ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЕ И ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ БУТОНОВ Capparis spinosa L.

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании противовоспалительное действие полисахаридов, полученных из бутонов Capparis spinosa L., изучалось в сравнении с референсным препаратом Диклоберл-ретард. Эксперименты проводились на беспородных белых мышах-самцах массой тела 18-20 г и белых крысах-самцах массой 200–220 г.

Испытуемое вещество (полисахариды, выделенные из бутонов Capparis spinosa L.) вводили перорально в дозах 25.0, 50.0, 100.0, 150.0 и 200.0 мг/кг, а референсный препарат Диклоберл-ретард — в дозах 8.0-10.0 мг/кг в течение 10 дней. Результаты показали, что эффективность полисахаридов из бутонов Capparis spinosa L. находилась в прямой зависимости от дозы и проявляла значительный противоотечный эффект. Оптимальное действие вещества наблюдалось в диапазоне доз 100.0-150.0 мг/кг, при котором данный показатель приблизился к результатам референсного препарата. Также на основе иммуноферментного анализа было установлено, что полисахариды эффективно снижали гиперэкспрессию цитокинов α-TNF и IL-6 и нормализовали показатель IL-4. Полученные результаты свидетельствуют о том, что полисахариды из бутонов Capparis spinosa L. обладают противовоспалительной и иммуномодулирующей активностью. Данный биоактивный комплекс проявляет эффективность, близкую к нестероидным противовоспалительным средствам, и имеет перспективы для применения в фармакологии в качестве перспективного природного терапевтического источника.

ABSTRACT

This study investigated the anti-inflammatory effects of polysaccharides obtained from Capparis spinosa L. buds, compared to the reference drug Dicloberl-retard. The experiments were conducted on non-pedigree white male mice weighing 18-20 g and white male rats weighing 200–220 g.

The test substance (polysaccharides isolated from Capparis spinosa L. buds) was administered orally at doses of 25.0, 50.0, 100.0, 150.0, and 200.0 mg/kg, while the reference drug Dicloberl-retard was administered at doses of 8.0-10.0 mg/kg for 10 days. The results showed that the efficacy of the polysaccharides from Capparis spinosa L. buds was directly dose-dependent and exhibited a significant anti-edema effect. The optimal effect of the substance was observed in the dose range of 100.0-150.0 mg/kg, at which this indicator approached the results of the reference drug. Furthermore, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) established that the polysaccharides effectively reduced the hyperexpression of the cytokines α-TNF and IL-6 and normalized the IL-4 level.

The obtained results indicate that the polysaccharides from Capparis spinosа L. buds possess anti-inflammatory and immunomodulatory activity. This bioactive complex demonstrates efficacy comparable to non-steroidal anti-inflammatory drugs and shows promise for application in pharmacology as a prospective natural therapeutic source.

Ключевые слова: Capparis spinosa L., полисахариды, противовоспалительное действие, формалиновая модель, цитокины., иммуномодулирующая активность.

Keywords: Capparis spinosa L., polysaccharides, anti-inflammatory effect, formalin test model, cytokines, immunomodulatory activity.

