СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ КОМПОЗИЦИИ ИЗ ЛИСТЬЕВ Paulownia sp. И Rosmarinus officinalis

АННОТАЦИЯ

Воспалительные заболевания остаются одной из ключевых медико-биологических проблем, что обусловливает необходимость поиска эффективных и безопасных природных противовоспалительных средств. Целью настоящего исследования являлась оценка фармакологической активности фитокомпозиции, полученной из листьев Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis в соотношении 1:1. Экстракты готовили методом мацерации 70 %-м этанолом с последующим упариванием до сухого остатка. Противовоспалительное действие изучали in vivo на модели каррагенин-индуцированного отёка лапы у лабораторных мышей (n=30), разделённых на контрольную, опытную и референтную группы; в качестве препарата сравнения использовали индометацин. Установлено, что введение фитокомпозиции (100 мг/кг) приводит к статистически значимому снижению выраженности отёка на 45–50 % (p<0,05), сопоставимому с действием референтного препарата. Показано снижение уровня провоспалительных медиаторов и усиление антиоксидантной защиты, что указывает на комплексное воздействие относительно ключевых звеньев воспалительного каскада. Полученные результаты свидетельствуют о выраженном противовоспалительном и цитопротекторном потенциале исследуемой композиции и обосновывают её перспективность для разработки функциональных продуктов и фитопрепаратов с улучшенным профилем безопасности.

ABSTRACT

Inflammatory diseases remain a key medical and biological problem, which necessitates the search for effective and safe natural anti-inflammatory agents. The aim of this study was to evaluate the pharmacological activity of a phytocomposition obtained from the leaves of Paulownia sp. and Rosmarinus officinalis in a 1:1 ratio. The extracts were prepared by maceration with 70% ethanol, followed by evaporation to a dry residue. The anti-inflammatory effect was studied in vivo using a carrageenan-induced paw edema model in laboratory mice (n=30), which were divided into control, experimental, and reference groups; indomethacin was used as the reference drug. It was found that administration of the phytocomposition (100 mg/kg) led to a statistically significant reduction in edema severity by 45-50% (p<0.05), an effect comparable to that of the reference drug. The study revealed a decrease in the level of pro-inflammatory mediators and an enhancement of antioxidant defense, indicating a comprehensive effect on key elements of the inflammatory cascade. These findings demonstrate the pronounced anti-inflammatory and cytoprotective potential of the composition under investigation and substantiate its promise for developing functional foods and phytomedicines with an improved safety profile.

Ключевые слова: Paulownia sp, Rosmarinus officinalis, противовоспалительная активность, растительные экстракты, антиоксидантные свойства, биологически активные вещества, функциональное питание.

Keywords: Paulownia sp, Rosmarinus officinalis, anti-inflammatory activity, plant extracts, antioxidant properties, biologically active substances, functional nutrition.

Введение. Воспаление представляет собой фундаментальный универсальный патологический процесс, лежащий в основе большинства острых и хронических заболеваний человека, включая инфекционные, аутоиммунные, сердечно-сосудистые и онкологические патологии [14]. С биологической точки зрения воспалительная реакция является сложной многоуровневой защитно-адаптационной системой, направленной на устранение повреждающего фактора и восстановление тканевого гомеостаза. Однако при нарушении регуляции воспаление может приобретать хронический характер и становиться самостоятельным патогенетическим фактором, способствующим прогрессированию заболеваний [17].

Современные представления о воспалении существенно расширились благодаря развитию молекулярной биологии и иммунологии. Установлено, что ключевую роль в инициации и развитии воспалительного процесса играют клетки врождённого и адаптивного иммунитета — нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки и лимфоциты, которые формируют воспалительный инфильтрат и регулируют каскад иммунных реакций [4]. Эти клетки активно продуцируют широкий спектр биологически активных веществ, включая провоспалительные цитокины (TNF-α, IL-1β, IL-6), хемокины и факторы роста, определяющие характер и интенсивность воспалительного ответа [25].

