Оценка антиоксидантной активности экстрактов из морских водорослей Японского моря in vitro и in vivo
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Морские водоросли являются источником важных биологически активных соединений — липидов, аминокислот, фенолов, полисахаридов и др. Перспективную группу веществ морского происхождения составляют полифенольные соединения, обладающие высокой антиоксидантной активностью, которые играют ключевую роль в жизнедеятельности морских макрофитов, что позволяет им быстро реагировать на внешний стресс и выполнять защитные функции. В то же время многокомпонентный состав фенольной фракции экстракта из водорослей обусловливает широкий спектр её фармакологической активности, включающей регулирующее влияние на многочисленные нарушения гомеостаза при патологических процессах в организме животных и человека. При этом имеющиеся возможности практического использования экстрактов из водорослей ещё не исчерпаны, что представляет несомненный интерес для современной науки. Цель работы — выполнить сравнительную оценку антиоксидантной активности водно-спиртовых экстрактов, выделенных из талломов представителей трёх классов водорослей [бурых (Sargassum pallidum), зелёных (Ulva lactuca) и красных (Ahnfeltia fastigiata var. tobuchiensis)], а также проанализировать их влияние на показатели антиоксидантной защиты печени и плазмы крови мышей при экспериментальном стрессе. Водоросли собирали в летние месяцы в прибрежных водах залива Петра Великого Японского моря, затем сушили при температуре около +50 °C, измельчали на лабораторной мельнице до частиц размером 0,5–1 мм и экстрагировали 70%-ным этиловым спиртом методом реперколяции. Наибольшее количество полифенолов отмечено в экстракте бурой водоросли S. pallidum — (218,2 ± 20,3) мг-экв ГК·г−1 сухого веса. В экстракте зелёной водоросли U. lactuca значение этого показателя составляло (16,2 ± 1,8) мг-экв ГК·г−1 сухого веса, в экстракте красной водоросли A. fastigiata var. tobuchiensis — (9,1 ± 1,6) мг-экв ГК·г−1 сухого веса. Соответственно, антирадикальная активность экстракта S. pallidum по отношению к катион-радикалу 2,2’-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфоновой кислоты) (ABTS+) и алкилпероксильному радикалу была существенно выше, чем таковая экстрактов U. lactuca и A. fastigiata var. tobuchiensis. Проведена экспериментальная проверка с целью определить влияние исследуемых экстрактов водорослей на показатели антиоксидантной защиты печени и плазмы мышей в условиях острого стресса. В задачи эксперимента входило установление весовых показателей (вес животных, индекс массы внутренних органов) и биохимических параметров (уровень антирадикальной активности, содержание малонового диальдегида и восстановленного глутатиона, активность антиоксидантных ферментов). Эксперимент по стрессовому воздействию проводили на белых беспородных мышах-самцах массой 20–30 г. Острый стресс моделировали путём вертикальной фиксации животных за дорсальную шейную складку на 24 ч. Освобождённые от спирта экстракты водорослей вводили в виде водной взвеси в дозе 100 мг общих полифенолов на кг массы тела в желудок мышам через зонд дважды — непосредственно перед вертикальной фиксацией и спустя 6 ч. Животным контрольной группы и группы «стресс» вводили дистиллированную воду в объёме, равном объёму вводимых препаратов. В данной модели проявились все атрибуты стресса: гипертрофия надпочечников, инволюция тимуса и селезёнки, изъязвления слизистой желудка и кишечника. Также были отмечены нарушения системы антиоксидантной защиты, которые выражались в снижении активности антиоксидантных ферментов в плазме крови, уменьшении содержания восстановленного глутатиона в печени и увеличении уровня малонового диальдегида. Под действием экстрактов во всех группах животных на фоне стресса прослежена тенденция к стабилизации исследуемых показателей антиоксидантной защиты. При этом показатели у мышей, получавших экстракты из U. lactuca и A. fastigiata var. tobuchiensis, уступали аналогичным параметрам в группе животных, получавших экстракт S. pallidum. В группе животных, получавших экстракт S. pallidum, в показателях антиоксидантной защиты не было выявлено достоверных отличий от контрольных значений. Данный факт обусловлен тем, что основными компонентами полифенольных фракций зелёных и красных водорослей являются мономерные флавоноиды, тогда как в бурых водорослях присутствуют высокомолекулярные флоротаннины, которые проявляют более высокую антиоксидантную активность, чем низкомолекулярные полифенольные фракции зелёных и красных водорослей.
