EXPERIMENTAL STUDY OF VELOCITY INFLUENCE OF CEREBRAL BLOOD FLOW OF MEDICINAL FORMS WITH COMMON TURMERIC EXTRACT (CURCUMA LONGA)

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.120.6.043

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НА СКОРОСТЬ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ С ЭКСТРАКТОМ КУРКУМЫ ДЛИННОЙ (CURCUMALONGA)

Научная статья

Зацепина Е.Е.*

ORCID:0000-0002-0511-0220,

Волгоградский государственный медицинский университетПятигорск, Россия

* Корреспондирующий автор (prk[at]pmedpharm.ru)

Аннотация

В статье рассматриваетсявлияниена скорость мозгового кровотока представленных лекарственных форм, содержащих экстракт куркумы длинной (Curcumalonga) и экстракт черного перца (Pipernigrum), 1:10. Соединение №1-водный раствор, соединение №2-эмульсия, соединение №3- эмульсия, прошедшая термообработку. Все исследуемые образцы вводились внутрибрюшинно, курсом в течение 2 недель, в дозе 50 мг/кг. Изменения в скорости мозгового кровотока фиксировали с помощью водородного клиренса. Все исследуемые вещество показали увеличение мозгового кровотока в интервале с 1 по 90 минуту. Предполагаемый механизм действия заключается в усилении антиоксидантной системы благодаря уникальному составу куркумы длинной (Curcumalonga), который способен предотвращать оксидативное повреждение клеток.

Ключевые слова: мозговой кровоток, эксперимент, куркума, крысы.

EXPERIMENTAL STUDY OF VELOCITY INFLUENCE OF CEREBRAL BLOOD FLOW OF MEDICINAL FORMS WITH COMMON TURMERIC EXTRACT (CURCUMA LONGA)

Research article

Zatsepina E.E.*

ORCID: 0000-0002-0511-0220,

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute, Pyatigorsk, Russia

*Corresponding author (prk[at]pmedpharm.ru)

Abstract

The article analyzes the influence on the cerebral blood flow rate of drug forms with extract of common turmeric (Curcuma longa) and extract of black pepper (Piper nigrum), 1:10. Compound №1-water solution, compound №2-emulsion compound, compound № 3-emulsion compound with heat treatment. All researched samples were injected intraperitoneally, at a 2 weeks rate, in dose of 50 mg/kg. Cerebral blood flow change rate was detected by hydrogen clearance. All test subjects showed an increase in cerebral blood flow of between 1 and 90 minutes. The proposed course of action is to strengthen the antioxidant system due to the unique composition of common turmeric (Curcuma longa), which is able to prevent oxidative cells damage.

Keywords: cerebral blood flow, experiment, turmeric, rats.

