ВЛИЯНИЕ ЭКСТРАКТОВ H.maracandicum НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАН МИТОХОНДРИЯ В ПЕЧЕНИ КРЫС ПРИ ТОКСИЧЕСКОМ ГЕПАТИТЕ

АННОТАЦИЯ

Экстракты helmar 1 (эфирный) и helmar 2 (водный), выделенные из Бессмертника самаркандского H.maracandicum и флавоноиды - лютеолин, кверцетин и апигенин, входящие в их состав, в различных концентрациях ингибируют открытие мегапоры (РТР) митохондрий печени крысы. Предполагается, что ингибирующие РТР митохондрий свойства экстрактов Бессмертника самаркандского обусловлены свойствами исследованных флавоноидов.

ABSTRACT

It was shown that the extracts of helmar 1 (ethereal) and helmar 2 (aqueous) isolated from the Samarkand immortal grass H.maracandicum and flavonoids - luteolin, quercetin and apigenin, which are part of them, inhibit the opening of the megapore (PTР) of rat liver mitochondria at various concentrations. It is assumed that the properties of Samarkand immortal grass extracts inhibiting РТР of mitochondria are due to the properties of the investigated flavonoids.

Ключевые слова: Helichrysum maracandicum, флавоноиды, митохондрий, РТР.

Keywords: Helichrysum maracandicum, flavonoids, mitochondria, PTP.

Введение.  В процессах окислительного метаболизма по отношению к патогенным факторам в клетках образуется свободные радикалы кислорода (ROS) [8]. В результате увеличение в количестве или других окислителей по сравнению с антиоксидантной системы клетки макромолекулы и другие структуры повреждаются и развиваются различные патологические процессы [8,9]. Использование в качестве лекарственных средств антиоксидантов, в частности, флавоноидов защищает от окислительного стресса клеток и тканей, а также предотвращает чрезмерное образование ROS (радикалов) [9]. Известно, что антиоксидантные свойства флавоноидов связана с количеством и расположением гидроксильных групп в их молекулах. Однако было показана, что основная антиоксидантная активность флавоноидов связана с 4-карбонильной или 3-гидроксильной группами [10]. У флавоноидов выявлено цитопротекторные, гепатопротекторные, антидиабетические, антивирусные, иммуномодуляторные, противовоспалительные и противоаллергические свойства [11,12]. Известно, что митохондрий и их функциональные структуры в клетках являются «мишенью» для фармакологических агентов [1]. Изучение механизмов воздействия различных флавоноидов на функциональные параметры митохондрий считается актуальным направлением. В исследованиях флавоноидов кверцетин, апигенин изучено ингибирование Са²⁺ зависимой РТР митохондрий печени крыс и наличие в них антиоксидантной активности [2,3].

Методы исследования. В эксперименте использовались самцы белой крысы массой тела 180-200 г. Эксперименты проводились в соответствии с требованиями «Биоэтического устава по использовании лабораторных животных в научно-исследовательских работах» Института Биофизики и биохимии.

Митохондрий из печени крыс было выделено методом дифференциального центрифугирования Шнайдера [4].  Кинетику митохондриальной деградации (0,3-0,4 мг/мл) определяли по изменению оптической плотности митохондриальной смеси в смешанном состоянии при 26°С при 540 нм в открытой ячейке (объем 3 мл). Для определения проницаемости мРТР использовали следующие СИ: 200 мМ сахарозы, 20 мкМ EGTA, 5 мМ сукцината, 2 мкМ ротенона, 1 мкг/мл олигомицина, 20 мМ Трис, 20 мМ HEPES и 1 мМ KH₂PO₄, pH 7,4 [5].

Количество белка в митохондриях определяли по биуретовой реакции. Статистическую обработку полученных результатов и рисунков проводили с помощью компьютерной программы OriginPro 8.6 (Microsoft, США). Разницу между контрольными и экспериментальными значениями рассчитывали с помощью t-критерия. Значение Р<0,05 представляет собой статистическую достоверность.