Авторы
Библиографические ссылки
Боголицын К. Г., Дружинина А. С., Овчинников Д. В., Каплицин П. А., Шульгина Е. В., Паршина А. Э. Полифенолы бурых водорослей // Химия растительного сырья. 2018. № 3. С. 5–21. [Bogolitsyn K. G., Druzhinina A. S., Ovchinnikov D. V., Kaplitsyn P. A., Shulgin E. V., Parshina A. E. Polyphenols of brown algae. Khimiya rastitel’nogo syr’ya, 2018, no. 3, pp. 5–21. (in Russ.)]. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018031898
Венгеровский А. И., Маркова И. В., Саратиков А. С. Доклиническое изучение гепатозащитных средств // Ведомости фармакологического комитета. 1999. № 2. С. 9–12. [Vengerovsky A. I., Markova I. V., Saratikov A. S. Doklinicheskoe izuchenie gepatozashchitnykh sredstv. Vedomosti farmakologicheskogo komiteta, 1999, no. 2, pp. 9–12. (in Russ.)]
Имбс Т. И., Звягинцева Т. Н. Флоротаннины – полифенольные метаболиты бурых водорослей // Биология моря. 2018. Т. 44, № 4. С. 217–227. [Imbs T. I., Zvyagintseva T. N. Phlorotannins are polyphenolic metabolites of brown algae. Biologiya morya, 2018, vol. 44, no. 4, pp. 217–227. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0134347518040010
Кушнерова Н. Ф., Спрыгин В. Г., Фоменко С. Е., Рахманин Ю. А. Влияние стресса на состояние липидного и углеводного обмена печени, профилактика // Гигиена и санитария. 2005. № 5. С. 17–21. [Kushnerova N. F., Sprygin V. G., Fomenko S. Ye., Rakhmanin Yu. A. Impact of stress on hepatic lipid and carbohydrate metabolism, prevention. Gigiena i sanitariya, 2005, no. 5, pp. 17–21. (in Russ.)]
Кушнерова Н. Ф., Фоменко С. Е., Спрыгин В. Г., Момот Т. В. Влияние липидного комплекса экстракта из морской красной водоросли Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara) Makienko на биохимические показатели плазмы крови и мембран эритроцитов при экспериментальном стрессе // Биология моря. 2020. Т. 46, № 4. С. 269–276. [Kushnerova N. F., Fomenko S. E., Sprygin V. G., Momot T. V. The effects of the lipid complex of extract from the marine red alga Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara) Makienko on the biochemical parameters of blood plasma and erythrocyte membranes during experimental stress exposure. Biologiya morya, 2020, vol. 46, no. 4, pp. 269–276. (in Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S0134347520040051
Спрыгин В. Г., Кушнерова Н. Ф., Фоменко С. Е., Сизова Л. А., Момот Т. В. Гепатопротекторные свойства экстракта из бурой водоросли Saccharina japonica // Биология моря. 2013. Т. 39, № 1. С. 50–54. [Sprygin V. G., Kushnerova N. F., Fomenko S. E., Sizova L. A., Momot T. V. The hepatoprotective properties of an extract from the brown alga Saccharina japonica. Biologiya morya, 2013, vol. 39, no. 1, pp. 50–54. (in Russ.)]
Спрыгин В. Г., Кушнерова Н. Ф., Фоменко С. Е., Другова Е. С., Лесникова Л. Н., Мерзляков В. Ю., Момот Т. В. Влияние экстракта из морской бурой водоросли Sargassum pallidum (Turner) C. Agardh, 1820 на метаболические реакции печени при экспериментальном токсическом гепатите // Биология моря. 2017. Т. 43, № 6. С. 444–449. [Sprygin V. G., Kushnerova N. F., Fomenko S. E., Drugova E. S., Lesnikova L. N., Merzlyakov V. Y., Momot T. V. The influence of an extract from the marine brown alga Sargassum pallidum on the metabolic reactions in the liver under experimental toxic hepatitis. Biologiya morya, 2017, vol. 43, no. 6, pp. 444–449. (in Russ.)]
