Открытый доступ Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ предоставлен  Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Том 26, № 5 (2023)

Обложка

Весь выпуск

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Защита и биотехнология растений

Регуляция и метаболическая инженерия центрального фенилпропаноидного метаболического пути в ответ на воздействие стрессовых факторов у растений

Поливанова О.Б., Чередниченко М.Ю.

Аннотация

В основе многообразия вторичных метаболитов растений лежит фенилпропаноидный метаболический путь. В рамках его функционирования фенилаланин подвергается воздействию ферментов, преобразующих данную аминокислоту в фенольные соединения. Начальные стадии катализируются фенилаланинаммиаклиазой (PAL), циннамат-4-гидроксилазой (C4H) и 4- кумароил-КоА-лигазой (4CL), которые являются частью главного или центрального фенилпропаноидного метаболического пути. Продукты функционирования центального фенилпропаноидного метаболического пути ассоциированы с ростом и развитием растений, реакциями на воздействие внешних стимулов, обеспечением сигнальных и защитных функций. Изучение биохимических и молекулярных основ биосинтеза фенилпропаноидов важно, так как их функционирование лежит в основе понимания молекулярных механизмов адаптации растений к воздействию внешних факторов, таких как засуха, засоление, нехватка компонентов минерального питания, воздействие патогенов. В данном обзоре рассматривается связь генов центрального фенилпропаноидного метаболического пути с воздействием патогенов и абиотических факторов, а также их генетическая и метаболическая инженерия.

Гены PAL, C4H и 4CH многих видов растений, как правило, представляют из себя семейства генов, кодирующих несколько изоформ соответствующих ферментов. Увеличение уровней экспрессии коррелирует с повышенной продукцией фенилпропаноидов, а уровни активности варьируются в зависимости от стадии развития, дифференцировки клеток и воздействия окружающей среды. Таким образом, PAL, C4H и 4CH являются одним из ключевых ферментов, принимающих участие в реакциях растений на стресс. Например, PAL учувствует в передаче сигналов в ответ на воздействие патогенов и напрямую связан с биосинтезом лигнина, который укрепляет клеточную стенку и обладает антимикробной активностью. Гены центрального фенилпропаноидного метаболического пути часто становятся объектами генетической и метаболической инженерии. Данные манипуляции могут быть направлены на увеличения биосинтеза флавоноидов и других вторичных метаболитов, а также для получения генотипов, устойчивых к воздействию биотических и абиотических факторов.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):3-9
pages 3-9 views

Медицинская химия

Особенности аминокислотного профиля плазмы крови при псориазе

Куприянов С.В., Шатрова Ю.М., Сысаков Д.А., Федорова К.С., Мякотина Д.Э., Холина А.Н., Синицкий А.И.

Аннотация

Введение. Псориаз – заболевание аутоиммунной природы, поражающее кожные покровы, имеющее ряд системных проявлений и ассоциированное с развитием ряда соматических патологий. Известно, что одной из системных особенностей псориаза является изменения пула аминокислот плазмы крови, однако патогенетическое значение данного факта в настоящее время не определено.

Цель работы – исследование аминокислотного профиля плазмы крови при псориазе и его взаимосвязи с биохимическими маркерами липидного и пуринового обмена.

Материал и методы. Исследуемая группа включала 45 пациентов с вульгарным псориазом. Группа сравнения состояла из 46 доноров ГБУЗ «Челябинская областная станция переливания крови», обследованных в соответствии с требованиями приказа Министерства здравоохранения РФ от 28 октября 2020 г. №1166н. Определены концентрации 20 протеиногенных аминокислот, а также орнитина и цитруллина.

Результаты. Зафиксированы изменения, демонстрирующие перестройку взаимосвязей между концентрациями циркулирующих аминокислот при псориазе; определены корреляции уровней аминокислот с рядом клинико-диагностических биохимических маркеров в группе пациентов с псориазом. Выявлено значимое повышение уровней цистеина, фенилаланина и лейцина при псориазе по сравнению с соответствующими показателями группы сравнения. Концентрации цистеина положительно коррелировали с уровнем мочевой кислоты. Повышенные уровни цистеина и лейцина демонстрировали связь с нарушениями пуринового и липидного обмена.