Введение. Воспаление — это универсальный защитный механизм организма, развивающийся в ответ на различные патогенные факторы, включая инфекции, травмы, аутоиммунные процессы или токсические воздействия [1]. Вместе с тем, чрезмерное усиление или хроническое течение воспаления проявляется в качестве ведущего фактора в патогенезе многих заболеваний [2]. Например, в развитии ревматоидного артрита, остеоартрита, спондилоартрита, подагры, а также сердечно-сосудистых заболеваний (атеросклероза, ишемической болезни сердца) и нейродегенеративных заболеваний (болезни Альцгеймера и Паркинсона) избыточная выработка медиаторов воспаления рассматривается как важное патогенетическое звено [3,4]. По этой причине значение противовоспалительных лекарственных средств в медицинской практике неоценимо. В современной клинической практике в основном широко применяются две основные группы препаратов - нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) и глюкокортикоиды [5]. НПВП путем ингибирования ферментов циклооксигеназы (ЦОГ-1 и ЦОГ-2) снижают биосинтез простагландинов, уменьшая боль и подавляя отечную реакцию [6]. Глюкокортикоиды, взаимодействуя с ядерными рецепторами, модулируют экспрессию генов и подавляют широкий спектр медиаторов воспаления [7]. Вместе с тем, длительное применение указанных групп препаратов вызывает различные нежелательные эффекты: эрозии и изъязвления слизистой желудочно-кишечного тракта, нарушения функции почек и печени, иммуносупрессию, а также дисбалансы в эндокринной системе [8,9]. В частности, негативное влияние НПВП на желудочно-кишечный тракт, функцию почек и печени, а также их способность повышать сердечно-сосудистый риск подтверждены во многих исследования [5,10]. В последние годы в фармакологии и биомедицине поиск биоактивных веществ природного происхождения стал актуальным научным направлением. В частности, широко изучаются противовоспалительные и иммуномодулирующие свойства полисахаридов, флавоноидов, сапонинов, алкалоидов и других вторичных метаболитов растений [9,11]. По результатам дополнительных научно-исследовательских работ, проведенных фармакологами нашего института, было установлено, что субстанция полисахаридов, полученная из бутонов и незрелых плодов Capparis spinosa L., проявляет ряд видов биологической активности [12-14]. Преимущество полисахаридов заключается в их низкой токсичности, широкой биологической активности и обладании многоплановыми механизмами действия [15]. В частности, они проявляют свой терапевтический потенциал путем модуляции баланса цитокинов, снижения окислительного стресса и регуляции иммунного ответа [4,15].

Актуальность темы. В настоящее время актуальность противовоспалительных лекарственных средств определяется двумя основными аспектами: во-первых, высокой распространенностью заболеваний, связанных с воспалением, и их социальной значимостью; во-вторых, необходимостью снижения нежелательных эффектов существующих препаратов и повышения их безопасности, несмотря на их эффективность. Поэтому поиск биоактивных веществ природного происхождения и глубокое изучение их фармакологических свойств приобретают важную актуальность не только с научной, но и с клинической точки зрения [15,16].

Материалы и методы исследования. Противовоспалительное действие полисахаридов, полученных из бутонов Capparis spinosa L., изучали в экспериментах на беспородных белых крысах-самцах массой 18-20 г, а определение концентрации основных цитокинов в сыворотке крови проводили на крысах-самцах массой 200-220 г. Выбор доз и пути введения вещества были выбраны на основе «Руководства по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» [17]. Все исследования проводились в соответствии со стандартами «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и других научных целей» [18]. Полисахариды, полученные из бутонов Capparis spinosa L., вводили перорально через зонд в дозах 25.0, 50.0, 100.0, 150.0 и 200.0 мг/кг в течение 10 дней. На 10-й день эксперимента подкожно в область правой стопы опытным животным ввели 0.05 мл 2% раствора формалина для воспроизведения острой воспалительной реакции. Левая стопа была взята в качестве контрольной для сравнения. Через 14 часов после введения формалина опытным животным по соответствующей методике проводили ампутацию правой стопы, и массу этой стопы сравнивали с массой левой контрольной стопы; разница в массе стоп принималась в качестве интегрального показателя воспалительной экссудации. Эффективность изучаемого вещества сравнивали с показателем выбранного референтного препарата Диклоберл ретард.

Для изучения динамики провоспалительных и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови животных острую воспалительную реакцию воспроизводили путем подкожного введения 0.1 мл 2% раствора формалина в область стопы беспородным крысам-самцам массой 200-220 г [19,20]. Опытные животные были разделены на следующие группы: I группа — интактные животные; II группа — контроль (животные, которым введен формалин для развития воспаления); III группа — референтный препарат; IV группа — опытная группа. С целью изучения уровня продукции основных цитокинов в организме опытных животных, распределенных по группам, забор образцов крови проводили до начала эксперимента и через 10 дней после начала эксперимента, после развития острого воспалительного процесса.