Фоменко С. Е., Кушнерова Н. Ф., Спрыгин В. Г., Другова Е. С., Лесникова Л. Н., Мерзляков В. Ю. Липидный состав и мембранопротекторное действие экстракта из морской зелёной водоросли Ulva lactuca (L.) // Химия растительного сырья. 2019. № 3. С. 41–51. [Fomenko S. E., Kushnerova N. F., Sprygin V. G., Drugova E. S., Lesnikova L. N., Merzlyakov V. Yu. Lipid composition and membranoprotective action of extract from marine green algae Ulva lactuca (L.). Khimiya rastitel’nogo syr’ya, 2019, no. 3, pp. 41–51. (in Russ.)]. https://doi.org/10.14258/jcprm.2019035116
Agregán R., Munekata P. E. S., Franco D., Carballo J., Barba F. J., Lorenzo J. M. Antioxidant potential of extracts obtained from macro- (Ascophyllum nodosum, Fucus vesiculosus and Bifurcaria bifurcata) and micro-algae (Chlorella vulgaris and Spirulina platensis) assisted by ultrasound. Medicines, 2018, vol. 5, iss. 2, art. no. 33 (9 p.). https://doi.org/10.3390/medicines5020033
Alagan V. T., Valsala R. N., Rajesh K. D. Bioactive chemical constituent analysis, in vitro antioxidant and antimicrobial activity of whole plant methanol extracts of Ulva lactuca Linn. British Journal of Pharmaceutical Research, 2017, vol. 15, no. 1, pp. 1–14. https://doi.org/10.9734/BJPR/2017/31818
Bartosz G., Janaszewska A., Ertel D., Bartosz M. Simple determination of peroxyl radical-trapping capacity. Biochemistry and Molecular Biology International, 1998, vol. 46, iss. 3, pp. 519–528. https://doi.org/10.1080/15216549800204042
Buege J. A., Aust S. D. Microsomal lipid peroxidation. In: Biomembranes. Part C, Biological Oxidants, Microsomal, Cytochrome P-450, and Other Hemoprotein Systems / F. Sidney, P. Lester (Eds). New York : Academic Press, 1978, pp. 302–310. (Methods in Enzymology ; vol. 52). https://doi.org/10.1016/s0076-6879(78)52032-6
Burk R. F., Lawrence R. A., Lane J. M. Liver necrosis and lipid peroxidation in the rat as the result of paraquat and diquat administration: Effect of selenium deficiency. The Journal of Clinical Investigation, 1980, vol. 65, iss. 5, pp. 1024–1031. https://doi.org/10.1172/JCI109754
Chrousos G. P. Stress and disorders of the stress system. Nature Reviews Endocrinology, 2009, no. 5, pp. 374–381. https://doi.org/10.1038/nrendo.2009.106
Cotas J., Leandro A., Monteiro P., Pacheco D., Figueirinha A., Gonçalves A. M. M., da Silva G. J., Pereira L. Seaweed phenolics: From extraction to applications. Marine Drugs, 2020, vol. 18, iss. 8, pp. 384–431. https://doi.org/10.3390/md18080384
de Quirós A. R.-B., Lage-Yusty M. A., López-Hernández J. Determination of phenolic compounds in macroalgae for human consumption. Food Chemistry, 2010, vol. 121, iss. 2, pp. 634–638. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.12.078
Ellman G. L. Tissue sulfhydryl group. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1959, vol. 82, iss. 1, pp. 70–77. https://doi.org/10.1016/0003-9861(59)90090-6
European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Scientific Purposes. Strasbourg : Council of Europe, 1986, 11 p. (European Treaty Series ; no. 123). URL: https://rm.coe.int/168007a67b [accessed: 28.12.2021].
