CC BY
58
УДК 616-092: 615.322: 582.663
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕКТИНА ИЗ АМАРАНТА БАГРЯНОГО ПРИ ГЕПАТОПАТИЯХ, ВЫЗВАННЫХ ХИМИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
© 2015 Э.И. Хасина
Горнотаежная станция им. В.Л. Комарова ДВО РАН
Статья поступила в редакцию 27.11.2015
В эксперименте на мышах изучено протективное действие пектина из амаранта багряного при токсическом поражении печени химическими веществами тетрахлорметаном, этанолом и парацетамолом. Пероральное введение пектина в дозе 100 мг/кг ослабляло формирование токсического гепатита и нормализовало метаболический статус. Амарантовый пектин препятствовал истощению резервов АТФ и гликогена, а также цитолизу, гипербилирубинемии и гипертриглицеридемии в печени.
Ключевые слова: пектин, амарант багряный, гепатопатия, тетрахлорметан, этанол, парацетамол
В настоящее время всё более расширяются контакты человека с химическими веществами. Причиной тому являются урбанизированные территории с обилием автотранспорта, бесконтрольное применение лекарств и средств бытовой химии, неблагополучная экологическая ситуация на рабочих местах многих промышленных производств, потребление наркотиков, алкоголя и так далее. Проблема загрязнения внутренней среды организма большим числом агрессивных химических веществ остро стоит перед гигиенистами, токсиколагами, физиологами и далека от ее решения.
Ведущую роль в инактивации поступающих в организм веществ играет печень. Ведещее место в структуре заболеваний, обусловленных действием токсических факторов, занимает химическое поражение печени [10]. Химическое поражение печени имеет острую или хроническую форму, зависит от дозы, продолжительности действия и пути поступления в организм токсических веществ. В печени сосредоточены различные важные виды метаболизма, определяющие физиологическое состояние человека. При химических гепатопатиях, кроме детоксикации организма, необходима коррекция метаболизма. Поиск гепатопротективных средств, обладающих высокой физиологической активностью для нормализации функций, структуры и метаболизма печени при токсических гепатитах весьма актуален. В практической медицине широкое применение нашли гепатопротекторы растительного происхождения, относящиеся к различным классам биологически активных веществ [11].
Перспективной в качестве гепатопротек-торов возможна такая группа биологически активных веществ, как пектины (пектиновые
Хасина Элеонора Израильевна, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории лекарственных растений. E-mail: eleonorakhas@mail. ru
полисахариды), о фармакологических эффектах которых накоплен богатый материал. Пектины проявляют антимикробное, противоопухолевое, бактерицидное, противовоспалительное, гипог-ликемическое, гиполипидемическое действие, эффективны в качестве иммуностимуляторов, пребиотиков, хелаторов тяжелых металлов и радионуклидов [5-7, 18], активно используются в создании комплексных препаратов для адресной доставки ряда лекарственных веществ [15], моделируют функционирование желудочно-кишечного тракта [14]. Пектины имеют легальный статус и включены в качестве пищевой добавки в свод международных стандартов по пищевых продуктам Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ.
Цель исследования: оценка потенциально протективного действия пектина из амаранта багряного при гепатопатиях, вызванных химическими веществами тетрахлорметаном, этанолом и парацетамолом.
Материал и методы. В эксперименте использованы половозрелые мыши-самцы линии CD-1 (питомник Тихоокеанского института биоорганической химиии ДВО РАН) с исходной массой 24-26 г. Животные содержались в стандартных условиях вивария. Получали корм и воду без ограничения. Каждая группа содержала 7 животных. Гепатопатию у мышей вызывали, используя три вида токсических химических веществ. Тет-рахлорметан (ТХМ) вводили однократно, внут-рижелудочно, в дозе 1г/кг в виде 10%-ного раствора на оливковом масле в течение 5 дней. Этанол (этиловый спирт) мыши получали внутриже-лудочно, один раз в сутки, в дозе 7,5 г/кг в виде 50%-ного раствора также 5 дней. Парацетамол вводили мышам, профилактически получавшим пятикратно пектин, в желудок однократно в дозе 2 г/кг в виде водной суспензии. Во избежание копрофагии и поедания опилок голодавшие во время токсического действия парацетамола животные содержались в обменных клетках.
