CC BY
109
УДК 577.112 + 615.324.593.96
ПРИМЕНЕНИЕ БИОАНТИОКСИДАНТОВ ПРИ НАРУШЕНИЯХ ЛИПИДНОГО И УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНОВ
Ольга Николаевна КРИВОШАПКО, Александр Михайлович ПОПОВ,
Александр Алексеевич АРТЮКОВ
Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, Владивосток
На экспериментальных моделях гиперлипидемии и аллоксанового диабета исследована лечебнопрофилактическая активность природных биоантиоксидантов - эхинохрома А из плоского морского ежа Scaphechinus mirabilis и полифенольного препарата «Люромарин» (на основе розмариновой кислоты и люте-олина). Показано, что эти антиоксиданты эффективно защищают организм экспериментальных животных от патологических процессов, индуцируемых аллоксаном и препаратом «Ту1охаро1». На основании полученных результатов представлены предполагаемые механизмы действия исследуемых антиоксидантов.
Ключевые слова: эхинохром А, розмариновая кислота, лютеолин, гиперлипидемия, аллоксановый диабет
Заболевания сердечно-сосудистой системы и сахарным диабетом являются основными причинами смертности в современном обществе как в развивающихся, так и высокоразвитых странах, что связано, прежде всего, с увеличением доли пожилых людей, ростом распространенности ожирения и стрессов различной этиологии [1]. Поэтому поиск новых эффективных, малотоксичных и доступных средств, действие которых направлено на коррекцию нарушенного метаболического статуса организма, является важнейшей задачей современной медицины.
Для характеристики совокупности патологических изменений в углеводном и липидном обменах у людей был предложен термин «метаболический синдром». К метаболическому синдрому (МС) имеет отношение сочетание из трех или более различных факторов: 1 - ожирение, которое на практике определяется по окружности талии; 2 - высокая концентрация триглицеридов (ТГ) в плазме; 3 - низкая концентрация холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП); 4 - высокое кровяное давление; 5 - высокая концентрация глюкозы в плазме крови натощак [2].
В настоящее время принято считать, что сахарный диабет и атеросклероз являются болезнями воспаления. В связи с этим корригирующее действие при МС оказывают антиоксиданты, которые принимают участие в предотвращении развития указанных заболеваний, благодаря их способности ингибировать пере-кисное окисление липидов мембран, стабилизировать их структуру и создавать оптимальные условия для гомеостаза клеток и тканей при самых разнообразных
воздействиях патогенных факторов на организм.
Известно, что биологическая активность полигидроксинафтохинона-эхинохрома А (ЭХА) из плоского морского ежа Scaphechinus mirabilis связана с его антиоксидантными свойствами. ЭХА является активным началом кардиопротекторного препарата «Гистохром», но его корригирующее свойства при нарушениях углеводного и липидного обменов до настоящего времени не изучались [3].
В последнее время появились данные о том, что розмариновая кислота (РК) и лютеолин (ЛТ) помимо выраженной антиоксидантной и противовоспалительной активности, оказывают модулирующее действие на рецепторы-активаторы пролиферации пероксисом (PPAR), которые являются главными регуляторами липидного и углеводного обменов [4]. Это послужило основанием для создания на их основе полифенольного препарата «Люромарин».
В связи с этим, целью настоящей работы явилось изучение корригирующих свойств ЭХА и полифенольного препарата «Люромарин» при экспериментальном нарушении углеводного и липидного обменов.
Эксперименты проводили на мышах линии СВА весом 18-20 г. Диабет у мышей моделировали вну-трибрюшинным введением аллоксана в физрастворе в дозе 120 мг/кг массы тела мышей, предварительно оставленных на ночь без пищи. Животные были разделены на следующие группы по 7 голов в каждой: 1 - интактные, 2 - с моделью диабета (отрицательный контроль), 3 - с моделью диабета, которым вводили вещества в течение 4+4 дней до и после индукции
Кривошапко О.Н. -м.н.с., е-mail: popovam@piboc.dvo.ru Попов А.М. - д.б.н., руководитель группы изучения БАД Артюков АА. - к.х.н., зав. лаб. биотехнологии
аллоксанового диабета.