Полученные результаты и их анализ. При определении мембраноактивных свойств веществ H. maracandicum видно, что основной состав экстракта helmar 1 состоит из флавоноидов с гликозидными остатками. Helmar 2 представляет собой водный экстракт, содержащий апигенин, лютеолиновые флавоноиды в агликоне и их гликозидные производные [8,9] (табл. 1).  

Таблица 1.

Информация о биоактивных веществах растений, изучаемых в ходе исследования

H.maracandicum флавоноидов апигенин, лютеолин и кверцетин и из-за повышенного содержания их в экстрактах helmar 1 и helmar 2, было изучено их влияние в различных концентрациях на состояние мРТР в печени крыс (табл. 2). В исследованиях состояния мРТР ионы Са²⁺ используются в качестве классического индуктора. Добавление в среду ионов Са²⁺ приводит к открытию Са²⁺ зависимую мРТР расположенного в мембранах митохондрия. В результате наблюдается набухание митохондрия (в эксперименте взято как 100%). По полученным данным экстракт H.maracandicum helmar 1 в концентрации 50 мкг/мл по сравнению с контролем снизило набухание митохондрия на 87,2±2,3 %, а это означает ингибирование РТР экстрактом. Увеличение концентрации helmar 1 в СИ на 100 мкг/мл по сравнению с контролем снизило набухание митохондрия на 34,5 % (табл. 2).  Это означает, что экстракт helmar 1 обладает свойством ингибировать мРТР печени.

В следующих экспериментах изучали влияние экстракта H.maracandicum helmar 2 в концентрации 50 мкг/мл на состояние мРТР. Экстракт бессмертника helmar 2 по сравнению с контролем снизило набухание митохондрия на 85,8±2,2 % (табл. 2). При увеличении концентрации helmar 2 в ИМ на 100мкг/мл по сравнению с контролем снизило набухание митохондрия на 35,9 % и определило то, что экстракт helmar 2 является ингибитором мРТР печени.

Было выяснено в экспериментах in vitro что экстракты H.maracandicum helmar 1 и helmar 2 в зависимости от концентрации могут ингибировать открытие Са²⁺ зависимой мРТР. Можно      предположить, что биологические активные вещество входящие в состав экстрактов, например, лавониды могут вступать во взаимодействие с белками в структурах мРТР и изменить конформацию мегапор, то есть преображает их в закрытую конформационную структуру. Ингибирование мРТР экстрактами helmar 1 и helmar 2 доказывает о стабилизации его мембраны и улучшение энергетического метаболизма.

В следующих экспериментах in vitro было изучено влияние флавониода лютеолин на мРТР (табл. 2). В полученных результатах, лютеолин в концентрации 50 мкм ингибировал набухание митохондрия на 11,8% по сравнению с контролем, а при концентрациях 100 мкм ингибировал открытие мРТР по сравнению с контролем на 30,6%. По полученным данным стало понятно, что лютеолин в концентрациях 50 мкм и 100 мкм определенно ингибирует РТР митохондрии печени.

Также было изучено другое вещество с сильными антиоксидантными свойствами – кверцетин (табл. 2). Его ингибирующее действие на мРТР по сравнению с другими флавоноидами может быть связано с тем, что гидроксильные группы этих веществ в большей степени расположены в V кольце и образуют хелат с ионами металлов, которые определяют его антиоксидантные свойства.

Таблица 2.

Влияние экстрактов полифенолов и флавоноидов H.maracandicum на РТР митохондрий печени крыс

Пояснение: ИМ: (мМ дa) 200 сaхaрозы, 0,02 ЭГТA, 5 сукцинaта, 0,002 ротенона, 1 мкг/мл олигомицина, 20 Трис, 20 HEPES вa 1 KH₂PO₄, pH 7,4. (Са²⁺ 10 мкМ), во всех случаях P<0,05; n=6).

В последующих экспериментах исследовали влияние кверцетина на митохондриальный РТР (табл. 2). Кверцетин в концентрации 50мкМ ингибировал открытие РТР на 12,4% по сравнению с контролем, тогда как концентрация 100 мкМ снижала открытие РТР на 73,5% по сравнению с контролем. Таким образом, было обнаружено, что концентрации кверцетина 50-100 мкМ ингибируют митохондриальный РТР.