В работе использовали пектин, выделенный из сухо-воздушной зеленой массы амаранта багряного Amaranthus cruentas L. (fam. Amaran-thaceae), выращенный в условиях Приморского края РФ. Пектин имел молекулярную массу 25 кДа и степень этерификации 65%. Пектин животные получали ежедневно, однократно, натощак, внутрижелудочно, в виде 2% раствора в дозе 100 мг/кг, за час до введения токсикантов. Котроль-ная группа животных получала эквиобъемное количество физиологического раствора. Декапи-тацию мышей проводили через сутки после интоксикации тетрахлорметаном, этанолом и парацетамолом. Содержание и эвтанация мышей соответствовали Директиве 2010/63/ EU Европейского парламента и Совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях.
Биохимические показатели определяли общепринятыми методами: в сыворотке крови активность аланинаминотрансферазы (АЛТ), уровень общего билирубина и триглицеридов (ТГ) - с помощью набора «Bio-La-Test» («Lache-ma», Czech Republic), в печени - уровень адено-зинтрифосфата (АТФ) спектрофотометрически в присутствии кофермента НАДФ и гликогена, используя антроновый реактив. При статистической обработке данных значимость различий между группами оценивали, применяя t-критерий Стьюдента. Результаты в табл. 1 представлены как среднее арифметическое ± стандартная ошибка среднего.
Результаты исследования. В результате действия всех трех используемых токсикантов
существенным изменениям подверглись такие маркерные показатели различных метаболических звеньев в печени, как гликоген, АТФ, АЛТ, общий билирубин и ТГ. Степень их отклонения от показаний нормы (контроля) при действии ТХМ, этанола и парцетомола разнится, но вместе с тем, они однонаправлены и весьма выражены. Содержание в печени гликогена, резервного энергосубстрата, снижалось при действии ТХМ на 50%, этанола - на 31%, парацетамола - 25%. В соответствии с этим отмечался значительный расход АТФ, который в первую очередь обеспечивает обмен веществ в организме в критической ситуации, на фоне ТХМ его уровень ниже контрольного показания на 29%, этанола - 22%, парацетамола - 18%. На цитолитический процесс в печени указывает достоверное повышение активности АЛТ в сыворотке крови: при интоксикации ТХМ - в 3,7, этанола - 3,8 и парацетамола - в 3,3 раза относительно нормы. О патологическом состоянии печени говорит высокое содержание общего билирубина в сыворотке крови: его уровень превышал цифры контроля при действии ТХМ в 3,1; этанола - 2,4 и парацетомола - в 2,2 раза. Интоксикация каждым из токсикантов характеризовалась нарушением липидного обмена в печени. Содержание триглицеридов в сыворотке крови повышался относительно контроля при действии ТХМ в 2,1; этанола - 1,8 и парацетамола - в 1,9 раза. Выявленное изменение уровня указанных биохимических показателей свидетельствует о нарушении ряда функций печени, прежде всего метаболических.
