Влияние сухих экстрактов листьев смородины черной и малины лекарственной на устойчивость животных к гипоксии различного генеза

Гипоксия органов и тканей возникает почти при каждом патологическом процессе. Наиболее восприимчивыми к гипоксическому воздействию являются центральная нервная система, сердечно-сосудистая и мышечная системы. Дефицит кислорода в тканях приводит к нарушению выработки АТФ в митохондриях. В норме аэробный гликолиз является источником 80% потребляемой энергии, а остальные 20% приходятся на долю анаэробного гликолиза. При нарушении процессов окислительного фосфорелирования единственным источником энергии становится анаэробный гликолиз, ресурсов которого недостаточно для обеспечения организма энергией на необходимом уровне, особенно это касается нервной ткани. Дело в том, что анаэробный гликолиз способствует развитию лактат-ацидоза, что усиливает отек и набухание клеток нервной системы и их энергетическое обеспечение нарушается еще больше. На этом фоне в тканях мозга возникает дисбаланс процессов возбуждения и торможения, нарушаются нейродинамические программы, образование и выделение нейромедаторов. Учитывая широкое распространение заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем, актуальным является поиск лекарственных средств, обладающих антигипоксическими свойствами и способствующих увеличению устойчивости клеток жизненно важных органов к гипоксии. По мере накопления информации о том, что главными показателями гипоксии являются нарушения энергетического обмена, стало понятно, что антигипоксическая защита организма должна заключаться в восстановлении энергетического баланса клетки. Поэтому в настоящее время антигипоксантами принято называть вещества метаболического типа действия, способные корригировать нарушения энергетического обмена и их последствия и повышать тем самым устойчивость клеток, органов и организма в целом к недостатку кислорода и другим воздействиям, нарушающим энергопродукцию. К антигипоксантам относятся вещества различного химического строения с общеклеточным (немедиаторным, тканенеспецифичным) действием. Противогипоксические эффекты, которые характерны для синтетических препаратов, также обнаруживаются и у лекарственных средств, полученных из растений

Перспективными антигипоксантами являются сухие экстракты листьев смородины черной и малины лекарственной.

По данным литературных источников в листьях малины обыкновенной (Rubus idaeus L., сем. Розоцветные – Rosaceae) содержатся кверцетин, кемпферол, гиперозид, изокверцитрин, афцелин, астрагалин, рамнозидкемпферола, кофейная, галловая, салициловая, эллаговая кислоты

В листьях черной смородины (Ribes nigrum L., сем. Крыжовниковые – Grossulariaceae) отмечено высокое содержание аскорбиновой кислоты, фенольных соединений, представленных катехинами, флавоноидами, антоцианами, гидроксикоричными кислотами. В листьях найдены гликозиды кемпферола и кверцетина, мирицетин, кверцитрин

Ценность листьев черной смородины обусловлена также содержанием проантоцианидинов, проявляющих противовоспалительную способность

Витамин С, флавоноиды, фенилпропаноиды, микроэлементы, органические кислоты – они оказывают антиоксидантное действие, которое является основным в механизме действия антигипоксантов. Антигипоксический эффект извлечений из горноколосника возможно связан с комплексом биологически активных веществ

Антигипоксическим и стресспротекторным действием обладает экстракт альфредии поникшей. Он увеличивает продолжительность жизни животных при гипоксическом воздействии, препятствуя язвообразованию в желудке и гипертрофии надпочечников и нормализуя поведение животных

Цель работы: изучение влияния сухих экстрактов листьев смородины черной и малины лекарственной на устойчивость животных к гипоксии различного генеза.

Исследования произведены на 150 белых беспородных крысах, массой 220-240 г. Содержание животных соответствовало «Правилам лабораторной практики» (GLP) и Приказу МЗ РФ № 708Н от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Перед началом экспериментов животные, отвечающие критериям включения в эксперимент, распределялись на группы с учетом пола, возраста, массы и принципа рандомизации.

Экспериментальную работу осуществляли в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу МЗ СССР № 755 от 12.08.77 г.), «Правилами, принятыми в Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 1986). Протокол исследования согласован с этическим комитетом ИОЭБ СО РАН (протокол № 2 от 05.09.2013 г.).

