Сравнительная оценка антиоксидантной активности травы и корней бодяка полевого

УДК 615.322

© Коллектив авторов, 2016

С.Р. Шамсутдинова, К.А. Пупыкина, И.В. Петрова, Р.Р. Фархутдинов, В.В. Пупыкина, К.С. Мочалов СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ТРАВЫ И КОРНЕЙ БОДЯКА ПОЛЕВОГО

ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа

В статье приведены сведения об изучении антиоксидантной активности надземных и подземных органов бодяка полевого. Проведена оценка влияния водных и водно-спиртовых извлечений в различных концентрациях (0,01 мг/мл; 0,1 мг/мл) из травы и корней бодяка полевого на процессы свободнорадикального окисления в системе АФК и ПОЛ. Оценивая характер влияния водных и водно-спиртовых извлечений из травы и корней бодяка полевого на процессы свободнорадикального окисления в модельной системе АФК и ПОЛ, установили, что более активно в отличие от корней способны подавлять генерацию АФК и ПОЛ извлечения из травы бодяка полевого в концентрации 0,1 мг/мл. Анализируя влияние характера извлечений, установили, что более выраженные значения снижения показателей светосуммы свечения по сравнению с контролем наблюдались при добавлении в модельные системы водно-спиртовых извлечений из травы и корней бодяка. Таким образом, выявлена способность исследуемых образцов сырья бодяка полевого подавлять генерацию АФК и ПОЛ в модельных системах, что характеризует их антиоксидантные свойства.

Ключевые слова: антиоксидантная активность, бодяк полевой, трава, корни, Республика Башкортостан.

S.R. Shamsutdinova, K.A. Pupykina, I.V. Petrova, R.R. Farkhutdinov, V.V. Pupykina, K.S. Mochalov COMPARATIVE ESTIMATION OF ANTIOXIDANT ACTIVITY OF HERB AND ROOTS OF CORN THISTLE

The article provides information about the study of antioxidant activity of aerial and subterranean organs of corn thistle (Cirsium arvense (L.). We have evaluated the influence of water and alcohol extractions in different concentration (0,01 mg/ml; 0,1 mg/ml) from herb and roots of Cirsium arvense (L.) on processes of free-radical oxidation in lipid peroxidation and reactive oxygen species systems. Evaluation of influence of water and alcohol extractions from herb and roots of Cirsium arvense on processes of free-radical oxidations in model systems of lipid peroxidation and reactive oxygen species helped to state that, unlike roots extraction, extraction from herb Cirsium arvense in concentrations 0,1 mg/ml more can more actively suppress the generation of lipid peroxidation and reactive oxygen species. Analysis of influence of extractions character showed that more expressed values of the reduction of the factors of light sum phosphorescence in contrast with control were observed when alcohol extractions of Cirsium arvense herb and roots were added in model systems. Thus, the study revealed the ability of samples of Cirsium arvense raw material to suppress generation of lipid peroxidation and reactive oxygen species in model system, characterizing their antioxidant properties.

Key words: antioxidant activity, Cirsium arvense (L.), herb, roots, Republic of Bashkortostan.

Возникновение и развитие многих воспалительных заболеваний сопровождается свободнорадикальными реакциями перекис-ного окисления липидов, денатурацией белков и нуклеиновых кислот. В норме скорость свободнорадикальных реакций относительно мала, что обусловлено сбалансированной работой системы антиоксидантной защиты организма. При ее ослаблении возрастает продукция радикалов-инициаторов, возникает «синдром липидной пероксидации», способствующий повреждению мембран клеток, развитию различных заболеваний желудочно-кишечного тракта, злокачественных образований [4]. В настоящее время проблемы регуляции оксидативного стресса и поиск биологически активных веществ, обладающих ан-тиоксидантной активностью, находятся в центре внимания исследователей. В этом плане для изучения интересен бодяк полевой, содержащий разнообразные биологически активные вещества.

