Effect of intragastrically injection of phytoecdysteroids on some indicators of hormonal status in rats

AbstractThe experiment in vivo in growing male Wistar rats was carried out. The animals of the experimental 2–4 groups were daily intragastrically injected water solutions of the dried extract from the leaves of Seratulla coronata L. in volume of 1,0 ml, containing 2, 20 and 50 mg of phytoecdysteroids per kg of animal weight, accordingly. Animals of control group were daily injected 1,0 ml of water. The content of phytoecdysteroids in the dry extract was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC). The concentration of the sum of phytoecdysteroids in dry extract was 6,15%, 66% of which was 20-hydroxyecdysone and 23% was 25S-inokosteron. On the 15th day animals were taken out of the experiment by the decapitation. The content of corticosterone, prostaglandin E2 and beta-endorphin in rat blood plasma were determined by ELISA test. The pathological – anatomical analysis and weighing of the liver did not reveal any adverse changes of this organ in the animals of all groups. The average concentration of blood plasma corticosterone reduced with increasing of the dose of the extract injected to the animals, reaching significant differences relative to the control group (60,9±9,4 ng/ml) for 3 and 4 groups (22,7±6,6 and 17,6±7,3 ng/ml, accordingly). Beta-endorphin and prostaglandin E2 levels did not differ. The ratio of the mediator of stress (corticosterone) and inhibitors of stress (beta-endorphin and prostaglandin E2) has been calculated. A monotonic decrease of corticosterone/beta-endorphin and corticosterone/prostaglandin E2 ratio has been found with extract dose increasing. Taken together the results of determination of biochemical parameters of the general adaptation syndrome the dose-dependent stress-protective effect of Seratulla coronata L extract has been demonstrated.

Keywords:stress-system, general adaptation syndrome, adaptogene, phytoecdysteroids, corticosterone

Вопр. питания. - 2013. - № 4. - С. 22-26.

Повышенная устойчивость организма к неблагоприятным воздействиям различной природы, определяемая как высокий адаптационный потенциал [4] или состояние неспецифически повышенной сопротивляемости (СНПС) [14], оказывает регулирующее воздействие и оптимизирует развитие общего адаптационного синдрома (ОАС) [3].

Достижение организмом высокой адаптационной способности предполагает наряду с его адекватным обеспечением основными нутриентами поступление с пищей минорных биологически активных соединений [11].

Еще в 1950-1960-х гг. было установлено, что достаточно быстрое достижение СНПС может быть достигнуто путем поступления в организм целого ряда различных соединений природного или искусственного происхождения, получивших в отечественной научной литературе общее название адаптогенов. Некоторые фитоадаптогены обнаружены не только в лекарственных, но и в пищевых растениях, то есть они могут рассматриваться как минорные компоненты пищи. Фитоэкдистероид 20-гидроксиэкдизон (20Е), обладающий адаптогенным действием, был выделен из левзеи сафлоровидной, серпухи венценосной, а также шпината [2, 10]. Этот фитоэкдистероид входит в состав субстанции "Серпистен", которая представляет собой смесь 20-гидроксиэкдизона и 25S-инокостерона в соотношении 8:1 и составляет основу нескольких биологически активных добавок к пище [6]. Комплексные физиолого-биохимические исследования, выявившие многочисленные фармакологические эффекты при пероральном поступлении "Серпистена" в организм лабораторных животных, представлены в ряде научных публикаций [1, 6, 7]. Анализ современной отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о перспективе использования этих соединений в диетическом (профилактическом и лечебном) питании и специализированном питании спортсменов [1, 2, 8, 13, 15].

В данном сообщении представлены результаты экспериментальных исследований на крысах, у которых определялись некоторые биохимические показатели, характеризующие развитие ОАС при многократном внутрижелудочном введении животным раствора экстракта высушенных листьев экдистероидсодержащего растения серпухи венценосной.

Материал и методы

Половозрелые крысы-самцы Вистар (26 животных), полученные из питомника "Столбовая", после 7-дневного карантина были взвешены и разделены на 4 группы. Средние значения исходной массы тела животных контрольной (1-я группа) и 3 опытных групп (2-4-я) перед началом эксперимента достоверно не отличались и составили соответственно 175,9±3,7, 176,6±4,6, 176,0±5,2 и 178,9±5,2 г. Животные всех групп получали на протяжении всего эксперимента стандартный общевиварный рацион [9].

Водный экстракт растения серпухи венценосной (Seratulla coronata L.) получали следующим образом: измельченные высушенные листья растения смешивали с водой в соотношении 1:20 и настаивали в течение 40 мин на кипящей водяной бане, отделяли супернатант центрифугированием и лиофильно высушивали. Содержание фитоэкдистероидов - 20-гидроксиэкдизона (20Е) и 25S-инокостерона - в полученном сухом экстракте определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [12]. Концентрация суммы фитоэкдистероидов в сухом экстракте составила 6,15%, из них 66% приходилось на 20-гидроксиэкдизон и 23% на 25S-инокостерон, мажорные экдистероиды этого растения.

Животным 2-4-й опытных групп ежедневно внутрижелудочно через зонд вводили водные растворы экстракта в объеме 1,0 мл, содержащие соответственно 2, 20 и 50 мг фитоэкдистероидов на кг массы тела животного. Животным контрольной группы ежедневно внутрижелудочно вводили 1,0 мл воды. Общая продолжительность эксперимента составила 14 дней. Крыс ежедневно осматривали и через день взвешивали. Животных выводили из эксперимента декапитацией под легким эфирным наркозом, кровь отбирали в пробирки с предварительно добавленным раствором Трилона Б (1,25%, 400 мкл), которые сразу помещали в холодильник при t=4 °С. В этот же день кровь центрифугировали при t=4 °С в течение 25 мин при 3000 об/мин на центрифуге J-6B ("Beckman", Австрия), отбирали плазму крови, которую хранили при t=-20 °С не более 4 нед.