Введение

Многочисленные исследования по снижению скорости мозгового кровотока основной причиной признают возрастные изменения [1], [2], [3], [4]. Процессы естественного старения неизбежны, но важно подстроить работу организма, исходя из наступивших физиологических изменений таким образом, чтобы предотвратить возможную патологическую трансформацию. Некорректируемый сниженный кровоток мозга в условиях стресса, неправильного питания и многих других травмирующих социальных факторов способен ускорить процессы регресса и приблизить отдаленную смертность [3], [4]. Недостаток кислорода из-за сниженного кровообращения ведет к повреждению нейронов, страдают все уровни тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, изменяется внутриклеточный рН мозга, повышается восприимчивость сосудов мозга к окислительному стрессу и многим другим факторам агрессии. Возможно развитие дисциркуляторной энцефалопатии [5], [6]. Вначале это просто минимальная мозговая дисфункция, где пациенты жалуются на снижение памяти, легкий шум в ушах, но она способна незаметно для человека персистировать и вызывать более глобальные изменения в работе мозга: неврологические расстройства, приводящие к инвалидности. Пусковым механизмом снижения скорости кровотока в условиях старения может быть назван окислительный процесс образования свободных радикалов [3], [7]. Именно этот механизм служит отправной точкой ишемически-гипоксических поражений: свободные радикалы атакуют клетку, инициируя оксидативный стресс, эксайтотоксичность, некроз, апоптоз клеток, ответную воспалительную реакцию организма с формированием иммунной патологии, секвестрацию молекул и гибель клетки. При дисциркуляторной энцефалопатии введение антиоксидантной превентивной терапии очень актуально. В митохондриях превалирует аэробный механизм энергопродукции для полноценного окисления органических соединений, и даже небольшое повреждающие влияние на мозг может сформировать сверхактивацию перекисного окисления [8], [9]. В физиологической норме при активации данного процесса моментально срабатывает антиоксидантная система, но учитывая дисциркуляторную энцефалопатию, процесс активации антиоксидантной защиты работает обедненно из-за «неполноценного» состава ее компонентов, недостатка макро-, микроэлементов и витаминов, вследствие возрастных или других изменений. Со временем этот дисбаланс прооксидантной и антиоксидантной систем будет только возрастать, уничтожая нервные клетки мозга, наиболее склонные к индукции свободно радикальных реакций. Анаэробный гликолиз, который стартует в участках недостаточного кровоснабжения мозга, порождает окисление сукцината: так называемый «обреченный» путь, срочная компенсация с меньшей по эффективности энергопродукцией, истощаются запасы гликогена, накапливается избыток свободных радикалов [8], [9]. Перекисное окисление липидов начинает свой разрушительный путь. На сегодняшний день намного правильнее рассматривать превентивное воздействие с целью сохранения физиологии кровообращения, по средствам улучшения питания мозга, образно говоря повысить, адаптировать «резервы компенсации мозгового кровотока». Чтобы продлить активность жизнедеятельности мозга, следует поддерживать сосудистый кровоток в бассейнах мозга на оптимальном уровне, так как именно скорость кровотока мозга обуславливает стабильность работы этого органа. Ряд проведенных фундаментальных исследований по коррекции состояний связанных с оксидантным стрессом предполагают целесообразность восполнения обедненной системы защиты организма природными антиоксидантами [8], [9]. Они способны вступать в реакции с органическими веществами, нейтрализовать токсическое действие окислительного стресса, создавая естественный щит против повреждающих факторов.

Одним из таких высокомощных природных веществ является Куркума. Куркума или турмерик – многолетнее травянистое растение семейства имбирных (Zingiberaceae), ценится за счет целебных свойств куркуминоидов, они составляют 3% от общего веса корней. В корневищах и стеблях содержится желтый краситель – куркумин. Это пигмент липофильной природы с высокой терапевтической ценностью и низкой биодоступностью. Но куркумин способен присоединяться к жирам, и если технологически верно обыграть такую композицию, то куркумин можно успешно выделить [10], [11]. Некоторые исследования показывают, что термообработка снижает количество куркумина в куркуме, но при этом возможно возрастание его биодоступности [12]. Так же большая часть куркумина подвергается быстрому метаболизму. Снизить метаболизм и повысить биодоступность можно используя пиперин, компонент черного перца [12].

Антиоксидантное действие куркумина связывают со способностью подавлять механизм воспалительного ответа, соединяясь с активными радикалами кислорода, тем самым предотвращая оксидативное повреждение клеток, в частности сосудов, и положительно влияя на скорость кровотока. Все вышеизложенное и сформировало цель данного исследования.

Цель исследования.Изучить влияние соединений на скорость кровотока мозга в экспериментальных условиях.