Ferreres F., Lopes G., Gil-Izquierdo A., Andrade P. B., Sousa C., Mouga T., Valentão P. Phlorotannin extracts from Fucales characterized by HPLC-DAD-ESI-MSn: Approaches to hyaluronidase inhibitory capacity and antioxidant properties. Marine Drugs, 2012, vol. 10, iss. 12, pp. 2766–2781. https://doi.org/10.3390/md10122766
Goldberg D. M., Spoone R. J. Assay of glutathione reductase. In: Methods of Enzymatic Analysis. Vol. 3: Enzymes 1. Oxidoreductases, transferases. 3rd edition / H. U. Bergmeyer (Ed.). Weinheim : Verlag Chemie, 1983, pp. 258–265.
Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., Jiménez L. Polyphenols: Food sources and bioavailability. The American Journal of Clinical Nutrition, 2004, vol. 79, iss. 5, pp. 727–747. https://doi.org/10.1093/ajcn/79.5.727
Michalak I., Chojnacka K. Algae as production systems of bioactive compounds. Engineering in Life Sciences, 2015, vol. 15, iss. 2, pp. 160–176. https://doi.org/10.1002/elsc.201400191
Paoletti F., Aldinucci D., Mocali A., Caparrini A. A sensitive spectrophotometric method for the determination of superoxide-dismutase activity in tissue extracts. Analytical Biochemistry, 1986, vol. 154, iss. 2, pp. 536–541. https://doi.org/10.1016/0003-2697(86)90026-6
Parys S., Rosenbaum A., Kehraus S., Reher G., Glombitza K.-W., König G. M. Evaluation of quantitative methods for the determination of polyphenols in algal extracts. Journal of Natural Products, 2007, vol. 70, iss. 12, pp. 1865–1870. https://doi.org/10.1021/np070302f
Pradhan B., Patra S., Behera C., Nayak R., Jit B. P., Ragusa A., Jena M. Preliminary investigation of the antioxidant, anti-diabetic, and anti-inflammatory activity of Enteromorpha intestinalis extracts. Molecules, 2021, vol. 26, iss. 4, pp. 1171–1187. https://doi.org/10.3390/molecules26041171
Ragan M. A., Glombitza K. W. Phlorotannins, brown algal polyphenols. In: Progress in Phycological Research. Bristol : Biopress Ltd, 1986, vol. 4, pp. 129–241.
Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radical Biology and Medicine, 1999, vol. 26, iss. 9–10, pp. 1231–1237. https://doi.org/10.1016/s0891-5849(98)00315-3
Şahın E., Gümüşlü S. Stress-dependent induction of protein oxidation, lipid peroxidation and anti-oxidants in peripheral tissues of rats: Comparison of three stress models (immobilization, cold and immobilization–cold). Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 2007, vol. 34, iss. 5–6, pp. 425–431. https://doi.org/10.1111/j.1440-1681.2007.04584.x
Shibata T., Kawaguchi S., Hama Y., Inagaki M., Yamaguchi K., Nakamura T. Local and chemical distribution of phlorotannins in brown algae. Journal of Applied Phycology, 2004, vol. 16, pp. 291–296. https://doi.org/10.1023/B:JAPH.0000047781.24993.0a
Skriptsova A. V., Zhigadlova G. G. A revision of the red algal genus Ahnfeltia on the Russian coast of the North Pacific. Phycologia, 2022, vol. 61, iss. 4, pp. 396–402. https://doi.org/10.1080/00318884.2022.2061154
Wang T., Jónsdóttir R., Liu H., Gu L., Kristinsson H. G., Raghavan S., Ólafsdóttir G. Antioxidant capacities of phlorotannins extracted from the brown algae Fucus vesiculosus. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, vol. 60, iss. 23, pp. 5874–5883. https://doi.org/10.1021/jf3003653
Zhong B., Robinson N. A., Warner R. D., Barrow C. J., Dunshea F. R., Suleria H. A. R. LC-ESI-QTOF-MS/MS characterization of seaweed phenolics and their antioxidant potential. Marine Drugs, 2020, vol. 18, iss. 6, pp. 331–352. https://doi.org/10.3390/md18060331