Таблица 1. Влияние амарантового пектина на некоторые биохимические показатели печени при токсическом гепатите
Группа Биохимические показатели
животных гликоген, АТФ, АЛТ, билирубин общ., ТГ,
мкмоль/г мкмоль/г мккат/л ммоль/л ммоль/л
контроль 240.8±18.0 3.12±0.27 0.58±0.03 8. 6 ±0.55 0.98 ±0.06
ТХМ 120.8±12.0* 2.20±0.18* 2.14±0.15* 26.7±2.10* 2.04±0.16*
ТХМ+пектин 190.8±19.1** 2.72±0.20 1.48±0.11** 15.6±1.05** 1.66±0.11**
этанол 165.5±11.2* 2.42±0.11* 2.22±0.14* 20.5±1.52* 1.76 ±0.13*
этанол+пектин 203.7±12.6** 2.98±0.14** 1.72±0.10** 14.4±098** 1.33±0.10**
парацетамол 180.3±11.8* 2.55±0.09 1.90±0.16* 18.5±1.20* 1.85±0.15*
парацетамол+ 220.4± 15.5 3.02±0.12** 1.24 ± 0.11** 13.4 ± 0.88** 1.20 ± 0.10**
пектин
Примечание: ТХМ - тетрахлорметан; ТГ - триглицериды; АТФ - аденозинтрифосфат; АЛТ - аланина-минотрансфераза; * - Р 0,05 - при сравнении с группой «котроль», ** -Р 0,05 - при сранении групп «токсикант» и «токсикант+пектин»
Амарантовый пектин вносил существенную коррекцию в гепатотоксичекое действие ТХМ, этанола и парацетамола. Препарат позитивно влиял на энергообеспечение организма, препятствовал истощению резервов гликогена и АТФ в печени. Уровень гликогена на фоне пектина снижался ниже нормы на 21% (ТХМ), 16% (этанол) и 8% (парацетамол), в соответствующих группах мышей, не получавших препарат, эта
разница составляла 50%, 31% и 25%. Под влиянием пектина содержание макроэргов в печени сохранялось на более высоком уровне: разница с нормой составляла 13% (ТХМ), 4% (этанол) и 5% (парацетамол), без препарата - на 29%, 22% и 18% соответственно. Пектин препятствовал про-грессированию цитолитического процесса в печени, о чем свидетельствует падение активности АЛТ: разница между группами животных,
получавшим препарат и без него, составляла в случае ТХМ - на 114%, этанола - 87%, парацетамола - 113%. Имело место достоверное снижение уровня общего билирубина в сыворотке крови: различие между группами «ТХУ» и «ТХУ+пектин» равнялась 129%, «этанол» и «этанол+пектин» -71%, «парацетамол» и «парацетамол+пектин» -59%. Одновременно с этим отмечался регресс в накопления таких нейтральных липидов, как триглицериды. У животных, получавших ТХУ на фоне пектина, содержание триглицеридов в сыворотке крови было ниже на 39%, этанол в сочетании с пектином - 43%, парацетамол после профилактической санации пектином - на 67%.
Обсуждение результатов. Для проведения данного исследования выбраны три типичных модели токсического гепатита. На сегодняшний день достаточно полно изучены патогенетические механизмы повреждения печени тетрахлорметаном, этанолом и парацетамолом и в настоящей статье не обсуждаются.
Эффективность пектинов в коррекции метаболических нарушений в печени оценивали по нескольким метаболическим показателям, которые убедительно свидетельствуют о печеночной недостаточности. Пектин повышал естественные защитные системы организма и вносил заметную коррекцию в ряд универсальных звеньев патогенеза токсического гепатита. Амарантовый пектин предупреждал дефицит АТФ в печени, иначе - снижал прогрессирование дегенеративных процессов практически во всех органах и системах организма. Одновременно с этим препарат ограничивал в ткани печени процесс гли-когенолиза - распада гликогена, энергетическая функция которого общеизвестна. Основными индикаторами цитолиза - одного из основных показателей патологического процесса в печени являются ферменты аминотрансферазы. На фоне препарата активность АЛТ в сыворотке крови была достоверно ниже, чем в группах мышей, получавших ТХМ, этанол или парацетамол без препарата. На стабилизацию выделительной функции гепатоцитов пектином указывает снижение уровня общего билирубина в крови. Пектин ослаблял развитие жировой дистрофии (стеатоза) печени, о чем говорит достоверное снижение уровня триглицеридов в сыворотке крови животных. Итак, из полученных данных следует вывод, что амарантовый пектин снимал риск развития тяжелых форм гепатопатий, индуцированных ТХУ, этанолом и парацетамолом.