Материалы и методы исследования

Объекты исследования: лабораторные крысы-самцы, колебания массы в пределах 280-330 грамм, одна серия – 6 особей, проведено 5 серий опытов. Исследуемые вещества были предоставлены кафедрой биотехнологии Пятигорского медико-фармацевтического института и вводились внутрибрюшинно, курсом в течение 2 недель, в дозе 50 мг/кг. Все три исследуемых соединения представлены в жидком виде, содержали экстракт куркумы длинной (Curcumalonga) и экстракт черного перца (Pipernigrum), 1:10. Экстракт черного перца (Pipernigrum) был введен в композицию с целью повышения биодоступности экстракта куркумы длинной (Curcumalonga), данные получены из литературного источника [12].

1. Соединение №1 – водный раствор.
2. Соединение №2 – эмульсия.
3. Соединение №3 – эмульсия, которая прошла термообработку.

Для регистрации изменений объема скорости кровотока в мозге использовали метод водородного клиренса ввиду отсутствия травмы мозговых сосудов и стабильности результатов. Измерения динамики проводили с помощью платинового электрода в стоке венозных синусов. Хлорсеребряный электрод являлся электродом сравнения, и был помещен на заднюю лапку крысы, индифферентным газом служил водород.

Животные погружались в наркозное состояние (хлоралгидрат 300 мг/кг), затем совершался разрез в области трахеи, для введения трахеотомической трубки. Прохождение порции водорода через трахеотомическую трубку позволяло получить кривую для дальнейшего расчёта скорости кровотока мозга на ленте самописца. Данные обрабатывались, учитывая кривую изменения напряжения водорода на электроде полярографическим способом по формуле:

ОСМК = 0,693Х100/1/2Т,

где 1/2Т – период полувыведения водорода.

Контрольной группе вводили физиологический раствор в эквивалентном объеме внутрибрюшино.

 Регистрация системного артериального давления и частоты сердечных сокращений проводилась с помощью механического манометра в общей сонной артерии. Статистическая обработка полученных данных экспериментов проводилась в программе Statisticaver. 6.0. в среде Windows, с использованием параметрических методов, t-критерий Стьюдента. Различия между группами считались достоверными при уровне значимости Р<0,05.

Результаты исследования

Все исследуемые вещество показали увеличение мозгового кровотока в интервале с 1 по 90 минуту, таблица №1. Вещество №1 увеличивало скорость кровотока мозга с незначительным нарастанием, вещество №2 и №3 более выраженно стимулировали кровоток мозга. Снижение скорости мозгового кровотока у вещества №1 и №2 наблюдалось на 120 минуте, вещество №3 не только увеличило мозговой кровоток, но и можно сказать и стабилизировало его, начиная с 15 минуты по 90 минуту, не отмечено существенных колебаний в скорости объемного кровотока. Стабилизация кровотока головного мозга очень важна, так как именно она показала достаточную эффективность в терапии дисфункций мозга, предотвращая головную боль и шум в ушах, способствовала снижению утомляемости. Так же при стабилизации мозгового кровотока наблюдается повышение трудоспособности и не развивается «американский синдром» (хроническая усталость).

Таблица 1 – Динамика изменений объема скорости кровотока при введении исследуемых веществ, M±m, n=6

Время после введения, мин	Контроль мл/100г/мин	№1 50мг/кг	№2 50мг/кг	№3 50мг/кг
Исход	140,8±3,2	149,2±4,1	154,5± 2,8	157,4± 6,4
5	2,1±2,4	6,4±5,8	5,8 ± 3,2	6,7± 2,6
15	-1,2±2,8	7,5±5,1	8,2 ± 4,1	11,2 ± 3,8
30	-6,1±1,8	8,9±3,2*	12,4 ± 1,4*	12,2 ± 2,8*
45	-9,8±4,2	8,2±2,2	9,8 ± 7,2	11,1 ± 7,2
60	-6,8±1,9	6,7±8,2*	11,5 ± 2,3*	12,2 ± 2,3
90	-6,5±2,4	7,2±5,4	8,6 ± 6,1*	12,5 ± 6,1*

Примечание: * – достоверно относительно препарата сравнения; Р<0,05

Выраженного влияния на изменение системного артериального давления и частоту сердечных сокращений не показало ни одно исследуемое вещество, данные приведены в таблице №2 и в таблице №3.