Поскольку полифенольные экстракты H. maracandicum также содержат флавоноид апигенин, в экспериментах определяли влияние флавоноида апигенина на митохондриальный РТР (табл. 2). Полученные результаты показали, что апигенин ингибировал открытие РТР на 13,7% при концентрации 50 мкМ. Было обнаружено, что концентрация апигенина 100мкМ ингибирует открытие митохондриального РТР на 34,8%. По результатам проведенных экспериментов апигенин оказывает ингибирующее действие на Са2+-зависимую РТР в митохондриях печени.

Так, показано, что лютеолин, кверцетин и апигенин, входящие в состав экстрактов H.maracandicum, в различных концентрациях ингибируют открытие РТР митохондрий печени. Возможно, что экстракты бессмертника H.maracandicum обладают свойствами ингибирования образования мегапор из-за содержащихся в них флавоноидов.

Список литературы:

1. Szewczyk A., Wojtczak L. Mitochondria as a pharmacological target // International Union of Biochemistry and Molecular Biology Inc. 2013. -V. 65. – №3. – P. 273-281.
2. Gayibov U.G., Komilov E.J., N. Rakhimov R.N., Ergashev N.A., Abdullajanova N.G., Asrаrov M.I., Aripov T.F. Influence of new polyphenol compound from euphorbia plant on mitochondrial function // Journal of microbiology, biotechnology and food sciences, Slovakia, 2019, 8 (4), p. 1021-1025. (RG IF (2018-2019) 0,27).
3. Panickar K.S., Anderson R.A. Mechanisms underlying the protec-tive effects of myricetin and quercetin following oxygen-glucose deprivation-induced cell swelling and the reduction in glutamate uptake in glial cells // Neuroscience. – 2011. – Vol. 183. – P. 1-14.
4. Schnider W.S., Hageboom D.H, Pallade G.E. Cytochemical studies of mammalion Tissues: the isolation of Cell Components by Defferential Centrifugation // Cancer.res.-1951.-P.1-22.
5. He L., Lemasters J. Heat shock suppresses the permeability transition in rat liver mitochondria // J. Biol. Chem. – 2003. – V. 278(19). – P. 16755-16760.
6. Ando C, Takahashi N, Hirai S, Nishimura K, Lin S, Uemura T, Goto T, Yu R, Nakagami J, Murakami S, Kawada T, Mierziak J., Kostyn K., Kulma A. Flavonoids as important molecules of plant interactions with the environment // Molecules. – 2014. – Vol. 19(10). – P. 16240-16265.
7. Sarabekov A.T., Bobakulov Kh.М., Maulyanov S.А., Bоbоev B.N., Sham`yanov I.D., Abdullaev N.D. Investigation of components of helichrysum maracandicum in flora of Uzbekistan // Acad. S.Yu.Yunusov Institute of the Chemistry of Plant Substances Symposium Topics. 2021. –Р.132.
8. Sarabekov A.T., Bobakulov Kh.М., Maulyanov S.А., Bоbоev B.N., Sham`yanov I.D., Abdullaev N.D. Investigation of components of helichrysum maracandicum in flora of Uzbekistan // Acad. S.Yu.Yunusov Institute of the Chemistry of Plant Substances Symposium Topics. 2021. –Р.132.
9. Eidi A. Hepatoprotective effects of pantothenic Acid on Carbon Tetrachloride– induced toxicity in rats // EXCLI Journal. – 2012. – № 1. – P. 748– 759.
10. Ray P.D., Huang B.W., Tsuji Y. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling // Cell Signal. – 2012. – Vol. 24(5). – P. 981-990.
11. Kim T.Y., Leem E., Lee J.M., Kim S.R. Control of reactive oxygen species for the prevention of parkinson's disease: the possible application of flavonoids // Antioxidants (Basel). – 2020. – Vol. 9(7). – P. 583(1-27).
12. Vo Q.V., Nam P.C., Thong N.M., Trung N.T., Phan C.D., Mechler A. Antioxidant motifs in flavonoids: O-H versus C-H bond dissociation // ACS Omega. – 2019. – Vol. 4(5). – P. 8935-8942.