Животные были разделены поровну на 15 групп. Животные 1, 2 и 3 группы получали в течение недели до моделирования гипоксии экстракт смородины черной в дозе 100 мг/кг массы; животные 4, 5 и 6 получали в аналогичный период и той же дозе экстракт малины лекарственной; животные 7,8 и 9 группы получали цитохром С (в качестве эталонного антигипоксанта) в рекомендуемой дозе; животные 10, 11 и 12 группы – получали смесь экстрактов смородины черной и малины лекарственной в соотношении 1:1 в дозе 200 мг/кг массы, а животные 13, 14 и 15 групп – контроль, получавшие дистиллированную воду по аналогичной схеме в эквивалентном объеме.  

Многие исследования указывают на то, что приспособление к резкой гипоксии может происходить путем изменения уровня активности различных функциональных систем организма и прежде всего направлено на увеличение поставки кислорода к клеткам мозга. Следует отметить, что при таких условиях общая направленность процессов адаптации не исключает возможность возникновения параллельных негативных реакций. Поэтому в качестве интегрального критерия приспособления организма к недостатку кислорода обычно используется показатель продолжительности жизни организма в условиях гипоксии.

Антигипоксическое действие растительных экстрактов исследовали на трех моделях: гемическая, гистотоксическая и нормобарическая гипоксия. Модель гемической гипоксии воспроизводили путем однократного внутрибрюшинного введения нитрита натрия в дозе DL100 (200 мг/кг); модель гистотоксической гипоксии – однократным введением нитропруссида натрия в дозе DL100 (20 мг/кг); модель нормобарической гипоксии с гиперкапнией – помещением крыс в герметичные емкости объемом 1 л.

Цифровой материал эксперимента подвергали статистической обработке с помощью пакета программ STATISTICA Application 10.0.1011.0. путем непараметрического статистического анализа с целью установления достоверности различий в изучаемых группах с использованием критерия Манна – Уитни.

В результате эксперимента получен массив данных, представленных на рисунках 1, 2, 3.

Рисунок 1 - Время жизни крыс при гемической гипоксии на фоне нагрузки антигипоксантами растительного происхождения

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.45.1

В результате эксперимента было установлено, что у крыс 1 группы резервное время жизни при острой гемической гипоксии увеличилось на 26,9% (Т = 111,4000, Z = 3,851141, при р = 0,000) по сравнению с показателями контрольной группы, у крыс 4 группы – на 34,8% (Т = 148,9000, Z = 2,371164, при р = 0,003111), у крыс 7 группы – на 37,9% (Т = 107,1000, Z = 3,833245, при р = 0,002781), а у крыс 10 группы – на 52,9 % (Т = 197,6000, Z = 2,722188, при р = 0,000) по сравнению с показателями контрольной группы. Стоит отметить, что при гемической гипоксии экстракт смородины демонстрирует менее выраженный антигипоксический эффект, чем цитохром С; эффективность экстракта малины сопоставима с эффектом эталона, а эффективность смеси растительных антигипоксантов превосходит эталон на 15,0% (Т = 161,3000, Z = 3,933244, при р = 0,000). 

Рисунок 2 - Время жизни крыс при гистотоксической гипоксии на фоне нагрузки антигипоксантами растительного происхождения

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.45.2

Установлено, что у крыс 2 группы резервное время жизни при острой гистотоксической гипоксии увеличилось на 35,2% (Т = 122,3000, Z = 3,281112, при р = 0,000) по сравнению с показателями контрольной группы, у крыс 5 группы – на 22,2% (Т = 136,8000, Z = 2,611477, при р = 0,003172), у крыс 8 группы – на 41,4% (Т = 146,4000, Z = 3,591111, при р = 0,000), а у крыс 11 группы – на 69,9% (Т = 205,1000, Z = 4,262247, при р = 0,002677) по сравнению с показателями контрольной группы. При гистотоксической гипоксии экстракт смородины демонстрирует менее выраженный на 6,2% антигипоксический эффект, чем цитохром С; экстракт малины также менее эффективен, чем эталон на 19,2% (Т = 181,3000, Z = 2,271111, при р = 0,002261), но при этом эффективность смеси превосходит эталон на 28,5% (Т = 155,0000, Z = 3,986687, при р = 0,000).