Концентрация основных цитокинов, в частности: интерлейкина-4, интерлейкина-6 и ФНО-α, в сыворотке крови крыс определялась методом иммуноферментного анализа на анализаторе Mindray MR-96a (Китай) с использованием наборов реагентов производства ООО «Вектор-Бест» (Россия) в соответствии с инструкциями. Статистический анализ выполнялся с помощью программы OriginPro 9.0; различия при p < 0.05 считались статистически значимыми [21].

Результаты и их обсуждение. В модели воспаления, индуцированного с помощью формалина, у животных контрольной группы наблюдался выраженный отек мышечной массы стопы. Этот процесс объясняется нарушением микроциркуляции, повышением проницаемости сосудов и увеличением экссудации под действием медиаторов воспаления, в частности, биологически активных веществ, таких как простагландины, гистамин и брадикинин. В контрольной группе разница в объеме правой и левой стопы составила 227.2 усл. ед., что свидетельствует о развитии выраженной отечной реакции. Введенный для сравнения референтный препарат Диклоберл ретард (нестероидное противовоспалительное средство) уменьшал развитие отека на 53.9-59.2%. Этот результат связан со способностью препарата снижать биосинтез простагландинов путем ингибирования фермента циклооксигеназы (ЦОГ) и, как следствие, подавлять воспалительный каскад. Эффективность полисахаридов, полученных из бутонов Capparis spinosa L., находилась в прямой зависимости от дозы и проявляла значительную противоотечную активность. При дозе вещества 25.0 мг/кг эффект составил 36.7%, а с увеличением дозы эффективность возрастала, демонстрируя максимальные показатели в диапазоне 100.0-150.0 мг/кг на уровне 47.8-54.2%. Активность вещества при введении в дозе 150.0 мг/кг приблизилась к результатам Диклоберл ретард. При введении в дозе 200.0 мг/кг эффективность проявилась на уровне 49.7%. Результаты проведенного эксперимента подробно представлены в Таблице 1.

Таблица 1.

Противовоспалительное действие полисахаридов, полученных из бутонов Capparis spinosa L. (n=6)

Примечание: *Р=0.05 при сравнении с показателями животных контрольной группы.

Проведенные эксперименты показали, что полисахариды, полученные из бутонов Capparis spinosa L., обладают выраженной антиэкссудативной активностью, что научно подтверждено их способностью в условиях воспалительного процесса снижать сосудистую проницаемость, уменьшать интенсивность экссудации и приближать объем отека к норме. Эти результаты указывают на то, что их фармакологически активные компоненты, вероятно, обладают способностью укреплять стабильность капиллярных стенок, ограничивать механизмы окислительного стресса и подавлять выработку медиаторов воспаления.

В последующем эксперименте на модели острого воспаления у животных контрольной группы в сыворотке крови было отмечено значительное увеличение уровней провоспалительных цитокинов. В частности, уровни IL-6 в контрольной группе были в несколько раз выше нормативных значений. Эти показатели свидетельствуют об усилении воспалительного процесса в организме, активации иммунных клеток (Т-лимфоцитов и макрофагов) и резком увеличении выработки медиаторов. Также в контрольной группе была достоверно зафиксирована высокая концентрация α-ФНО (фактора некроза опухоли-α). Известно, что α-ФНО является одним из «ключевых» медиаторов воспалительного процесса и играет важную роль в повреждении тканей, активируя нейроэндокринные и иммунные механизмы.

Референтный препарат Диклоберл ретард значительно снизил гиперэкспрессию цитокина IL-6, а также приблизил уровень α-ФНО к нормативным показателям. Эти результаты подтверждают, что препарат обладает не только свойствами ингибитора ЦОГ, но и иммуномодулирующим действием.