Бодяк полевой Cirsium агувтв (Ь.) -представитель семейства астровых

(Asteraceae), химический состав которого

изучен недостаточно, но известно, что он содержит гликозиды, смолистые вещества, инулин, горечи, холин, органические кислоты, эфирное масло, каротиноиды, аскорбиновую кислоту. Бодяк полевой обладает ценными лечебными свойствами и применяется в народной медицине как противовоспалительное, антиоксидантное и противомикробное средство, его используют в качестве средства при подагре и ревматизме, наружно при кожных заболеваниях, применяют при различных нервных заболеваниях, эпилепсии [2]. Поэтому, более подробное изучение химического состава и фармакологических свойств малоизученных лекарственных растений с целью внедрения их в практическую медицину как потенциальных источников ценных биологически активных веществ является актуальной задачей.

Целью исследования явилось изучение влияния водных и водно-спиртовых извлечений травы и корней бодяка полевого, произрастающего в Республике Башкортостан, на процессы свободнорадикального окисления (СРО) в модельных системах (МС) in vitro с использовани-

ем экспресс-метода для определения антиокси-дантной активности, основанного на регистрации хемилюминесценции (ХЛ).

Материал и методы

Объектами исследования служили образцы сырья бодяка полевого, собранные в 2015 году в Республике Башкортостан. Антиоксидантную активность водных и водно-спиртовых извлечений [1] определяли методом регистрации хемилюминесценции на приборе «Хемилюминомер ХЛМ-003» в системах, моделирующих процессы выработки активных форм кислорода (АФК) и перекис-ного окисления липидов (ПОЛ) [2].

В качестве МС, где генерировались АФК, использовали 10 мл фосфатного буфера (20 мМ КН2Р04, 105 мМ КС1) с добавлением раствора люминола (10-5 М) и цитрата натрия (50 мМ). Величину рН полученного раствора доводили до 7,45 ед. насыщенным раствором едкого калия. Для инициирования реакций, сопровождающихся образованием АФК, вводили 1 мл 50 мМ раствора солей Fe2+. Регистрация свечения продолжалась в течение 5 минут при постоянном перемешивании. ХЛ МС характеризовалась спонтанным свечением, быстрой вспышкой и развивающейся затем медленной вспышкой. Основными наиболее информативными характеристиками ХЛ служили светосумма свечения, определяющаяся по интенсивности излучения, и амплитуда максимального свечения [3].

Влияние исследуемых извлечений из бодяка полевого на ПОЛ изучали в липидах куриного желтка, сходных по составу с липидами крови. Липиды получали путем гомогенизирования куриного желтка в фосфатном буфере в соотношении 1:5 и последующим разбавлени-

ем в 20 раз. Для проведения исследования отбирали 10 мл полученного гомогенизата. Добавление в систему 1 мл 50 мМ раствора Fe2+ вело к инициированию окисления ненасыщенных жирных кислот, которое сопровождалось ХЛ. По интенсивности свечения судили о процессах ПОЛ. Окисление липидов инициировалось введением сернокислого железа, катализирующего окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, и образование продуктов перекисного окисления. Уровень спонтанного свечения характеризует интенсивность перекисного окисления липидов до введения катализатора; амплитуда быстрой вспышки отражает скорость окисления ионов Бе2+ и образования АФК и гидроперекисей ли-пидов; длительность латентного периода коррелирует с антиокислительной активностью изучаемого образца. Величина светосуммы свечения определяет способность липидов подвергаться окислению.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования свидетельствуют о существенном ингибирующем влиянии исследуемых образцов бодяка полевого на кинетику свободнорадикального окисления в системах АФК и ПОЛ.

При добавлении в модельную систему, где генерировались АФК, водных и водно-спиртовых извлечений травы и корней бодяка полевого уменьшалась амплитуда быстрой вспышки, удлинялся латентный период, медленная вспышка начиналась позже и угасала раньше, значение максимальной светимости снижалось (рис. 1-3). Установлено, что све-тосумма свечения как самая показательная характеристика хемилюминесценции была меньшей по сравнению с контролем.