Выводы. Полученные данные свидетельствуют об изменениях в аминокислотном профиле при псориазе, часть из которых может быть ассоциирована с развитием коморбидных метаболических патологий.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):10-17
pages 10-17 views

Витамин В1 и его статус среди вегетарианцев и веганов

Ранджит Р., Гальченко А.В.

Аннотация

Витамин В1 – это водорастворимое вещество тиамин. Метаболически активная форма витамина В1 – тиаминдифосфат, также известный как тиаминпирофосфат. Тиаминдифосфат является коферментом в пируватдегидрогеназном комплексе, цикле Кребса. Таким образом, он принимает непосредственное участие в катаболизме. Помимо этого, витамин В1 задействован и в пентозофосфатном шунте, благодаря чему способствует синтезу нуклеотидов и их производных. Тиаминдифосфат участвует и в синтезе миелина, обмене аминокислот, метаболизме нейротрансмиттеров и гормонов. Есть свидетельства и его прямого регулирования активности ионных каналов.

Нехватка витамина В1 сказывается на всех органах и тканях, однако наиболее ранние проявления дефицита обнаруживаются в нервной системе. Для этого есть несколько причин. Во-первых, нервная ткань крайне зависима от окисления глюкозы, которое нарушается в случае недостаточности пируватдегидрогеназного комплекса. Во-вторых, нарушается продукция миелина. В-третьих, возникает дисбаланс нейромедиаторов. В-чевертых – большая активность трансмембранных ионообменных процессов в нервной ткани. Все это приводит к поражению центральной и периферической нервной системы и в тяжелых случаях развитию бери-бери или синдрома Вернике-Корсакова.

Развитие гипервитаминоза В1 – событие маловероятное. Гидрофильный тиаминдифосфат быстро экскретируется с мочой при повышении его сывороточных концентраций. Кроме того, поступление больших количеств тиамина с пищей значительно снижает его кишечную абсорбцию. Относительная безопасность тиамина позволяет использовать сверхвысокие его дозы в терапии хронической кластерной головной боли и некоторых нейродегенеративных заболеваний.

Тиамин относительно равномерно распределен в продуктах как животного, так и растительного происхождения. Наибольшие его концентрации отмечаются в оболочках зерновых, бобовых, семян и орехов. В результате этого, большинство исследований показывает, что потребление тиамина веганами выше, чем всеядными. В отношении статуса витамина В1 все не столь однозначно. К настоящему моменту по этой проблеме проведено не много исследований. Наиболее же осложняет ситуацию отсутствие единой принятой методологии оценки статуса витамина В1. Хотя большая часть работ свидетельствует о лучшей обеспеченности витамином В1 приверженцев растительных рационов, все же необходимы дальнейшие исследования и стандартизация методов.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):18-24
pages 18-24 views

Фармацевтическая химия

Изучение метрологических характеристик субстанций жирорастворимых витаминов путем межлабораторных сличительных испытаний

Сысуев Е.Б.

Аннотация

Актуальность. Рассмотрена возможность использования выделенных из природного сырья субстанций жирорастворимых витаминов ретинола пальмитата (витамин А), холекальциферола (витамин D3), токоферола-ацетета (витамин Е) для создания отечественных стандартных образцов утвержденного типа (ГСО). Применение ГСО в аналитической практике, а также в научных исследованиях позволяет обеспечивать точность и достоверность результатов эксперимента, а также прослеживаемость получения результата при выполнении анализов в рамках повторяемости и воспроизводимости (прецизионности). Затрагиваются вопросы, касающиеся получения и стандартизации отечественных фармацевтических субстанций, а также стандартизации и оценки соответствия готовой продукции фармацевтической отрасли и других отраслей народного хозяйства (пищевая отрасль, сельское хозяйство, парфюмерно-косметическая, индустрия производства товаров для детской практики и др.).

Цель работы – установить количественное содержание жирорастворимых витаминов A, D3, E, в полученных субстанциях, претендующих на статус стандартного образца (СО) с утверждённым типом, а также определить их стабильности и однородности посредством межлабораторных сличительных испытаний (МСИ).

Материал и методы. Оценку количественного содержания жирорастворимых витаминов в полученных субстанциях определяли методом ВЭЖХ в 6 аккредитованных аналитических лабораториях. Обработку результатов проводили посредством оценивания предоставленных данных на наличие выбросов и квазивыбросов по методу Кохрена, Граббса и Манделя.