Полисахариды из бутонов Capparis spinosa L. также достоверно нормализовали баланс цитокинов. В группах, получавших исследуемое вещество:

• Концентрация IL-4 находилась в диапазоне 0.34-0.39 пг/мл, что указывает на эффективное увеличение его секреции на фоне воспаления.
• Уровень IL-6 был в интервале 0.13-0.19 пг/мл, что оказалось очень близко к результатам референтного препарата. Учитывая важную роль IL-6 в воспалительном каскаде, это является весьма положительным результатом.
• Уровень α-ФНО сохранялся в диапазоне 1.12-1.18 пг/мл, наблюдалось отчетливое снижение по сравнению с гиперэкспрессией в контрольной группе.

Результаты эксперимента показали, что эффективность полисахаридов находится в прямой зависимости от дозы, причем наибольшая эффективность была отмечена при дозах 100.0-150.0 мг/кг. Это указывает на то, что полисахариды оказывают комплексное воздействие на иммунную систему, обладая способностью регулировать выработку медиаторов воспаления, балансировать соотношение Th1/Th2 клеток и восстанавливать иммунный гомеостаз в организме. Полученные экспериментальные результаты подробно представлены в Таблице 2.

Таблица 2.

Профиль цитокинов (IL-4, IL-6, α-ФНО) в сыворотке крови опытных животных в условиях острого воспалительного процесса

Примечание: *Р=0.05 при сравнении с показателями животных контрольной группы.

Полисахариды, полученные из бутонов Capparis spinosa L., эффективно снижали гиперэкспрессию провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α и IL-6, и приближали уровень IL-4 к норме. Их действие было дозозависимым, причем наиболее оптимальная эффективность наблюдалась в диапазоне доз 100.0-150.0 мг/кг. Эти данные свидетельствуют о том, что полисахариды обладают иммуномодулирующими свойствами, сопоставимыми с нестероидными противовоспалительными средствами, и о возможности их применения в медицинской практике в качестве перспективного природного биоактивного вещества.

Выводы: В результате проведенных экспериментов было научно обосновано, что полисахариды, полученные из бутонов Capparis spinosa L., обладают значительной противовоспалительной эффективностью. В эксперименте противоотечная активность вещества находилась в прямой зависимости от дозы, при этом оптимальная эффективность была зарегистрирована в диапазоне доз 100.0-150.0 мг/кг. Данные результаты продемонстрировали показатели, близкие к результатам нестероидного противовоспалительного средства — Диклоберл ретард. Анализы сыворотки крови, в свою очередь, показали иммуномодулирующее действие полисахаридов, эффективно снижая гиперэкспрессию провоспалительных цитокинов, таких как ФНО-α и IL-6, и приближая уровень IL-4 к норме. Это доказывает, что полисахариды обладают эффективным терапевтическим потенциалом за счет восстановления иммунного гомеостаза, регуляции баланса цитокинов и подавления медиаторов воспаления.

Таким образом, полисахариды из бутонов Capparis spinosa L. демонстрируют эффективность, близкую к нестероидным противовоспалительным препаратам, и в перспективе могут быть применены в клинической практике в качестве перспективного природного биоактивного комплекса в фармакологии.

Финансирование: Данные научно-исследовательские работы были выполнены в рамках бюджетного проекта Института химии растительных веществ имени академика С.Ю. Юнусова Академии наук Республики Узбекистан.