Гиперлипидемию (ГЛП) моделировали одноразовым введением животным препарата Тритон WR-1339 («Tyloxapol») из расчета 40 мг/100 г массы тела [5, 6]. Животные были разделены на следующие группы по 7 голов в каждой: 1 - интактные, 2 - с моделью ГЛП (отрицательный контроль), 3 - с моделью ГЛП, которым вводили вещества в течение 3-х дней до индукции ГЛП.
Полифенольный препарат (ПП), названный нами «Люромарин», в своем составе содержит РК и ЛТ в весовом соотношении 9:1, поскольку, как показали предварительные эксперименты, их совместное применение в составе одного препарата и в таком соотношении дает наибольший фармакологический эффект. ПП и ЭХА вводили перорально в дозе 20 и 4 мг/кг и в дозе 1 и 0,2 мг/кг соответственно. После окончания эксперимента проводили определение в крови основных показателей липидного и углеводного обменов, активность ферментов АсАТ, АлАТ на биохимическом анализаторе («ROCHE», Швейцария). Изменение углеводного обмена при индукции диабета определяли на 9 день от начала эксперимента в глюкозотолерантном тесте с помощью глюкометра «Сателлит» (ООО «Элта», Россия) через 60 мин после перорального введения глюкозы в дозе 4 г/кг массы тела.
На экспериментальных моделях отмечено четкое положительное терапевтическое действие ЭХА, который снижал такие биохимические показатели в плазме крови животных по сравнению с отрицательным контролем как уровень глюкозы при аллоксановом диабете в 1,5 раза, ТГ при ГЛП - в 5 раз, активность аминотрансфераз (АЛТ и АСТ) при диабете - в 2 и 1,5 раза, а при ГЛП - в 2 и 8 раз соответственно. Уровень малонового диальдегида (МДА) также снижался при сахарном диабете в 1,5 раза и в 2 раза при ГЛП. Отмеченное защитное действие ЭХА очевидно связано с его относительно высокой растворимостью в воде (~1 мМ) по сравнению с другими липидорастворимыми антиоксидантами, что создает возможность для эффективного перехвата водорастворимых ион-радикалов, в частности, супероксид анион-радикала и особенно пероксильных радикалов. Ранее было показано [3], что ЭХА не только перехватывает перок-сильные радикалы, но и уменьшает концентрацию инициатора окисления путем хелатирования ионов Fe2+. Ключевую роль в антирадикальной активности и проявлении хелаторных свойств ЭХА, впрочем как и его редокс-превращениях и автоокислении, играют гидроксигруппы во 2-, 3- и 7-м положениях.
Полученные нами экспериментальные данные позволяют предположить следующие механизмы действия ЭХА при метаболическом синдроме: 1 - ЭХА усиливает метаболизм глюкозы, снижая ее количество
в крови; 2 - ЭХА взаимодействует с ДТ-диафоразой эндотелиальных клеток сосудов, продуцируя Н2О2; 3
- Н 2О2 обладает вазодилатацией (сосудорасширяющее действие); 4 - в условиях ишемии и гипоксии Н2О2
- дополнительный источник получения кислорода клетками за счет разложения перекиси при действии каталазы; 5 - Н2О2 выступает в роли плейотропной сигнальной молекулы и вызывает резкое усиление синтеза разных видов PPAR - главных регуляторов углеводного и липидного обменов.
Экспериментальные исследования показали, что «Люромарин» из Zostera marina обладает наиболее выраженным антидиабетическим действием, способствуя существенной нормализации клинических показателей в плазме крови по сравнению с отрицательным контролем. Уровень глюкозы при диабете снижался в 2,5 раза, уровень ТГ - в 1,5 раза, а при ГЛП - в 6 раз. Уровень холестерина при ГЛП снижался в 1,6 раза, а МДА при диабете - в 4 раза и при ГЛП - в 2 раза. Уровень активности АЛТ при диабете снижался в 5 раз и АСТ - в 2,7 раза, а при ГЛП уровень активности этих ферментов снижался в 1,5 и в 2 раза соответственно. Можно предположить, что положительный эффект комплексного препарата «Люромарин» связан с содержанием ЛТ и РК в соотношении близком к оптимальному.