Таблица2 – Влияние исследуемых веществ на системное артериальное давление у крыс, M±m, n=6

Время после введения, мин	Контроль мл/100г/мин	№1 50мг/кг	№2 50мг/кг	№3 50мг/кг
Исход	96±3,2	92±2,6	95±2,6	98±3,2
5	-0,4±4,5	-2,2±4,1	-1,9±1,9	-2,0±1,5
15	2,3±3,6	-1,3±1,9	-1,8±2,1*	-1,5±0,9*
30	-1,9±2,1	-4,5±3,5*	-3,3±0,8*	-2,9±2,6
45	2,7±3,0	-5,8±2,8	-4,1±3,7	-3,5±11,7
60	3,9±1,5	-4,8±5,1*	-5,3±1,8*	-5,8±3,5
90	-2,5±1,7	-3,2±2,9	-3,7±3,1	-2,7±2,9*

Примечание: * – P<0,05 – достоверно относительно исхода

Таблица3 – Влияние исследуемых веществ на частоту сердечных сокращений у крыс, M±m, n=6

Время после введения, мин	Контроль мл/100г/мин	№1 50мг/кг	№2 50мг/кг	№3 50мг/кг
Исход	314±6,2	324±5,1	328±8,6	316±10,3
5	1,2±3,6	3,4±2,7*	4,1±3,5	3,9±4,6
15	-2,4±5,1	8,2±3,9	8,6±5,0	11,1±2,8*
30	2,9±0,9	-1,9±2,4	-2,4±3,5	-2,8±5,5
45	6,5±4,2	7,2±1,9*	-3,7±3,8	-3,5±3,2*
60	4,9±3,2	7,0±4,3	6,7±4,2*	5,2±4,7
90	5,8±2,9	2,8±2,2	3,0±1,8*	4,1±3,1*