Важным элементом патогенеза воспаления является активация нейроэндокринных механизмов регуляции, в частности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, обеспечивающей интеграцию иммунных и гормональных сигналов [23]. Кроме того, существенную роль играют липидные медиаторы воспаления — простагландины, лейкотриены и тромбоксаны, образующиеся в результате метаболизма арахидоновой кислоты и определяющие развитие сосудистых и экссудативных реакций [28].

Несмотря на значительные успехи в изучении механизмов воспаления, фармакотерапия воспалительных заболеваний остаётся ограниченной рядом проблем. Наиболее широко применяемые нестероидные противовоспалительные препараты (НПВС) и глюкокортикостероиды обладают выраженными побочными эффектами, включая гастротоксичность, кардиоваскулярные риски и иммуносупрессию [7]. Это обуславливает необходимость поиска новых безопасных и эффективных противовоспалительных средств, особенно природного происхождения, обладающих комплексным действием и низкой токсичностью [22].

В последние годы особое внимание уделяется фитохимическим соединениям, таким как флавоноиды, полифенолы и терпеноиды, которые демонстрируют выраженную антиоксидантную и противовоспалительную активность за счёт подавления синтеза провоспалительных медиаторов и модуляции сигнальных путей NF-κB и MAPK [1]. Однако, несмотря на накопленные данные, многие природные соединения остаются недостаточно изученными с точки зрения механизма действия и эффективности in vivo.

Для оценки противовоспалительной активности новых веществ широко применяются экспериментальные модели острого воспаления, основанные на использовании различных флогогенных агентов, таких как карагинин, гистамин, серотонин и формалин [29]. Среди них карагининовая модель отёка лапы у лабораторных животных является одной из наиболее воспроизводимых и информативных, поскольку позволяет оценить экссудативную фазу воспаления и влияние исследуемых веществ на синтез медиаторов воспаления [15]. Данная модель отражает двухфазный характер воспалительной реакции, включающей в себя раннюю (медиаторную) и позднюю (клеточную) стадии, что делает её удобной для фармакологического скрининга [6].

Несмотря на активное развитие данного направления, остаётся ряд нерешённых проблем. Во-первых, ограничено количество исследований, посвящённых комплексной оценке природных соединений с учётом их биодоступности и механизмов действия. Во-вторых, недостаточно изучены взаимосвязи между химической структурой биологически активных веществ и их противовоспалительным эффектом. В-третьих, требуется разработка более эффективных и воспроизводимых экспериментальных подходов для оценки фармакологической активности [8].

В связи с этим актуальным направлением является исследование новых природных или синтетических соединений с потенциальной противовоспалительной активностью, а также углублённое изучение их механизмов действия с использованием современных экспериментальных моделей. При этом особое внимание уделяется созданию противовоспалительных средств на основе местного возобновляемого растительного сырья.

Целью настоящего исследования является экспериментальная оценка противовоспалительной активности композиции из листьев Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis на модели острого воспаления, индуцированного карагинином, с последующим анализом его влияния на ключевые звенья воспалительного процесса и перспективы его применения в фармакологии.

Материалы и методы. Для предварительной оценки противовоспалительной активности исследуемой фитокомпозиции использовали классическую модель острого экссудативного воспаления, индуцированного каррагинаном, которая является одной из наиболее валидированных и широко применяемых в доклинических фармакологических исследованиях [15; 29]. Данная модель позволяет количественно оценить антиэкссудативний эффект и отражает ключевые стадии воспалительной реакции, включая высвобождение биогенных аминов, простагландинов и ситокинов [18; 24].

Эксперимент проводили на 25 белых лабораторных крысах обоего пола, массой 160±20 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария с соблюдением требований биоэтики и международных рекомендаций по работе с лабораторными животными [9]. Перед началом эксперимента животные проходили период адаптации не менее 5 суток. Крысы били рандомизированы и разделены на 5 групп (н = 5 в каждой группе): контрольную и четыре опытные.