В последнее время стало известно [7], что один из механизмов лечебного действия РК и ЛТ при метаболическом синдроме, а следовательно и препарата «Люромарин», связан с модулирующим действием на различные изоформы PPAR. Изоформы PPARa, 5 и Y - это клеточные рецепторы, которые играют ключевую роль в защите от нарушений при метаболическом синдроме. Вслед за активацией они формируют гетеродимеры с ретиноид-Х рецепторами, которые могут связываться со звеном ответа РРАЯ в промотор-ной области экспрессируемых генов и модулировать (повышать или понижать) их транскрипцию. PPARy преимущественно экспрессируются в жировой ткани, а лиганды к ним используются как препараты для лечения сахарного диабета 2 типа. Экспрессия PPARa происходит главным образом в печени, коричневом жире, почках, сердце и скелетной мускулатуре. Активация PPARa стимулирует экспрессию липопро-теинлипазы и ее активатора аполипопротеина А-V, вызывая снижение печеночного аполипопротеина С-III, ингибитора липопротеинлипазы, что ведет к уменьшению уровня триглицеридов в хиломикронах и в липопротеидах очень низкой плотности. Кроме того, активация PPARa приводит к увеличению уровня ЛПВП путем увеличения экспрессии печеночного аполипопротеина А-I и II и содействует переходу холестерина из клеток к ЛПВП.
PPAR5 экспрессируется повсеместно. Его акти-
Воспалительный _ г-
ответ
ЦОГ-2
iNOS I f ф J TNF-a I4— IL-1P, -6* SAID
Протеинкиназы
ПКС, МАПК, ТК
Рис. Вероятные пути воздействия флавоноидов (Ф) РК и ЛТ в составе препарата «Люромарин» на воспалительный процесс
Примечание: NSAID - нестероидное противовоспалительное средство, SAID - стероидное анти-воспалительное средство, ПКС - протеинкиназа С, МАПК - митогенный активатор протеинкиназы, iNOS - индуцибельная синта-за оксида азота, ЦОГ и ЛОГ - цикло- и липооксигеназа, TNF-a - фактор некроза опухоли
вация на клеточном уровне увеличивает окисление жирных кислот и расход энергии в мышцах, в адипо-цитах, стимулирует липогенез в печени и уменьшает продукцию глюкозы. В организме нормализуется липопротеиновый профиль и снижается уровень триглицеридов и инсулинорезистентность. Поэтому не случайно PPARS выступает в качестве мишени для потенциальных препаратов при лечении ожирения
[3].
Можно предположить, что РК и ЛТ в составе препарата «Люромарин» вероятно выступают как лиганды всех трех подтипов PPAR и играют роль в уменьшении проявлений патологий, связанных с метаболическим синдромом. Кроме того, РК и ЛТ обеспечивают улавливание, стабилизацию и обезвреживание активных форм кислорода, защищая белки, ферменты и ДНК от их прямого действия, а также оказывают антивос-палительное действие по разным внутриклеточным биохимическим путям (рис.): 1 - ингибируют образование ферментов (фосфолипаза А2, циклооксигеназа, липоксигеназа), принимающих участие в образовании эйкозаноидов. Вследствие этого уменьшается содержание провоспалительных молекул (простагландин, лейкотриен); 2 - ингибируют факторы активации транскрипции, модулирующих экспрессию провос-палительных генов (ЦОГ-2, iNOS, ТОТ-а, ^-ф, -6) [8].
Таким образом, полученные нами экспериментальные данные говорят о том, что РК и ЛТ в составе препарата «Люромарин» и биоантиоксидант ЭХА приводят к системному улучшению при патологиях, связанных с развитием метаболического синдрома. Это позволяет предположить, что указанные препараты в дальнейшем могут быть использованы в качестве средств профилактики нарушений липидного и углеводного обменов и на их основе могут быть созданы
новые БАД и лекарственные средства.
Литература
1. Calder P.C. N-3 polyunsaturated fatty acids, inflammation, and inflammatory diseases // Am. J. Clinical Nutrition. 2006. 83 (6): 1505-1519.
2. Kahn B.B., Flier J.S. Obesity and insulin resistance // J Clin. Invest. 2000. 106: 473-481.
3. Lebedev A.V., Ivanova M.V., Levitsky D.O. Iron chelators and free radical scavengers in naturally occurring polyhydroxylated 1,4-naphthoquinones // Hemoglobin. 2008. 32 (1-2): 79-165.
4. Barbier O., Torra I.P., Duguay Y. et al. Pleiotropic actions of peroxisome proliferator-activated receptors in lipid metabolism and atherosclerosis // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2002. 22: 717-722.