I

36.90 32. "18 28 В 25.2 21.60 18.М 14. «е Ш.ВЙ 7.26 3.66 0.06

/7\

: / V.  \ А н V 1

Г\\ ;

-г / I/

1 .... ттл. V ) г /  1   :

-контроль

- водио-спиртизвлеч. из травы бодяка 0,1 мг/мл

- води.извлеч. из травы бодяка 0,01мг/мл

- водн-извлеч. травы бодяка 0.1 мг/мл

- водно-спирт. извлечение из травы бодяка 0,01 мг/мл

Бремя, Мин

Рис. 1. Влияние водных и водно-спиртовых извлечений из травы бодяка на процессы СРО в модельной системе АФК

I

- контроль

- водное извлечение корней бодяка 0,01 мг/мл

- водное извлечение корней бодяка ОД мг/мл

Рис. 2. Влияние водных извлечений из корней бодяка на процессы СРО в модельной системе АФК

I

контроль

водно-спиртовое извлечение корней бодяка 0,1 мг/мл

водно-спиртовое извлечение корней бодяка 0,01 мг/мл

Рис. 3. Влияние водно-спиртовых извлечений из корней бодяка на процессы СРО в модельной системе АФК

В табл. 1 приведены данные о влиянии извлечений из травы и корней бодяка полевого на ХЛ модельных систем АФК. Угнетение ХЛ зависело от концентрации извлечений, добавляемых в модельную систему (0,01 мг/мл; 0,1 мг/мл), при этом, чем она была больше (0,1 мг/мл), тем сильнее подавлялось свечение, что свидетельствовало о дозозави-симом эффекте исследуемых экстрактов.

Оценивая характер влияния водных и водно-спиртовых извлечений из травы и

корней бодяка полевого на процессы СРО в модельной системе АФК, отметили, что более активно в отличие от корней угнетают ХЛ извлечения из травы бодяка полевого в концентрации 0,1 мг/мл, а, анализируя влияние характера извлечений, меньшие значения светосуммы свечения по сравнению с контролем наблюдали при добавлении в модельную систему, генерирующую АФК, водно-спиртовых извлечений из травы и корней бодяка (табл. 1).

Таблица 1

Влияние извлечений из корней и травы бодяка на ХЛ в МС, генерирующей АФК

Светосумма свечения, % Максимальная светимость, %

Опыт водно-спиртовое водное извлечение водно-спиртовое водное извлечение

извлечение извлечение

Контроль 100 100 100 100

Трава бодяка

Концентрация, 0,01 мг/мл 82,5 50,7 52,0 64,6

Концентрация, 0,1 мг/мл 20,8 38,1 20,8 44,4

Корни бодяка

Концентрация, 0,01 мг/мл 76,4 70,5 54,1 82,2

Концентрация, 0,1 мг/мл 29,4 31,1 30,6 37,4

Внесение водных и водно-спиртовых извлечений травы и корней бодяка полевого в МС желточных липопротеидов в концентрациях 0,01 мг/мл и 0,1 мг/мл сопровождалось уменьшением амплитуды быстрой и медленной вспышек, увеличением длительности ла-

тентного периода, снижением значения максимальной светимости (рис. 4-5).

В табл. 2 приведены данные о влиянии травы и корней бодяка на ХЛ модельной системы, инициирующей реакции ПОЛ.

и ее 9.96

в.ее

7.та б ее

5.30 4 т 3.30 2 20 1.10

:

-

I .¡¡ИГ . иН

и Кйм"

У ..... 1 '  '.   1  1   ' ;

- контроль

- водн. извлеч. травы бодяка 0,1 мг/мл

- водн. извлеч. травыбодяка 0,01мг/мл

- водно-спирт. извлеч. травы бодяка 0.1 мг/мл

- водно-спирт.извлечение травыбодяка 0,01 мг/мл

брепя, Нин

Рис. 4. Влияние водных и водно-спиртовых извлечений из травы бодяка СРО в модельной системе ПОЛ

I

11.00

з.эе

8.80

7.70

6.60

а* 4.40

1 3.50

2.20

а

1 1 10

»-

3 0 В0

- контроль

.  . 1 | 1  || .....'II' 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ......... 1 1 1 I 1 1 1 I 1

и '.Лл •

^ЧЛкл^ т" 1

........... ---------1— ---------1-------- ---------[—_._ ---------1—-.-

I - водно-спирт. извлечение Время, Мин

- - ,-, корней бодяка 0,01 мг/мл

- водно-спирт. изелсч.корней бодяка 0,1 мг/мл к ^

-водн. извлеч. корней бодяка 0,01мг мл

- водн. извлеч. корней бодяка 0,1 мг/мл

Рис. 5. Влияние водных и спиртовых извлечений из корней бодяка СРО в модельной системе ПОЛ