Результаты. Проведенные исследования по программе сличения показали, что результаты количественного определения полученных витаминов находятся в пределах норм аттестуемой характеристики «Массовая доля витамина, %» по отношению к содержанию определяемой характеристики в референтных веществах импортного производства.

Выводы. Доказано, что полученные субстанции СО жирорастворимых витаминов A, E, D3 соответствуют нормативным требованиям по результатам межлабораторных сличений и могут быть рекомендованы для производства отечественных СО с утверждением их типа, а также можно считать, что процессы создания СО отечественного и импортного производства гармонизированы. Качество отечественных СО находится на идентичном уровне в отношении зарубежных СО, но каждый производится исключительно в правовом поле государства изготовителя и является легитимным на своей территории применения, что еще раз подтверждает высокую необходимость создания отечественной эталонной фармацевтической базы.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):25-31
pages 25-31 views

Стимулирующее действие продукта биодеструкции парацетамола на крапиву двудомную

Вихарева Е.В., Слабинская Е.В., Мишенина И.И., Рубцов Д.Ф., Рычкова М.И.

Аннотация

Актуальность. Поиск экологически безопасных способов переработки фармацевтических отходов для получения на их основе новых биологически активных соединений, в том числе фитостимулирующего действия, особенно актуален в последние годы в связи с глобальным фармацевтическим загрязнением водных объектов многих стран. Результаты ранее проведенных исследований показали, что продукт бактериальной деструкции парацетамола проявляет выраженные стимулирующие свойства в отношении лекарственных растений семейств подорожниковые, астровые, льняные, яснотковые и др.

Цель исследования – изучить влияние продукта биодеструкции парацетамола на морфометрические показатели, сухую биомассу и содержание биологически активных веществ в листьях крапивы двудомной (Urtica dioica L.) – лекарственного растения семейства крапивные (Urticaceae).

Материал и методы. В работе использовали продукт биодеструкции парацетамола, полученный на базе лаборатории алканотрофных микроорганизмов ПФИЦ УрО РАН (г. Пермь). Листья крапивы двудомной, собранные с растений, обработанных данным продуктом, использовали для определения биомассы гравиметрическим методом, морфометрических показателей, а также содержания суммы свободных органических кислот, оксикоричных кислот и аскорбиновой кислоты методами титриметрического анализа и спектрофотометрии. Водные и спиртовые извлечения из лекарственного растительного сырья получали по методикам Государственной фармакопеи XIV изд.

Результаты. Под влиянием продукта биодеструкции парацетамола морфометрические показатели – длина и ширина листьев крапивы двудомной увеличился на 115 и 66% соответственно, общий сбор биомассы листьев повысился на 40% по сравнению с контролем (водой). Прирост содержания суммы свободных органических кислот составил 18,5%, оксикоричных кислот – 6,8%, аскорбиновой кислоты – 12,5%.

Выводы. Продукт бактериальной деструкции парацетамола оказывает выраженное стимулирующее действие на крапиву двудомную.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):32-37
pages 32-37 views

Эколого-гигиеническая оценка качества цветков пижмы обыкновенной агро- и урбоценозов Воронежской области

Дьякова Н.А.

Аннотация

Введение. Известно, что при увеличении антропогенной нагрузки возможна индукция биосинтеза вторичных метаболитов, в частности, флавоноидов, выполняющих функцию антиоксидантов, что влияет на качество лекарственного растительного сырья.

Цель исследования – изучение взаимосвязи между накоплением тяжелых металлов и мышьяка и биологически активных веществ (БАВ) в цветках пижмы обыкновенной.

Материал и методы. Исследован 51 образец цветков пижмы обыкновенной. В образцах определено содержание тяжелых металлов и мышьяка по методике ОФС.1.2.2.2.0012.15 «Тяжелые металлы» на атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915МД (Люмекс, Россия), а также суммы флавоноидов и фенолкарбоновых кислот в пересчете на лютеолин по методике ФС.2.5.0031.15 «Пижмы обыкновенной цветки» на спектрофотометре СФ-2000 (ООО «ОКБ Спектр», Россия).

Результаты. Цветки пижмы способны избирательно концентрировать медь и цинк. Выявлено, что в цветках пижмы обыкновенной, собранных в агробиогеоценозах и урбоценозах, содержание флавоноидов и фенолкарбоновых кислот выше, чем в образцах из заповедных зон.