Подтверждением гепатопротективному действию амарантового пектина могут быть сведения многих авторов об активации защитных механизмов организма животных и человека при химическом поражении печени полисахаридами, полученными из наземных и водных растений, грибов, хитина ракообразных. Так, полисахариды из звездчатки средней Stellaria media L. снижали в крови активность АЛТ и билирубина, в печени -
плотность воспалительного инфильтрата паренхимы органа, общее число некротизированных гепатоцитов, жировую и белковую дистрофию при тетрахлорметановом гепатите [3]. Полисахарид из дягиля китайского Angelica sinensis (Oliv.) Dills нормализовал активность АЛТ в крови и нитрооксидсинтазы в печени, снижал концентрацию малонового диальдегида в печени при поражении печени парацетамолом [20]. Полисахарид из дерезы обыкновенной Lycium barbtum L препятствовал прогрессированию жировой дистрофии гепатотелеоцитов и пероксидации липи-дов при алкогольном гепатите [12]. Кроме того показано, что этот полисахарид при токсическом гепатите, индуцировантом ТХУ, оказывал су-прессирующий эффект на экспрессию цитохрома Р 450 2Е1, провоспалительных медиаторов и ци-токинов, ослаблял активность ядерного фактора каппа В (NF-kB) [19].
На сегодняшний день мало исследована физиологическая роль в организме животных и человека пектинов, содержащихся в значительных количествах в зеленой массе и зерне множества видов амаранта, популярных в качестве пищевых продуктов у населения стран Латинской Америки, Африки и Азии [1]. Пока он не привлек внимание диетологов, гастроэнтерологов, фармакологов. Между тем, ряд других биологически активных веществ, полученных из разных видов амаранта, активно используется в профилактической медицине и пищевой промышленности. Это амарантовое масло, содержащее ненасыщенные жирные кислоты и сквален, безглютеновая амарантовая мука с высококачественным белком для лечения целиакии, пищевой краситель и многие другие вещества [15]. Вместе с тем известно, что пектин из амаранта багряного подавляет сократительную активность миометрия матки [2], оказывает положительное инотропное действие на миокард [4], снижает уровень холестерина в крови и яйцах (яичном порошке) кур и печени животных с нарушением липидного обмена [9], связывает желчные кислоты [17], обладает гастропротективным действием [8].
Изучение механизма действия на метаболические и функционально связанные системы организма человека и животных амарантового пектина, впрочем, и других тоже, до сих пор не ясен и требует дальнейшего изучения. Он интересен не только в силу тех немногих фармакологических эффектов, что уже выявлены, но и возможностью его продукции в значительных количествах (обладает высокой климатической пластичностью и легко интродуцируется).
Выводы: амарантовый пектин снижает риск развития метаболических и функциональных нарушений в печени при воздействии на организм человека агрессивных химических веществ и может быть рекомендован в качестве гепатопротективного средства в профилактике токсических гепатитов различного генеза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Высочина, Г.П. Амарант (Amaranthus L.): химический состав и перспективы использования (обзор) // Химия раст. сырья. 2013. № 2. С. 5-14.
2. Выштакалюк, А.Б. Влияние пектиновых веществ на сократительную активность миометрия матки крыс / А.Б. Выштакалюк, С.А Соснина, С.Т. Минза-нова и др. // Бюл. эксперим. биол. мед. 2006. T. 141, № 4. С. 414-417.
3. Горина, Я.В. Исследование гепатопротективной активности фракции водорастворимых полисахаридов звездчатки средней / Я.В. Горина, Э.В. Сапрыкина, Е.А Геренг и др. // Бюл. эксперим. биол. мед. 2012. Т. 154, № 11. С. 602-605.
4. Дэсалень, Т.Л. Выделение пектина из Amaranthus cruentus и изучение его влияния на работу изолированного сердца крыс / Т.Л. Дэсалень, О.В. Цепае-ва, Н.А. Соснина и др. // Бюл. эксперим. биол. мед. 1997. Т. 123, №. 1. С. 91-94.
5. Ермолов, А.С. Эффективность пектинов в комплексном лечении и профилактике гнойно-воспалительных инфекций у больных с неотложной хирургических патологий / А.С. Ермолов, Е.Б. Лазарева // Эпидем. инфекц. болезни. 2006. № 3. С. 47-51
6. Кузьмичева, Л.В. Изменение биохимических показателей крови при свинцовой интоксикации и коррекции пектином / Л.В. Кузьмичева, Е.А. Ло-патникова, Г.В. Максимов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. 2014. № 2. С. 10-15.
7. Попов, С.В. Полипотентность иммуномодули-рующего эффекта пектинов / С.В. Попов, Ю.С. Оводов // Биохимия. 2013. Т. 78, № 7. С. 1053-1067.