Влияние извлечений из травы и корней бодяка на ХЛ в МС, генерирующей ПОЛ

Таблица 2

Светосумма, % Максимальная светимость, %

Опыт водно-спиртовое водное извлечение водно-спиртовое водное извлечение

извлечение извлечение

Контроль 100 100 100 100

Трава бодяка

Концентрация, 0,01 мг/мл 93,0 102,0 94,1 103,0

Концентрация, 0,1 мг/мл 46,1 61,0 28,4 50,0

Корни бодяка

Концентрация, 0,01 мг/мл 89,1 93,8 96,1 95,1

Концентрация, 0,1 мг/мл 59,3 54,7 42,2 43,1

В результате исследования установлено, что водные и водно-спиртовые извлечения из травы и корней бодяка полевого оказывают ингибирующее влияние на кинетику свобод-норадикального окисления в системе ПОЛ,

при этом в отличие от корней более активны извлечения из травы бодяка полевого в концентрации 0,1 мг/мл. Оценивая характер извлечений, меньшие значения светосуммы свечения по сравнению с контролем наблюдали

при добавлении в модельную систему, генерирующую ПОЛ, водно-спиртовых извлечений из травы и корней бодяка (табл. 2).

Таким образом, в обеих модельных системах исследуемые водные и водно-спиртовые извлечения из травы и корней бодяка полевого действовали в одинаковом направлении - снижали процессы образования свободных радикалов.

Выводы

1. Изучено влияние водных и водно -спиртовых извлечений из травы и корней бодяка полевого различных концентраций на

процессы свободнорадикального окисления в системах АФК и ПОЛ.

2. Установлено, что более активно способны подавлять генерацию АФК и ПОЛ извлечения из травы бодяка полевого в концентрации 0,1 мг/мл в отличие от корней, а в отношении характера извлечений более выраженные значения снижения показателей светосуммы свечения по сравнению с контролем наблюдались при добавлении в модельные системы водно-спиртовых извлечений из травы и корней бодяка.

Сведения об авторах статьи: Шамсутдинова Светлана Рафидовна - аспирант кафедры фармакогнозии с курсом ботаники и основ фитотерапии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8 (347)271-22-85. Пупыкина Кира Александровна - д.фарм.н., профессор кафедры фармакогнозии с курсом ботаники и основ фитотерапии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8 (347)271-22-85. E-mail: pupykinak@pochta.ru.

Петрова Ирина Владимировна - младший научный сотрудник ЦНИЛ ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347)272-41-73.

Фархутдинов Рафагат Равильевич - д.м.н., профессор, ведущий научный сотрудник ЦНИЛ ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347)272-41-73.

Пупыкина Виктория Викторовна - студентка 3 курса педиатрического факультета ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.

Мочалов Константин Сергеевич - к.б.н., и.о. зав. ЦНИЛ ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 8(347)272-41-73.

ЛИТЕРАТУРА

1. Государственная фармакопея СССР: Вып. 1. Общие методы анализа. Лекарственное растительное сырье. - 11-е изд., доп. - М.: Медицина, 1989. - 400 с.

2. Губанов, И.А. Иллюстрированный определитель растений Средней России. Т. 2. Покрытосеменные / И.А. Губанов, К.В. Киселева, В.С. Новиков, В.Н. Тихомиров. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2003. - 672 с.

3. Муллагулов, Р.Т. Изучение антиоксидантной активности лекарственных трав методом хемилюминесценции в опытах in vitro/ Р.Т. Муллагулов, В.Н. Козлов, Л.Ф. Пономарева// Вестник Волжского университета им. В.Н. Татищева. - 2012. - № 1. - С.231-234.

4. Фархутдинов, Р.Р. Методики исследования хемилюминесценции биологического материала на хемилюминометре ХЛ-003 / Р.Р. Фархутдинов, С.И. Тевдорадзе // Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения: сборник докладов/ под ред. Е.Б. Бурлаковой. - М.: Изд-во РУДН, 2005. - С. 147-154.