Выводы. При чрезмерном антропогенном воздействии отмечается угнетение антиоксидантной системы растения. Умеренное положительное влияние на накопление флавоноидов и фенолкарбоновых кислот оказал цинк. В условиях агробиоценозов умеренное положительное влияние на биосинтез флавоноидов и фенолкарбоновых кислот оказывают также медь, свинец, ртуть, кобальт, а умеренное отрицательное – никель.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):38-42
pages 38-42 views

Биоэлементология

Оценка содержания эссенциальных микроэлементов в траве цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.), произрастающего в Оренбургской области

Михайлова И.В., Иванова Е.В., Пупыкина К.А., Бондаренко А.И., Воронкова И.П., Винокурова Н.В.

Аннотация

Актуальность. Поиск новых растительных источников эссенциальных микроэлементов представляет интерес для многих исследователей. Перспективным источником микроэлементов является трава цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.). Актуальным является изучение содержания в растениях переходных микроэлементов IV периода, входящих в состав ферментных систем организма человека – Cu, Zn, Fe, Mn, Ni, Co, Cr.Накопление микроэлементов в растительном сырье может зависеть от их содержания в почве, от характера взаимодействия между микроэлементами, в этой связи остается актуальным изучение содержания эссенциальных микроэлементов в траве цикория обыкновенного, произрастающего на различных территориях Оренбургской области, а также в почве данных территорий.

Цель работы – оценить содержание эссенциальных микроэлементов в траве Cichorium intybus L., произрастающего в Тюльганском, Пономаревском, Бузулукском, Шарлыкском и Сакмарском районах Оренбургской области, и в почве данных районов.

Материал и методы. Объект исследования – трава Cichorium intybus L., собранная в июле 2021 г. в Центральном (Тюльганский, Сакмарский районы) и в Западном Оренбуржье (Пономаревский, Бузулукский, Шарлыкский районы).

Содержание микроэлементов в образцах определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Для статистической обработки использовали пакет прикладных программ Statistica 10.0 (StatSoft, Inc.).

Результаты. Анализ содержания эссенциальных микроэлементов в траве Cichorium intybus L. показал, что максимальное содержание Mn, Co и Cr отмечалось в траве цикория, собранного в Бузулукском районе, Cu и Zn – в сырье Шарлыкского района, Ni – в сырье Тюльганского района, Fe – в сырье Бузулукского и Тюльганского районов. Наибольшие концентрации Mn, Co, Fe, Zn и Cu выявлены в почве Бузулукского района, Ni и Cr – в почве Тюльганского района.

Вывод. Установленные различия в содержании эссенциальных микроэлементов в траве Cichorium imtybus L., собранного на территории Оренбургской области, могут быть обусловлены различиями в содержании этих микроэлементов в почве, явлениями антагонизма, синергизма и учтены при выборе сырья, содержащего наибольшие концентрации микроэлементов.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):43-47
pages 43-47 views

Вопросы экспериментальной биологии и медицины

Стресс-протективная активность комплексного средства при остром иммобилизационном стрессе

Шантанова Л.Н., Лубсандоржиева П.Б., Балдандоржиева М.В., Алексеева Э.А., Даргаева Т.Д.

Аннотация

Актуальность. Арсенал лекарственных средств традиционной тибетской медицины содержит несколько десятков прописей, называемых «бчуд-лены». Это многокомпонентные средства природного происхождения, оказывающие тонизирующее неспецифическое действие на организм человека. Представлен анализ одной из таких прописей под названием «Омолаживающий-35». На основе этой прописи разработано комплексное средство, в состав которого входит сырье 14 видов растений и хитозан в качестве источника минеральных веществ. Ранее было показано, что средство содержит тритерпеновые сапонины, флавоноиды, эфирные масла, дубильные вещества, полисахариды и др.

Цель работы – определение стресс-протективной активности комплексного средства при остром иммобилизационном стрессе.

Материал и методы. Экспериментальная работа проведена на белых крысах Wistar. В качестве модели острого стресса использовали иммобилизацию животных в положении на спине в течение 18 ч. Испытуемое средство вводили в виде отвара в течение 7 дней до стрессорного воздействия.