5. Тутельян B.A., Суханов Б.П., Австриевский A.H. и др. Биологически активные добавки в питании человека (оценка качества и безопасности, эффективность, характеристика, применение в профилактической и клинической медицине). Томск: Изд-во НТЛ, 1999. 296 с.
V.A. Tutelyan, Suchanov B.P., Avstrievskich A.N. et al. Supplements in human feeding (estimation of quality and safety, efficiency, the characteristic, application in preventive and clinical medicine) // Tomsk: Publ. NTL, 1999. 296 р.
6. Humaloja K., Roine R.P., Salaspuro M. Effect of Triton WR-1339 and orotic acid on biliary and serum dolichols in rats // Metabolism. 1998. 47: 644-649
7. Muller M., Lukas B., Novak J. et al. Oregano: a source for peroxisome proliferator-activated receptor gamma antagonists // J. Agric. Food Chem. 2008. 56: 11621-11630.
8. Hyun P.K., Kun H.S., Hyeun W.C., Sam S.K. Antiinflammatory Plant Flavonoids and Cellular Action Mechanism // J. Pharmacol. Sci. 2004. 96: 229-245.
THE APPLICATIONS OF BIOANTIOXIDANTS AT LIPIDS AND CARBOHYDRATE METABOLIC IMBALANCES
Olga Nikolaevna KRIVOSHAPKO, Alexander Michaelovich POPOV, Alexander Alexeevich ARTYUKOV
Pacific Institute of Bioorganic Chemistry FEB RAS, Vladivostok
In present work the medical-preventive activities of natural antioxidants echinochrome A from flat sea urchin Scaphechinus mirabilis and polyphenolic preparation «Luromarin», developed on a basis rosmarinic acid and luteolin, 9:1(w/w) to carbohydrate and lipid metabolic imbalances, were studied. On experimental model atherosclerosis and diabetes was shown that these antioxidant preparations possess of high medical-preventive activity. The supposed mechanisms of the action of antioxidants studied are presented. On the base these preparations expected design of new supplements and medicines.
Keywords: echinochrome A, rosmarinic acid, luteolin, hyperlipidemia, alloxan diabetes
Krivoshapko O.N. - junior scientist, e-mail: popovam@piboc.dvo.ru Popov A.M. - Doct. Biol. Sci., Head group research supplements Artyukov A.A. - Cand. Chem. Sci., manager of lab. biotechnologe
УДК 616.994 18
СОДЕРЖАНИЕ ГЛУТАТИОНА И АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ЕГО МЕТАБОЛИЗМА В ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЯХ И ЭРИТРОЦИТАХ БОЛЬНЫХ РАКОМ ЛЕГКОГО
1Елена Владимировна КУДРЯШОВА, 2Надежда Митрофановна ТИТОВА
1Хакасский государственный университет им. Н.Ф.Катанова, Абакан 2Сибирский федеральный университет, Красноярск
Изучено содержание глутатиона и активность ферментов его метаболизма в злокачественных опухолях и эритроцитах больных раком легкого. Обнаружены высокий уровень глутатиона и повышенная активность глутатионзависимых ферментов в злокачественных клетках по сравнению с соответствующими нормальными клетками и низкий уровень исследуемых компонентов данной защитной системы в эритроцитах больных раком легкого. Исследование данной защитной системы в эритроцитах и опухолевых клетках больных раком легкого можно использовать для улучшения диагностики и оценки эффективности лечения больных со злокачественными опухолями.
Ключевые слова: рак легкого, глутатион, глутатионзависимые ферменты, злокачественные опухоли, эритроциты
Рак легкого (РЛ) - одна из основных проблем трансформации важную роль играет свободнорасовременной клинической онкологии. Несмотря на дикальное воздействие на клетки. Такие этиологи-активную разработку вопросов предупреждения, ческие факторы как курение и нарушение экололо-диагностики и лечения, именно рак легкого занима- гического окружения приводят к образованию сво-ет первое место в структуре онкологической смерт- бодных радикалов, обладающих генотоксическим ности населения. эффектом и способствующих малигнизации эпите-
Известно, что в патогенезе злокачественной лия бронхов и легкого. Повышенная продукция ак-
Кудряшова Е.В. - аспирант Сибирского федерального университета, зав. лаб. изучения типовых патологических процессов, e-mail: el.kud@mail.ru Титова Н.М. - к.б.н., профессор