8. Хасина, Э.И. Протективное действие пектина из амаранта багряного при гастропатиии, индуцированной нестероидными противовоспалительными препаратами / Э.И. Хасина, Л.И. Моисеенко // Тихоокеан. мед. журн. 2013. № 2. С. 18-21.
9. Хирург, С.С. Производство низкохолестериновой продукции птицнводства с использованием амаранта / С.С. Хирург, А.Б. Выштакалюк, А.А. Лапин и др. // Химия и компьютер. Моделирование. Бут-лер. сообщ. 2001. Т.45, № 5. С. 17-20.
10. Черешнев, В.А. Гепатопротекция при химических воздействиях / В.А. Черешнев, В.А Мышкин, Д.А. Еникеев. - М.-Уфа: Полиграфдизайн, 2012. 201 с.
11. Шульпекова, Ю.О. Препараты растительного происхождения в лечении заболеваний печени // Рос. мед. журн. 2006. № 4. С. 337-340.
12. Cheng, D. The effect of Lycium barbatum polysaccharide on alcohol-induced oxidative stress in rats / D. Cheng, H. Kong // Molecules. 2011. V. 16. P. 25422550.
13. Danz, R.A. Physiological effects of dietary amaranth (Amaranthus cruentus) on rats / R.A. Danz, J.R. Lupton // Cereal foods world. 1992. V. 37, № 7. P. 489-494.
14. Khasina, E.I. Gastroprotective effect of lemnan, а pectic polysacchride from Lemna minor L. / E.I. Khasina, M.N. Sgrebneva, R.G. Ovodova et al. // Recent progress in medicinal plants. 2008. V. 20, pt. 2. P. 181-188.
15. Мunarin, F. Advances in biomedical application of pectin gels / F. Мunarin, M.C. Tanzi, T. Petrini // Intern. J. Biol. Macromol. 2012. V. 51, № 4. P.681-689.
16. Pavlik, V. The revival of Amarant as a third-millenium food // Neuro. Endocrinol. Lett. 2012. V. 33, № 3. P. 3-7.
17. Tiengo, A. Chemical composition and bile acid binding activity of products obtained from amarant (Amaranthus cruentus) seeds / A Tiengo, E.M. Motta, F.M. Netto // Plant Foods Hum. Nutr. 2011. V. 66, № 4. P. 370-375.
18. Wang, O. Pectins from Fruits / O. Wang, J. Pagan, J. Shi // Functional Foods: biochemical and proccesing aspects / Eds. J.X. Shi, J. Mazza, M.L Maguer. - Rota Barton: CRS Press, 2002. P. 263-310.
19. Xiao, J. Lycium barbarum polysacchrides protect mice liverfrom carbon tetrachloride-induced oxidative stress and necroinflammation / J. Xiao, E.C. Liong, Y.P. Chinget al. // J. Ethnopharmacol. 2012. V. 139, № 2. P. 462-470.
20. Ye, Y.N. Protective effect of polysaccharides-enriched fraction from Angelica sinensis on hepatic injury / Y.N. Ye, E.S. Liu, L.Y. Li et al. / Life Sci. 2001. V. 69, № 6. P. 637-646.
EXPEDIENCY OF USE THE PECTIN FROM AMARANTUS CRUENTUS L. AT HEPATOPATIES, CAUSED BY CHEMICALS
© 2015 E.I. Khasina
Mountain-taiga Station named after V.L. Komarov FEB RAS
In experiment on mice protective effect of pectin from Amarantus cruentus L. at toxic damage of a liver by chemicals tetrachlormethane, ethanol and paracetamol is studied. Oral introduction of pectin in dose of 100 mg/kg weakened formation of toxic hepatitis and normalized the metabolic status. Pectin from Amarantus cruentus L. interfered with exhaustion of ATP and glycogen reserves, and also cytolysis, hyperbilirubinemia and hypertrigliceridemia in liver.
Key words: pectin, Amarantus cruentus L., hepatopathy, tetrachlormethane, ethanol, paracetamol
Eleonora Khasina, Candidate of Biology, Associate Professor, Senior Research Fellow at the Herbs Laboratory. E-mail: eleonorakhas@mail. ru