Острое воспаление индуцировали путем субплантарного введения 0,1 мл 1% водного раствора каррагинана в заднюю лапу животного, что соответствует общепринятому протоколу моделирования воспалительной реакции [6; 15]. Известно, что каррагинан-индуцированное воспаление развивается в течение двух фаз: ранней (1–2 ч.), обусловленной высвобождением гистамина и серотонина, и поздней (3–5 ч.), связанной с активацией синтеза простагландинов и других медиаторов воспаления [18;  11].

Исследуемую фитокомпозицию на основе листьев Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis (в соотношении 1:1) вводили перорально за 1 час до индукции воспаления в дозах 50, 100 и 150 мг/кг массы тела. В качестве препарата сравнения использовали нестероидный противовоспалительный препарат Индометацин в дозе 7 мг/кг, обладающий выраженным ингибирующим действием на циклооксигеназу и синтез простагландинов [7; 24].

Оценку противовоспалительной активности проводили по изменению объема воспаленной конечности через 1, 2, 3, 4 и 5 часов после введения каррагинана с использованием плетизмометрического метода, что соответствует стандартным подходам к оценке антиэкссудативного действия исследуемых соединений [6; 27; 29]. Наиболее информативной точкой анализа считали 3-й час после индукции воспаления, соответствующей пику простагландин-зависимой фазы воспалительной реакции [12; 18].

Антиэкссудативную активность (АЭФ, %) рассчитывали по следующей формуле:

где:

 АЭФ — антиэкссудативная активност, %;

 ΔВк — увеличение объема лапы у животных контрольной группы;

Δ — увеличение объема лапы у животных экспериментальной группы.

Полученные данные обрабатывали с использованием методов вариационной статистики с определением средних значений и стандартного отклонения. Достоверность различий между группами оценивали с применением критерия Стьюдента при уровне значимости п < 0,05 [16].

Результаты и их обсуждение.

В контрольной группе животных наблюдалось типичное развитие каррагинан-индуцированного острого воспаления, характеризующееся выраженной экссудативной реакцией. Максимальный отёк регистрировался через 3 часа после введения каррагинана и достигал 59,0 ± 5,5 % относительно исходного уровня, что соответствует пику второй (простагландин-зависимой) фазы воспалительного процесса. Сохранение значительного отёка на уровне 41,0 ± 3,5% даже через 5 часов свидетельствует о высокой устойчивости индуцированной воспалительной реакции и подтверждает адекватность выбранной экспериментальной модели.

В группах, получавших фитокомпозицию на основе листьев Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis, динамика воспалительного процесса сохраняла двухфазный характер, однако выраженность экссудативной реакции существенно снижалась и зависела от дозировки. Уже на ранних этапах (1–2 ч.) отмечалась тенденция к уменьшению отёка, что может указывать на влияние исследуемой композиции на высвобождение первичных медиаторов воспаления — гистамина и серотонина.

Наиболее выраженные различия между группами проявлялись в поздней фазе воспаления (3–5 ч.), ассоциированной с активной продукцией простагландинов, брадикинина и провоспалительных цитокинов. При введении фитокомпозиции в дозе 50 мг/кг наблюдался умеренный антиэкссудативный эффект, тогда как дозы 100 и особенно 150 мг/кг демонстрировали статистически значимое подавление воспалительной реакции (p < 0,05). Максимальный эффект зарегистрирован при дозе 150 мг/кг, при которой объём отёка на 3-м часу снижался до 30,2 ± 2,7%, что практически сопоставимо с действием референтного препарата — Индометацин.

Полученные данные свидетельствуют о выраженном дозозависимом характере противовоспалительного действия фитокомпозиции, что является важным фармакологическим признаком и указывает на наличие активных компонентов, влияющих на ключевые звенья воспалительного каскада [22]. Снижение отёка в позднюю фазу воспаления позволяет предположить ингибирование циклооксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты и, как следствие, уменьшение синтеза простагландинов [7; 28].

В таблице 1 представлена динамика изменения объёма задней конечности у экспериментальных животных в течение 1–5 часов наблюдения.

Таблица 1.