Примечание: * – P<0,05 – достоверно относительно исхода

Заключение

На наш взгляд фармакологическая эффективность исследуемых композиций обусловлена действующим веществом – экстрактом куркумы, которая имеет уникальный химический состав, представленный макро-, микроэлементами, витаминами [11]. Так как первым звеном защиты от патологического окисления является фермент супероксиддисмутаза, для нормального функционирования этого фермента важны медь, цинк и магний. Антиоксидантный комплекс: глутатион, глутатион-пероксидаза, глутатион-трансфераза, глутатион-редуктаза, необходимый для инактивации липидных гидропероксидов включает себя селен. Активность которого в работе комплекса напрямую зависит от витаминов-антиоксидантов А, С, Е и К – стимулятора синтеза глутатиона. Все вышеперечисленные макро-, микроэлементы и витамины для оптимизации мозгового кровотока по средствам активации базисной защиты антиоксидантной системы, нормализации поступления кислорода и улучшения трофики мозга содержатся в экстракте куркумы. Что позволяет рассматривать его перспективность в профилактических целях предотвращения нарушения мозгового кровообращения в процессе старения при избыточном накоплении перекисных радикалов в условиях современной жизни.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Замечник Т.В. Гипоксия как пусковой фактор развития эндотелиальной дисфункции и воспаления сосудистой стенки (обзор литературы)/ Т.В. Замечник, Л.Н. Рогова // Вестник новых медицинских технологий. – 2012. – №19(2).– С. 393–394.
2. Полетаева Н.Б. Особенности мозгового кровотока у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких, ассоциированной с артериальной гипертензией/ Н.Б. Полетаева, О.В.Теплякова, И.Ф. Гришина и др. //Артериальная гипертензия. – 2020. – №26(6). – С. 676–687.
3. Левин О.С. Когнитивные нарушения при дисциркуляторной энцефалопатии/ О.С. Левин, А.Ш. Чимагомедова// Психиатрия. – 2018.–№78. – С.158–166.
4. ГрибановА.В. Старение головного мозга человека:морфофункциональные аспекты/ А.В. Грибанов, Ю.С.Джос, И.Н. Дерябинаи др.// Журнал неврологии ипсихиатрии им.С.С.Корсакова. Спецвыпуски.– 2017. – №.  – С. 3–7.
5. Камчатнов П.Р. Патогенез хронических расстройств мозгового кровообращения/ А.В. Чугунов, А.А.Тяжельников, Л.И. Пышкина// Журнал неврологии и психиатрии. – 2017. – № 2. – С. 70–77.
6. Ганцгорн Е.В. Патофизиологические основы современной фармакотерапии острой ишемии головного мозга. Место ноотропов и антиоксидантов в нейропротекции/ Е.В. Ганцгорн, Д.П. Хлопонин, Ю.С. Макляков// Медицинский вестник Юга России. – 2013. – № 2. – С.4–12.
7. Орлова А.С. Соматические расстройства и свободнорадикальные процессы при цереброваскулярной болезни/ А.С. Орлова// Фундаментальные исследования. – 2012. – №5. – С. 220–224.
8. Одинак М.М. Современные возможности терапии мозгового инсульта. В прицеле – нейропротекция/ С.Н.Янишевский, Н.В. Цыган, С.Ю. Голохвастов и др.// Обозрение психиатрии и медицинской психологии. – 2012. –№ 4. – С. 98–102.
9. Камчатнов П.Р. Коррекция свободнорадикального окисления у больных с расстройствами мозгового кровообращения/ П.Р. Камчатнов, Н.А. Михайлова, С.В. Жданова// Трудный пациент. –2010.–№6–7.– С. 26–30.
10. Баракаева Ш.Ш. Перспективы применения куркумы для профилактики и лечения нейродегенеративных заболеваниях нервной системы/ Ш.Ш. Баракаева, И. Д. Кароматов// Биология и интегративная медицина, 2018. – №.– С. 272–281.
11. Гольдина И.А. Биологическая активность и терапевтические свойства CurcumaLongaL./ И.А. Гольдина, К.В.Гайдуль// Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. – 2015. – Т. 13.– Вып. 1. – С. 106–114.
12. Соловьева Н.Л. Биодоступность куркумина и методы ее повышения (обзор)/ Н.Л. Соловьева, М.С. Сокуренко, О.А. Зырянов // Разработка и регистрация лекарственных средств. Секция: Лекарственные средства из природного сырья. –2018. – № 3(24). – С. 46–53.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Zamechnik T.V. Gipoksiya kak puskovoj faktor razvitiya endotelial'noj disfunkcii i vospaleniya sosudistoj stenki (obzor literatury) [hypoxia as a starting factor in endothelial dysfunction and vessel wall inflammation (literary review)] / T.V. Zamechnik, L.N. Rogova // Vestnik novyh medicinskih tekhnologij [New medical technologies bulletin]. – 2012. – № 19(2). – P. 393– [in Russian]
