Регистрация / Вход
Прислать материал

«Антиоксидантная активность растительных алкалоидов глауцина и дес-глауцина в биолюминесцентной тест-системе (in vivo) и в реакции с ДФПГ»

Сведения об участнике
ФИО
Хизриева Салима Салимовна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Химия и химические технологии
Раздел области наук
Химическая технология. Химическая промышленность
Тема
«Антиоксидантная активность растительных алкалоидов глауцина и дес-глауцина в биолюминесцентной тест-системе (in vivo) и в реакции с ДФПГ»
Резюме
На основании результатов биолюминесцентного анализа и теста с ДФПГ показано, что методика трансформации модельного апорфинового алкалоида - глауцина в его фенантреновый изомер с использованием среды субкритической воды, позволяет получить дес-глауцин, антиоксидантные свойства которого многократно превышают активность глауцина. Предлагаемый подход может быть с успехом использован для получения редко встречающихся в природе растительных фенантреновых алкалоидов и их производных из алкалоидов апорфинового ряда, а также определению их антиоксидантных свойств и биологической активности с целью создания новых фармацевтических субстанций.
Ключевые слова
глауцин, дес-глауцин, субкритическая вода, биолюминесценция, ДФПГ, антиоксидантная активность
Цели и задачи
Цель работы - изучение антиоксидантной активности апорфинового алкалоида глауцина и полученного в субкритической воде фенантренового алкалоида - дес-глауцина.
Для реализации цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние глауцина и дес-глауцина на кинетику биолюминесценции генетически модифицированного штамма E. coli MG1655 (pKatG-lux).
2. Изучить влияние глауцина и дес-глауцина на индукцию биолюминесценции штамма E. coli MG1655 (pKatG-lux) в условиях окислительного стресса, индуцированного Н2О2.
3. Изучить активность глауцина и дес-глауцина в антирадикальной реакции с ДФПГ с использованием спектрофотометрии.
4. Провести сравнение антиоксидантной активности апорфинового алкалоида глауцина и полученного в среде субкритической воды фенантренового алкалоида - дес-глауцина.
Введение

В настоящее время растет число исследований физико-химических и биологических свойств вторичных растительных метаболитов высших растений, широко используемых в народной медицине, к которым относится и семейство апорфиновых алкалоидов (глауцин, болдин). Фенантреновые алкалоиды обладают, как правило, более высокими показателями биологической активности, в том числе мощными антиоксидантными свойствами, но в природе представлены значительно слабее, чем их апорфиновые аналоги, что ограничивает их использование в лечебной практике. В этой связи весьма актуальным представляется поиск методов для получения новых субстанций на основе фенантреновых алкалоидов из их апорфиновых аналогов и изучение их антиоксидантных свойств.

 

Методы и материалы

Для получения фенантренового алкалоида дес-глауцина (д-ГЛ) использовали метод, разработанный в НИИ ФОХ ЮФУ. Дес-глауцин получен  в среде субкритической воды (t=220оC) в результате реакции изомеризации глауцина (ГЛ). Антиоксидантную активность алкалоидов изучали in vivo биолюминесцентным методом и в антирадикальной реакции с ДФПГ (1,1-дифенил-2-пикрилгидразила). Для анализа биологического действия и антиоксидантных свойств ГЛ и д-ГЛ использовали биолюминесцентный штамм E. сoli MG1655 (pKatG-lux), содержащий стрессовый промотор, специфичный к окислительному стрессу, индуцированному Н2О2. Принцип метода состоит в определении способности вещества подавлять токсичность перекиси водорода в SOS-lux тесте. Оценивали влияние алкалоидов на фактор индукции биолюминесценции в условиях окислительного стресса и протекторную (антиоксидантную) активность. Активность глауцина и дес-глауцина изучена в реакции с ДФПГ, которая является одним из наиболее известных и точных методов определения антиоксидантной активности модельных соединений. При смешивании растворов ДФПГ и вещества, обладающего антиоксидантными свойствами, ДФПГ восстанавливается и переходит в стабильную нерадикальную форму, процесс восстановления сопровождается изменением цвета раствора и уменьшением оптической плотности в области 517 нм. Спектры поглощения ГЛ и д-ГЛ имеют нулевое поглощение в области 517 нм и позволяют анализировать изменение в спектре поглощения ДФПГ без дополнительной корректировки.

Описание и обсуждение результатов

Антиоксидантную активность апорфинового алкалоида глауцина (ГЛ) и фенантренового алкалоида дес-глауцина (д-ГЛ), синтезированного в среде субкритической воды, изучали биолюминесцентным методом и в антирадикальной реакции с ДФПГ.