Список литературы:

1. Rainsford K. D. Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs) // StatPearls. – Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. – 32 p.
2. Bavry A. A., Bhatt D. L. Cardiovascular implications of non-steroidal anti-inflammatory drugs: a comprehensive review // European Cardiology Review. – 2021. – Vol. 16. – P. e20.
3. Zhu F., Du B., Xu B. An insight into anti-inflammatory effects of natural polysaccharides // Food & Function. – 2020. – Vol. 11(6). – P. 4561-4575.
4. Tang C., Ding R., Sun J. Unraveling the web of defense: the crucial role of polysaccharides in immunity // Frontiers in Immunology. – 2024. – Vol. 15. – Article 1356231.
5. Zhou Y., Xu C., Zhu L.  Current advances in the anti-inflammatory effects and mechanisms of natural polysaccharides // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2022. – Vol. 62(19). – P. 5281-5296.
6. Chen Y., Li P., Zhang T. Therapeutic mechanisms of polysaccharides in the management of inflammatory diseases: a review // International Journal of Biological Macromolecules. – 2023. – Vol. 243. – P. 125176.
7. Barnes P. J. Mechanisms of action of glucocorticoids in asthma // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. – 1996. – Vol. 154(2 Pt 2). – P. S21-S26.
8. Ungprasert P., Cheungpasitporn W., Crowson C. S., Matteson E. L. Individual non-steroidal anti-inflammatory drugs and risk of acute kidney injury: A systematic review and meta-analysis of observational studies // European Journal of Internal Medicine. – 2015. – Vol. 26(4). – P. 285-291.
9. Zhang M., Cui S. W., Cheung P. C. K. Antiinflammatory polysaccharides from mushrooms: a review // Food Hydrocolloids. – 2022. – Vol. 124. – P. 107294.
10. Bashir H., Surapaneni S., Ejem A. Effects of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) and gastroprotective NSAIDs on the gastrointestinal tract: a narrative review // Cureus. – 2023. – Vol. 15(3). – e35961.
11. Xu X., Liu L., Wang Y. Anti-inflammatory effects and molecular mechanisms of bioactive compounds including polysaccharides // International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Vol. 24(2). – P. 986.
12. Bekmurzayeva N.B., Botirov R.A., Azamatov A.A., Tursunkhodzhaeva F.M., Aytbayeva A.B., Sadykov A.Z., Sagdullayev Sh.Sh. / Anti-inflammatory, antihypoxant and antioxidant activity of products isolated from caper cultivated in Uzbekistan // The Bioscan 19(2): 75-80, 2024.
13. N.B.Bekmurzayeva, R.A.Botirov, A.A.Azamatov, F.M.Tursunkhodzhaeva A.Z.Sadykov, Sh.Sh.Sagdullayev, R.K. Sultanova / Biologically active products with anticoagulant and blood glucose regulating effects from Capparis spinosa L. cultivated in Uzbekistan // Biochem. Cell. Arch. Vol. 24, Suppl. 1, pp. 3639-3646, 2024.
14. Ю.Р. Мирзаев, Э.М.Рузимов, Р.А.Ботиров, Г.Э.Саидова, А.З.Садиков Ш.Ш.Сагдуллаев / Фармакологическое исследование экстракта бутонов и цветков Сapparis spinosa L. // Universum: химия и биология электрон. научн. журн. 2023. №3(105). № 41 Физиология. C. 26-32.
15. Li Q., Ma H., Yang X. Progress on the anti-inflammatory activity and structure-efficacy relationship of medicinal-edible-type polysaccharides (MEHTCMPs) // International Journal of Biological Macromolecules. – 2024. – Vol. 239. – P. 124705.
16. Vane J. R., Botting R. M. Anti-inflammatory drugs and their mechanism of action // Inflamm. Res. – 1998. – Vol. 47(2). – P. 78–87.
17. Миронов А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. М: Гриф и К, 2012.-944 с
18. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes Text with EEA relevance. 47 p. Official Journal of the European Union, 2010.
19. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических вещест /под общ. ред. Р.У. Хабриева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. – 832 с.
20. Стефанова А.В. «Доклинические исследования лекарственных средств», Киев 2002, Часть I, с. 579.
21. GraphPad rasmiy qo‘llanmasi: “Introduction to Statistics with GraphPad Prism” bioinformat