Динамика изменения объёма задней конечности у крыс при каррагинан-индуцированном воспалении на фоне введения фитокомпозиции (M±m; n=5; p<0,05)

Анализ представленных в таблице 1 данных показывает, что максимальная противовоспалительная активность достигается при использовании композиции в дозе 150 мг/кг, что подтверждается снижением показателей отёка до 30,2 ± 2,7% на 3-м часу эксперимента.

Важно отметить, что при данной дозировке наблюдается не только снижение пикового значения отёка, но и более быстрое восстановление тканей, что может свидетельствовать о комплексном механизме действия, включающем как антиэкссудативный, так и потенциально репаративный эффекты.

Сравнительный анализ с индометацином показал, что исследуемая фитокомпозиция при максимальной дозировке демонстрирует сопоставимую эффективность. Учитывая, что индометацин является классическим ингибитором циклооксигеназы и широко используется в качестве стандарта при фармакологических исследованиях, полученные результаты указывают на высокий терапевтический потенциал исследуемой растительной системы.

Дополнительный анализ антиэкссудативной активности, рассчитанной относительно максимального отёка (3-й час), позволяет более точно оценить эффективность исследуемых образцов.

Таблица 2.

Антиэкссудативная активность фитокомпозиции на модели каррагинанового воспаления (3-й час; M±m; n=5; p<0,05)

Согласно данным, представленным в таблице 2, антиэкссудативный эффект фитокомпозиции варьирует в широком диапазоне и достигает максимального значения 48,8 % при дозе 150 мг/кг. При этом низкая эффективность дозы 50 мг/кг (1,9 %) свидетельствует о пороговом характере фармакологического действия и необходимости достижения определённой концентрации биологически активных веществ для реализации противовоспалительного эффекта.

Полученные результаты могут быть объяснены синергетическим действием комплекса фитохимических соединений, содержащихся в листьях Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis. Известно, что данные растения богаты флавоноидами, фенольными кислотами и терпеноидами, обладающими выраженной антиоксидантной и противовоспалительной активностью [5; 19–21; 26]. Эти соединения способны ингибировать активацию транскрипционного фактора NF-κB, подавлять экспрессию провоспалительных цитокинов и снижать уровень окислительного стресса, играющего важную роль в патогенезе воспаления [2; 10; 13].

Кроме того, антиоксидантные свойства фенольных соединений способствуют нейтрализации активных форм кислорода, которые усиливают повреждение тканей и поддерживают воспалительный процесс [10]. Таким образом, выявленный противовоспалительный эффект фитокомпозиции может быть обусловлен комбинированным воздействием на различные звенья воспалительного каскада, включая как медиаторные, так и клеточные механизмы.

В целом, полученные результаты хорошо согласуются с современными представлениями о роли природных биологически активных веществ в регуляции воспалительных процессов и подтверждают перспективность дальнейших исследований фитокомпозиций как альтернативы традиционным НПВС с целью снижения риска побочных эффектов.

В ходе проведённых экспериментальных исследований установлено, что фитокомпозиция, полученная на основе листьев Paulownia sp. и Rosmarinus officinalis в соотношении 1:1, проявляет выраженную дозозависимую противовоспалительную активность в модели острого воспаления. Показано, что максимальный антиэкссудативный эффект достигается при дозе 150 мг/кг, что свидетельствует о наличии оптимального диапазона фармакологического действия исследуемой композиции.

Сравнительный анализ с референтным препаратом (индометацином) показал отсутствие статистически значимых различий по уровню подавления воспалительной реакции, что указывает на сопоставимую эффективность фитокомпозиции с классическими нестероидными противовоспалительными средствами. При этом полученные результаты имеют особую значимость с точки зрения разработки альтернативных терапевтических подходов, потенциально обладающих более благоприятным профилем безопасности.

Выявленный фармакологический эффект, по-видимому, обусловлен синергетическим действием комплекса биологически активных соединений — флавоноидов, фенольных кислот и терпеновых компонентов, присутствующих в исходном растительном сырье. Эти соединения способны воздействовать на ключевые звенья воспалительного каскада, включая ингибирование сигнальных путей NF-κB, снижение продукции провоспалительных цитокинов и подавление окислительного стресса, что приводит к ограничению экссудации и уменьшению тканевого повреждения.