Изучено влияние ГЛ и д-ГЛ на кинетику биолюминесценции штамма E. coli MG1655 (pKatG-lux) в отсутствии окислительного стресса (без добавления Н2О2). Результаты демонстрируют отсутствие каких-либо токсических эффектов исследованных алкалоидов в отношении биолюминесценции штамма E. coli MG1655 (pKatG-lux) в концентрациях от 1 мкМ до 0.8 мМ.

In vivo антиоксидантную активность алкалоидов оценивали по снижению индукции биолюминесценции штамма E. coli MG1655 (pKatG-lux), вызванной обработкой бактерий Н2О2. При добавлении алкалоида, как ГЛ, так и д-ГЛ, зарегистрировали уменьшение фактора индукции биолюминесценции, что свидетельствует о снижении токсического действия Н2О2 на бактериальные клетки. Показатели антиоксидантной активности, определенные в биолюминесцентном тесте, в случае д-ГЛ были значительно выше, чем для изомера – ГЛ. Так, при концентрации д-ГЛ 0,2 мМ величина протекторной активности составила 86%, в то время как для ГЛ при этой же концентрации в 9,5 раз ниже - 9,3 %. Для фенантренового алкалоида д-ГЛ, полученного в среде субкритической воды зарегистрированы достаточно высокие значения антиоксидантной активности по сравнению с другими, ранее изученными антиоксидантами (аскорбата - 49 %, урата - 66 %, аллантоина - 93 %).

Антирадикальную активность ГЛ и д-ГЛ изучали в реакции с ДФПГ в этаноле. В реакции с ДФПГ поведение ГЛ и д-ГЛ сильно отличаются. Дес-глауцин (1 мМ) реагирует с ДФПГ  на много быстрее, приводя к снижению оптической плотности ДФПГ на 83 % за 5 минут реакции, в то время как глауцин всего на 6 %. Влияние дес-глауцина также сопровождается большими изменениями в спектре поглощения ДФПГ и эффект увеличивается с ростом концентрации алкалоида. Установлено «эффективное содержание» алкалоида (EC50), которое необходимо для уменьшения количества свободных радикалов ДФПГ в 2 раза. Величина EC50 для д-ГЛ составила 0,3 мМ, для ГЛ - 5,3 мМ.  Результаты исследований показали, что методика трансформации модельного апорфинового алкалоида - ГЛ в его фенантреновый изомер с использованием среды субкритической воды, позволяет получить д-ГЛ, антиоксидантные свойства которого многократно превышают активность ГЛ и открывают перспективы использования д-ГЛ в качестве дополнительной неферментативной  антиоксидантной системы для защиты живых организмов в условиях окислительного стресса.

Предлагаемый подход может быть с успехом использован для получения редко встречающихся в природе растительных фенантреновых алкалоидов и их производных из широко представленных в растительном мире алкалоидов апорфинового ряда, а также определению их антиоксидантных свойств и биологической активности.

Используемые источники
1. Borisenko S.N., Bicherov A. V., Pavlyuk O. V., Rudnev M.I., Borisenko N.I., Vetrova E.V. and all. // Russian Journal of Physical Chemistry B. - 2009. - V.3. - № 8. - P. 1131-1133.
2. Spasova M. and all. // Advances in experimental medicine and biology. – 2009. – V. 611.- P. 267-268.
3. Bauerova K., Bezek S. // Gen PhysiolBiophys. – 1999. – V.18. P. 15—20.
4. Zavilgelsky G.B. and all. // Mutation Research. - 2007. - V.634. - P. 172–176.
5. Ben-Israel O. and all. // Appl. Environ. Microbiol. – 1998. – V.64. – P. 4346–4352.
6. Чистяков В.А. и др. // Биохимия.- 2012.- Т. 77. - № 7. - С. 932 – 935.
7. Karadag A. and all. Review of Methods to Determine Antioxidant Capacities // Food Anal. Methods. – 2009. – V.2. – P. 41–60.
8. Sharma O. P., Bhat T. K. // Food Chemistry 113 (2009) 1202–1205.
9. Сазыкина, М.А. Генотоксичность донных отложений р. Дон (2001-2007 гг.) // Водные ресурсы. – 2012. – Т. 39. – № 1. – С. 92.
Information about the project
Surname Name
Khizrieva Salima
Project title
“Study of antioxidant activity of plant alkaloids of glaucine and des-glaucine with using a bioluminescent assay system (in vivo) and in the reaction with DPPH”
Summary of the project
The results of bioluminescence assay and a DPPH test demonstrated that the method of transformation model aporphine alkaloid - glaucine to phenanthrene isomer in medium of subcritical water provides antioxidant activity of des-glaucine (seco-glaucine), which is many times higher than that of glaucine. The proposed approach can be successfully used for production rare phenanthrene derivatives alkaloids from alkaloids aporphine series, as well as the determination of their antioxidant properties and biological activity to develop new pharmaceutical substances.
Keywords
glaucine, des-glaucine, subcritical water, bioluminescence, DPPH, antioxidant activity