Результаты. Курсовое введение комплексного средства при остром иммобилизационном стрессе уменьшает выраженность признаков «триады Селье»: гипертрофия надпочеников снижается на 26%, инволюции тимуса и селезенки на 45 и 60% соответственно по сравнению с данными крыс контрольной группы. Его профилактическое введение предупреждает развитие грубых деструкций в слизистой оболочке желудка в виде эрозий и полосовидных язв. На фоне введения комплексного средства отмечается двукратное снижение концентрации ТБК-активных продуктов, повышение активности супероксиддисмутазы в 4 раза, каталазы на 30%, а также увеличение содержания восстановленного глутатиона на 30% по сравнению с данными в контроле.

Выводы. Комплексное средство при профилактическом введении на фоне острого иммобилизационного стресса оказывает стресс-протективное действие. Молекулярно-клеточные механизмы его антистрессорного действия связаны с ингибированием процессов свободно-радикального окисления и повышением активности эндогенной антиоксидантной системы.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):48-52
pages 48-52 views

Антиоксидантная активность и энергопротективное действие экстракта Hedysarum alpinum L. при остром CCL4-индуцированном гепатите

Торопова А.А., Матыпов Б.Д., Николаев С.М., Самбуева З.Г., Ерентуева А.Ю.

Аннотация

Актуальность. На течение физиологических процессов в норме оказывает значительное влияние про- и антиоксидантный, а также энергетический статус организма. В печени биохимические нарушения в функционировании данных систем способствуют развитию или усугубляют течение патологических состояний, таких как хронический гепатит, желчнокаменная болезнь, хронический холецистит и т.д. В этой связи оценка влияния изучаемых средств растительного происхождения, оказывающих гепатопротекторное действие на энергетический метаболизм и состояние антиоксидантной системы организма при экспериментальных патологических процессах, по-прежнему актуальна.

Цель работы – оценить влияние экстракта сухого Hedysarum alpinum L. на антиоксидантный статус и энергетический метаболизм при остром CCl4-индуцированном гепатите у белых крыс.

Материал и методы. Исследования выполнены на белых крысах Вистар. Острый тетрахлорметановый гепатит вызывали подкожным введением 50%-ного масляного раствора ССl4, в течение четырех дней в дозе 1,0 мл/кг. Экстракт сухой H. alpinum вводили per os животным в дозах 100 и 200 мг/кг. На 7-е и 14-е сутки эксперимента проводили оценку энергетического метаболизма и антиоксидантного статуса печени. Определяли содержание АТФ, лактата, пирувата, восстановленного глутатиона (ВГ), концентрацию малонового диальдегида (МДА), активность каталазы, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, супероксиддисмутазы (СОД) в гомогенате печени. Антирадикальную активность оценивали в условиях in vitro по способности исследуемого средства связывать стабильный радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH˙) и катион-радикал 2,2'-азино-бис (3-этил-бензотиазолин-6-сульфокислоты) диаммониевой соли (ABTS˙+).

Результаты. Экстракт H. alpinum при введении в дозах 100 и 200 мг/кг на фоне острого ССl4-индуцированного гепатита способствует повышению активности каталазы, СОД, глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, концентрации ВГ и содержания АТФ в ткани печени, а также снижает содержание МДА, лактата и соотношение лактат/пируват по сравнению с контролем. Наиболее выраженная антиоксидантная активность и энергопротективное действие экстракт сухой H. alpinum проявляет в дозе 200 мг/кг. В условиях in vitro экстракт сухой H. alpinum характеризуется выраженной радикал-связывающей активностью в отношении DPPH˙ и ABTS˙+ (IC50DPPH˙=25,1 мкг/мл; IC50ABTS˙+=47,1 мкг/мл), что обусловлено высоким содержанием в его составе фенольных соединений (2-С-β-D-глюко-пиранозил-1,3,6,7-тетраоксиксантон, рутин, катехины, ксантоны), флавонолов и полисахаридов.

Выводы. Экстракт сухой H. alpinum в дозах 100 и 200 мг/кг снижает интенсивность развития окислительного стресса и корригирует состояние энергетического метаболизма в печени при остром ССl4-индуцированном гепатите, проявляя выраженное антиоксидантное, антирадикальное и энергопротективное действие.

Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2023;26(5):53-59
pages 53-59 views