Рисунок 3 - Время жизни крыс при нормобарической гипоксии на фоне нагрузки антигипоксантами растительного происхождения

DOI:10.60797/IRJ.2024.144.45.3

Установлено, что у крыс 3 группы резервное время жизни при острой нормобарической гипоксии увеличилось на 18,1% (Т = 171,6000, Z = 3,396661, при р = 0,000) по сравнению с показателями контрольной группы, у крыс 6 группы – на 10,3% (Т = 181,1000, Z = 2,358811, при р = 0,000), у крыс 9 группы – на 28,8% (Т = 193,0000, Z = 3,527774, при р = 0,000), а у крыс 12 группы – на 50,9% (Т = 105,0000, Z = 2,633778, при р = 0,002211) по сравнению с показателями контрольной группы. При нормобарической гипоксии экстракт смородины демонстрирует менее выраженный на 10,7% (Т = 148,0000, Z = 3,933781, при р = 0,000) антигипоксический эффект, чем цитохром С; экстракт малины оказался еще менее эффективен, чем эталон на 18,5% (Т = 196,0000, Z = 2,362233, при р = 0,000), но, при этом эффективность смеси превосходит эталон на 22,4% (Т = 155,5000, Z = 2,485544, при р = 0,000).

Цитохром С, используемый в нашем исследовании, относится к группе антигипоксантов корректоров цитохромного участка дыхательной цепи и представляет собой естественный для организма компонент дыхательной цепи митохондрий, участвующий в переносе электронов. Как правило, они используются для заместительной терапии, поскольку при гипоксии из-за структурных нарушений митохондрии теряют часть своих компонентов, включая переносчики электронов. Установлено, что экзогенный цитохром С при гипоксии проникает в клетку и митохондрии, встраивается в дыхательную цепь и способствует нормализации энергопродуцирующего окислительного фосфорилирования и в нашем исследовании он показал высокую эффективность

К корректорам нарушенной электронтранспортной функции МФК I (1-го митохондриального ферментного комплекса) относятся различные производные хинонов, а средствами растительного происхождения, содержащими хинонную структуру в молекуле, являются флавоноиды, которые широким спектром представлены в экстрактах малины лекарственной и смородины черной. Среди биофлаваноидов наиболее широкое применение имеют рутин, кверцетин, гесперидин, которые нашли свое применение преимущественно в качестве ангиопротекторов. Так, кверцетин обладает высокой антиоксидантной активностью и проявляет себя при нарушении окислительно-восстановительного гомеостаза, который лежит в основе гипоксического синдрома. Кверцетин способен легко окисляться до о-гидрохиноновой кислоты, которая далее превращается ферментами в о-хинон. В связи с этим процессом происходит нейтрализация свободных радикалов, оказывающих разрушительное действие на мембраны клеток. Реализация антиоксидантного действия также происходит за счет содержания в кверцетине пяти гидроксильных групп. В результате такого строения кверцетин легко передает электроны свободным радикалам, что приводит к их стабилизации и нейтрализации разрушительного потенциала. Установлено, что кверцетин может участвовать в образовании хелатных комплексов с ионами металлов, инициирующими процесс перекисного окисления липидов. Тем самым кверцетин также оказывает антиоксидантное действие

Галловая и салициловая кислоты, содержащиеся в экстракте малины лекарственной также обладают выраженным антиоксидантным и антигипоксантным действием. Известно, что антиоксиданты фенольной природы, содержащие в своей структуре катехоловые и галловые фрагменты, могут образовывать стабильные комплексы с металлами переменной валентности и тем самым тормозить окислительные процессы на стадии разветвления цепей

Гидроксикоричные кислоты, содержащиеся в экстракте смородины черной, также характеризуются антиоксидантными свойствами, которые связаны с торможением свободно-радикальных процессов окисления за счет присутствия гидроксильных групп, присоединенных непосредственно к ароматическому ядру. Таким образом, экстракты малины лекарственной и смородины черной обладают богам составом биологически активных соединений, способных проявлять антиоксидантные свойства и могут быть использованы в качестве средств профилактики гипоксических осложнений

Согласно представленным данным изучаемые растительные экстракты и цитохром С обладают ярко выраженными антигипоксическими свойствами, способствуя укреплению устойчивости крыс к гипоксии различного генеза. Механизм проявления антигипоксической активности растительных экстрактов вызван воздействием комплекса биологически активных веществ, входящих в их состав.