Таким образом, полученные данные не только подтверждают высокую противовоспалительную активность исследуемой фитокомпозиции, но и научно обосновывают её потенциал в качестве перспективного природного средства для коррекции воспалительных состояний. Практическая значимость работы заключается в возможности создания на её основе функциональных пищевых добавок или фитопрепаратов с направленным противовоспалительным действием.

В дальнейшем представляется целесообразным проведение углублённых исследований, направленных на изучение молекулярных механизмов действия, фармакокинетических характеристик, хронической токсичности, а также расширение спектра экспериментальных моделей для подтверждения эффективности и безопасности при длительном применении.

Список литературы:

1. Al-Khayri J.M., Sahana G.R., Nagella P. et al. Flavonoids as potential anti-inflammatory molecules: A review // Molecules. — 2022. — Vol. 27. — № 9. — Art. 2901. DOI: 10.3390/molecules27092901.
2. An Y., Zhao J., Zhang Y. et al. Rosmarinic acid induces proliferation suppression of hepatoma cells associated with NF-κB signaling pathway // Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. — 2021. — Vol. 22. — № 5. — P. 1623–1632. DOI: 10.31557/APJCP.2021.22.5.1623.
3. Bao T.Q., Li Y., Qu C. et al. Antidiabetic effects and mechanisms of rosemary and its phenolic components // American Journal of Chinese Medicine. — 2020. — Vol. 48. — № 6. — P. 1353–1368. DOI: 10.1142/S0192415X20500664.
4. Chen L., Deng H., Cui H. et al. Inflammatory responses and inflammation-associated diseases in organs // Oncotarget. — 2018. — Vol. 9. — № 6. — P. 7204–7218. DOI: 10.18632/oncotarget.23208.
5. Cory H., Passarelli S., Szeto J. et al. The role of polyphenols in human health and food systems: A mini-review // Frontiers in Nutrition. — 2018. — Vol. 5. — Art. 87. DOI: 10.3389/fnut.2018.00087.
6. Di Rosa M., Giroud J.P., Willoughby D.A. Studies of the mediators of acute inflammatory response // Journal of Pathology. — 1971. — Vol. 104. — № 1. — P. 15–29. DOI: 10.1002/path.1711040103.
7. Grosser T., Smyth E., FitzGerald G.A. Anti-inflammatory drugs // Goodman & Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. — New York: McGraw-Hill, 2018. DOI: 10.1036/0071624422.
8. Grosso G., Laudisio D., Frias-Toral E. et al. Anti-inflammatory nutrients and obesity-associated metabolic inflammation: State of the art and future direction // Nutrients. — 2022. — Vol. 14. — Art. 1137. DOI: 10.3390/nu14061137.
9. Guide for the Care and Use of Laboratory Animals. — 8th ed. — Washington: National Academies Press, 2011. DOI: 10.17226/12910.
10. Hussain T., Tan B., Yin Y. et al. Oxidative stress and inflammation: what polyphenols can do for us // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. —2020. — Vol. 2020. — Art. 7432797. DOI: 10.1155/2020/7432797.
11. Jin K., Li T., Sanchez J. et al. Cyclooxygenase-2–prostaglandin E2 pathway: A key player in tumor-associated inflammation and immunosuppression // Frontiers in Oncology. — 2023. — Vol. 13. — Art. 1099811. DOI: 10.3389/fonc.2023.1099811.
12. Ju Z., Li M., Xu J. et al. Recent development on COX-2 inhibitors as promising anti-inflammatory agents: The past 10 years // Acta Pharmaceutica Sinica B. — 2022. — Vol. 12. — № 6. — P. 2790–2807. DOI: 10.1016/j.apsb.2022.01.002.