2. Poletaeva N.B. Osobennosti mozgovogo krovotoka u pacientov s hronicheskoj obstruktivnoj bolezn'yu legkih, associirovannoj s arterial'noj gipertenziej [Specifics of cerebral blood flow of patients with chronic obstructive pulmonary disease associated with arterial hypertension]/ N.B. Poletaeva, O.V.Teplyakova, I.F. Grishina et al. //Arterial'naya gipertenziya [Arterial hypertension]. – 2020. – №26(6). – P. 676– [in Russian]
3. Levin O.S. Kognitivnye narusheniya pri discirkulyatornoj encefalopatii [Cognitive disorders in vascular encephalopathy / O.S. Levin, A.Sh. Chimagomedova// Psihiatriya [Psychiatry]. – 2018.–№78. – P.158– [in Russian]
4. GribanovA.V. Stareniegolovnogomozgacheloveka: morfofunkcional'nyeaspekty [Brainageing: morphofunctionalaspects]/ A.V. Gribanov, Y.S. Dzhos, I.N. Deryabinaetal.// Zhurnal nevrologii i psihiatrii im. S.S. Korsakova [S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry]. Special issues. – 2017. – №117. – P. 3– [in Russian]
5. KamchatnovP.R. Patogenezhronicheskihrasstrojstvmozgovogokrovoobrashcheniya [Pathogenesiscerebralcirculationchronicdisorders] / P.R. Kamchatov, A.V. Chugunov, A.A. Tyazhel'nikov et al. // Zhurnal nevrologii i psihiatrii [Journal of neurology and psychiatry]. – 2017. – № 2. – P. 70– [in Russian]
6. GancgornE.V. Patofiziologicheskieosnovysovremennojfarmakoterapiiostrojishemiigolovnogomozga. Mesto nootropov i antioksidantov v nejroprotekcii [Pathophysiological basis of modern pharmacotherapy for acute cerebral ischemia. Nootropics and antioxidants in neuroprotection] / E.V. Gancgorn, D.P. Hloponin, Y.S. Maklyakov// Medicinskij vestnik Yuga Rossii [Medical bulletin of the Russian South]. – 2013. – № 2. – P.4– [in Russian]
7. Orlova A.S. Somaticheskie rasstrojstva i svobodnoradikal'nye processy pri cerebrovaskulyarnoj bolezni [ Somatic disorders and free-radical processes in cerebrovascular disease]/ A.S. Orlova// Fundamental'nye issledovaniya [Fundamental research]. – 2012. – №5. – P. 220– [in Russian]
8. Odinak M.M. Sovremennye vozmozhnosti terapii mozgovogo insul'ta. V pricele – nejroprotekciya [Modern possibilities of brain stroke therapy. In particular – neuroprotection] / M.M. Odinak, S.N. Yanishevskij, N.V. Cygan et al. // Obozrenie psihiatrii i medicinskoj psihologii [Psychiatry and medical psychology review]. – 2012. -№ 4. – P. 98– [in Russian]
9. Kamchatnov P.R. Korrekciya svobodnoradikal'nogo okisleniya u bol'nyh s rasstrojstvami mozgovogo krovoobrashcheniya [Correction of free-radical oxidation among patients with cerebral circulation disorders]/ P.R. Kamchatnov, N.A. Mihajlova, S.V. Zhdanova// Trudnyj pacient [Difficult patient]. –– №6–7.– P. 26–30. [in Russian]
10. Barakaeva S.S. Perspektivy primeneniya kurkumy dlya profilaktiki i lecheniya nejrodegenerativnyh zabolevaniyah nervnoj sistemy [Prospects for turmeric application for the prevention and treatment of neurodegenerative diseases of the nervous system]/ Sh.Sh. Barakaeva, I. D. Karomatov// Biologiya i integrativnaya medicina [Biology and integrate medicine], 2018. – №. 2. – P. 272– [in Russian]
11. Gol'dina I.A. Biologicheskaya aktivnost' i terapevticheskie svojstva Curcuma Longa L. [Biological activity and therapeutic features of common turmeric]/ I.A. Gol'dina, K.V. Gajdul'// Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, klinicheskaya medicina [Bulletin of the NSU. Series: Biology, clinical medicine]. – 2015. – Vol. 13.– 1. – P. 106–114. [in Russian]
12. Solov'eva N.L. Biodostupnost' kurkumina i metody ee povysheniya (obzor) [Bioavailability of curcumin and ways of its enhance (review) / N.L. Solov'eva, M.S. Sokurenko, O.A. Zyryanov // Razrabotka i registraciya lekarstvennyh sredstv. Sekciya: Lekarstvennye sredstva iz prirodnogo syr'ya [Development and registration of drugs. Section: Drugs from natural raw material].– – № 3(24). – P. 46–53. [in Russian]