорадикальних процеЫв у кл1тинах.
Однак, мехашзми цих р1зномаштних та складних прояв1в бюлопчно! ди каротиновдв ще недостатньо встановлеш, що й вказуе на перспективу експериментальних дослщжень можливост1 використання антиоксидант1в з групи каротинодав у ветеринара.
Л1тература
1. Богосьян A.A. Фармакология и применение каротиноидов в ветеринарии и животноводстве. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. доктора ветеринарних наук. - Краснодар. - 2007. - 20с.
2. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. М.: Мир, 1986. - 121с.
3. Колкник M.I., Борецька H.I., Кам1нська М.В. Вплив б1омаси каротиносинтезуючих др1ждж1в Phaffia rhodazyma на стан антиоксидантно! системи печ1нки при 1нтоксикац11 щур1в тетрахлоретаном. Мед. х1м1я, 2007; 9(3): 37-40.
4. Колкник M.I., Борецька H.I., Сологуб Л.1. Стан в1льно радикального окисления i антиоксидантно! системи захисту у щур1в при згодовуванн1 др1ждж1в Phaffia rhodazyma. Б1ол. тварин, 2007; 9(1-2): 203-207.
5. Кузьникова Е.В., Антипов В.А. Перспективность каротиносодержащих препаратов в птицеводстве // Птицеводство - Москва, 2006. - № 8. - с.16
6. Куртяк Б.М., Янович В.Г. Жиророзчинн1 в1там1ни у ветеринарнш медицин! i тваринництв1. Льв1в: Тр1ада плюс. 2004, 426с.
7. Ладыгин В.Г., Гордеева C.B.. Состав и спектральные свойства пигмент-белкових комплексов фотосистем в клетках мутанта С-41 Chlamydomonas reinhardtii, не содержащего а-каротиноидов. Вестн. Башкир. унта, 2001; 2: 53-56.
8. Ляхович В.В., Вавитин В.А. Зенков Н.К. Активная защита при окислительном стрессе. Биохимия.-2006.-71(9).-1183-1197.
9. Поляков Н.Э., Лешина Т.В. Некоторые аспекты реакционной способности каротиноидов. Окислительно-востановительные процессы и комплексообразование. Успехихимии, 2006: 75 (12): 1175-1192.
10. CiMOHOBa M. Каротино1ди: будова, властивост1 та б1олог1чна д1я. Б1олог1чн1 студп/Studia Biologica. 2010. Том 4, №2. - с 159-170.
11. CiMOHOBa M.I., Борецька H.I., Кам1нська М.В. та îh. Д1я ß-каротину та каротинсинтезуючих др1ждж1в на оксидативний стресс. Укр. 6ioxiM. журн, 2010: 82 (3): с.6-13.
12. Четыркин C.B., Чернухина Л.А., Донченко Г.В. Транспорт ретинола в клеточное ядро in vitro. Укр. биохим. журн, 1998; 70(2): 17-21.
13. Четыркин C.B. Транспорт и метаболизм витамина А. Укр.бюх1м.журн., 2000: 72 (3) 12-24.
109
14. Abdel-Fatth G., Watzi B., Huang D. et al. Carotene in vitro stimulates tumour necrosis factor alpha and interleukin l alpha secretion by human pheripheral blood. Pergamon Press, 1993; 13(8): 863-871.
15. Bairati I., Meyer F. Gelinas M. et al. Randomized trial of antioxidant vitamins to prevent acute adverse effects of radiation therapy in head and neck cancer patients. J. Clin. Oncol. 2005; 23: 5805-5813.
16. Bertram S.J., Pung A., Churley M. et al. Lack of effect of long-term supplementation witn ß-carotene on the incidence of malignant neoplasms and cardiovascular disease. N. Engl. J. Med, 1996; 334(18): 1145-1149.
17. Bhosale P., Larson A.J., Frederick J.M. et al. Identification end characterization of a Pi iso form of glutathione S-transferase (GSTP1) as a zeaxantin-bindind protein in the macula of the human eye. J.Biol. Chem, 2004; 279(47) 4944749454.
18. Bianchi L., Tateo F., Pizalla R. Carotenoids reduce the chromosomal damage induced by bleomycin in human cultured lymphocytes. Anticancer Res. 1993; 13(4): 1007-1010.
19. Burton G.W. Antioxidant action of carotenoids. J. Nuts., 1989; 119 (1): 109-111.
20. Blumberg J.,Block G. The a-Tocopherol, ß-Carotene Cabcer Prevention Study in Finland. Nutr. Rev, 1994; 52(7): 242-245.
21. Burton G.W., Ingold K.U. ß-Carotene: an usual type of lipid antioxidant. Science, 1984; 244: 569-573.
22. Ferreira A.L., Yeum K.J., Russell R.M. et al. Enzymatic and oxidative metabolites of lycopene. J. Nutr. Biochem, 2004; 15(8): 493-502.
23. Lee J., Jiang S., Levine N. et al. Carotenoid supplementation reduces erythema in human skin after simulated solar radiation exposure. Proc. Soc. Exp. Biol. and Med. 2000; 223(2): 170-174.
24. Gross M.D., Snowdon A.D. Plasma lycopene and longevity: Findinds from the Nun Study. FASEB J, 2001; 15(4): 400.
25. Hendelman G. J., Kuijk F. J., Chatterjee A. et al. Characterization of products formed during the autoxidation of ß-carotene. Free Rad. Biol. Med, 1991; 10(6): 427-437.
26. Jyonouchi H., Hill R.J., Tomita Y. et al. Studies of immunomodulating of carotenoids. I. Effects of ß-carotene and astaxanthin on murine lymphocyte functions and cell surface marker expression in in vitro culture system. Nutr. Cancer, 1991; 16(1): 93-105.
27. Jynouchi H., Sun S., Lijima K. et al. Antitumor activity of astaxanthin and its mode of action. Nutr. Cancer, 2000; 36(1): 59-65.
Рецензент - к.вет.н., професор Козак M.B.
110