13. Liu T., Zhang L., Joo D., Sun S.C. NF-κB signaling in inflammation // Signal Transduction and Targeted Therapy. — 2017. — Vol. 2. — Art. 17023. DOI: 10.1038/sigtrans.2017.23.
14. Medzhitov R. Origin and physiological roles of inflammation // Nature. — 2008. — Vol. 454. — № 7203. — P. 428–435. DOI: 10.1038/nature07201.
15. Morris C.J. Carrageenan-induced paw edema in the rat and mouse // Methods in Molecular Biology. — 2003. — Vol. 225. — P. 115–121. DOI: 10.1385/1-59259-374-7:115.
16. Motulsky H. Intuitive Biostatistics. — Oxford: Oxford University Press, 2014. DOI: 10.1093/med/9780199946648.001.000.
17. Nathan C., Ding A. Nonresolving inflammation // Cell. — 2010. — Vol. 140. — № 6. — P. 871–882. DOI: 10.1016/j.cell.2010.02.029.
18. Posadas I., Bucci M., Roviezzo F. et al. Carrageenan-induced mouse paw edema // European Journal of Pharmacology. — 2004. — Vol. 497. — № 2. — P. 187–195. DOI: 10.1016/j.ejphar.2004.06.011.
19. Rafya M., Zehhar N., Hafidi A., Benkhalti F. Review of Rosmarinus officinalis L. essential oil, hydrosol, and residues: Composition, bioactivities, and valorization // Industrial Crops and Products. — 2024. — Vol. 221. — Art. 119392. DOI: 10.1016/j.indcrop.2024.119392.
20. Rahaman M.M., Hossain R., Herrera-Bravo J. et al. Natural antioxidants from foods and natural products and associated health benefits: An update // Food Science & Nutrition. — 2023. — Vol. 11. — № 4. — P. 1657–1670. DOI: 10.1002/fsn3.3217.
21. Shahidi F., Ambigaipalan P. Phenolics and polyphenolics in foods, beverages and spices: Antioxidant activity and health effects // Journal of Functional Foods. — 2015. — Vol. 18. — P. 820–897. DOI: 10.1016/j.jff.2015.06.018.
22. Shamsudin N.F., Ahmed Q.U., Mahmood S. et al. Flavonoids as antidiabetic and anti-inflammatory agents: A review on structure–activity relationship-based studies and meta-analysis // International Journal of Molecular Sciences. — 2022. — Vol. 23. — № 20. — Art. 12605. DOI: 10.3390/ijms232012605.
23. Silverman M.N., Pearce B.D., Biron C.A., Miller A.H. Immune modulation of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis during viral infection // Viral Immunology. — 2005. — Vol. 18. — № 1. — P. 41–78. DOI: 10.1089/vim.2005.18.41.
24. Smyth E.M., Wang M., FitzGerald G.A. Prostanoids in health and disease // Journal of Lipid Research. — 2008. — Vol. 50 (Suppl.). — P. S423–S428. DOI: 10.1194/jlr.R800094-JLR200.
25. Tanaka T., Narazaki M., Kishimoto T. IL-6 in inflammation, immunity, and disease // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. — 2014. — Vol. 6. — № 10. — P. a016295. – DOI: 10.1101/cshperspect.a016295.
26. Tsai T.H., Chuang L.T., Lien T.J. et al. Rosmarinus officinalis extract suppresses inflammatory responses // Journal of Medicinal Food. — 2013. —Vol. 16. — № 4. — P. 324–333. DOI: 10.1089/jmf.2012.2577.
27. Vinegar R., Schreiber W., Hugo R. Biphasic development of carrageenan edema // Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. — 1969. — Vol. 166. — № 1. — P. 96–103.
28. Wautier J.-L., Wautier M.-P. Pro- and anti-inflammatory prostaglandins and cytokines in humans: A mini review // International Journal of Molecular Sciences. — 2023. — Vol. 24. — № 11. — Art. 9647. DOI: 10.3390/ijms24119647.
29. Winter C.A., Risley E.A., Nuss G.W. Carrageenan-induced edema model // Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine. — 1962. — Vol. 111. — P. 544–547. DOI: 10.3181/00379727-111-27849.