В плазме крови иммуноферментным методом с использованием коммерческих наборов определяли содержание кортикостерона (набор Corticosterone EIA kit, Immunodiagnostic System, Великобритания), простагландина Е 2 (набор Rat Prostaglandin E2 (PGE2) ELISA Kit,CUSABIO, Китай) и бета-эндорфина (набор Peptide Enzyme immunoassay (EIA) kit, Peninsula lab.immunoassay, США).

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ SPSS Statistics 20, используя непараметрический ранговый критерий Манна-Уитни и критерий Стьюдента.

Результаты и обсуждение

В табл. 1 приведены данные о прибавке массы тела животных за 14 сут эксперимента, а также результаты определения кортикостерона, простагландина Е 2 и бета-эндорфина в плазме крови животных по окончании эксперимента.

Относительная прибавка не имела скольконибудь выраженных отличий для крыс, получавших по 2 и 50 мг фитоэкдистероидов на 1 кг массы тела, и животных контрольной группы. Этот же показатель у крыс, получавших ежесуточно 20 мг тестируемого адаптогена, был достоверно ниже по сравнению с животными вышеназванных групп. Интерпретация данного наблюдения в рамках представленного сообщения затруднена и требует дополнительного исследования. Визуальная оценка при патологоанатомическом вскрытии и взвешивание печени не выявила каких-либо неблагоприятных изменений этого органа у животных всех групп.



Среднее содержание кортикостерона в плазме крови монотонно снижалось с возрастанием дозы вводимого животным экстракта, достигая достоверных различий по отношению к контролю для 3-й и 4-й групп. В процессе проведения эксперимента ежедневное внутрижелудочное зондовое введение крысам раствора экстракта, содержащего адаптогенные субстанции, или воды (контрольная группа) представляло для животных определенное стрессорное воздействие. Таким образом, прием тестируемого экстракта ограничивал характерное для ОАС увеличение в крови крыс глюкокортикоида кортикостерона. Снижение содержания в крови кортикостерона при поступлении в организм животного фитоэкдистероидов, структурно подобных этому эндогенному стрессорному медиатору, по-видимому, указывает на торможение стрессорного воздействия. Определение содержания в крови бета-эндорфина - нейропептида, рассматриваемого некоторыми авторами в качестве возможного информативного показателя адаптабельности организма [5, 11], не выявило в нашем исследовании достоверных различий этого показателя между группами животных.

Среднее содержание простагландина Е2 в крови также достоверно не различалось для животных опытных и контрольной групп.

Как известно, при достаточно длительном стрессорном воздействии нельзя исключать формирования стадии истощения, характеризующейся нарушениями гормонального баланса и тканевого обмена веществ, что может потребовать определенной фармакологической коррекции [14]. Роль такого своеобразного корректора, по-видимому, могут играть растительные адаптогены в составе экстракта, влияя на соотношение медиатора стресса кортикостерона и ингибиторов стресса бета-эндорфина и простагландина Е2 . Эти соотношения, рассчитанные на основе вышеприведенных данных в условных единицах, представлены на рисунке.

Что касается баланса между уровнями кортикостерона и бета-эндорфина - опиоидного пептида, продуцируемого опиоидэргической системой, которая является одной из основных центральных стресс-лимитирующих систем, максимальное соотношение кортикостерон/бета-эндорфин имело место для крыс контрольной группы и значительно превосходило соответствующие показатели для животных всех 3 опытных групп. Монотонное снижение с возрастанием потребляемой дозы экстракта было установлено и для соотношения кортикостерон/простагландин Е 2 . Таким образом, рассчитанные соотношения, характеризующие выраженность метаболических изменений в ответ на стрессорное воздействие, свидетельствовали об относительном усилении функционирования стресс-лимитирующих систем при введении лабораторным животным экстракта, содержащего фитоэкдистероиды.

Взятые в совокупности результаты определения биохимических показателей протекания общего адаптационного синдрома подтвердили стресс-протекторное действие экстракта Seratulla coronata L., главным действующим началом которого являются 20-гидроксиэкдизон и 25S-инокостерон.

В плане возможных перспектив профилактического использования в составе БАД и специализированных пищевых продуктов представляется необходимым проведение на первом этапе наряду с токсиколого-гигиеническими исследованиями экспериментальной оценки биологического действия экстракта серпухи венценосной у интактных животных. Изучение изменений в организме лабораторных животных, подготавливающих соответствующий фон, который позволяет ограничивать формирование стадии истощения при стрессорном воздействии, требует дальнейшего исследования.

Исследования выполнены при частичной финансовой поддержке программы президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине" (проект № 12-П-4-1023: "Научные основы создания адаптогеннных и геропротекторных средств растительного происхождения").

Литература

1. Андреева Л.И., Бойкова А.А., Быкова А.А. и др. // Теоретическая и прикладная экология. - 2012. - № 1. - С. 36-43.

2. Володин В.В., Матаев С.И. // Вестн. биотехнологии. - 2011. - Т. 7, № 2. - С. 52-59.

3. Кириллов О.И. Материалы научного совещания по вопросам фармакологической регуляции остаточной резистентности. - Л., 1963. - С. 43-44.

4. Лазарев, Н.В., Люблина Е.И., Розин М.А. // Пат. физиол. - 1959. - Т. 3, № 2. - С. 16-21.

5. Лишманов Ю.Б. // Бюл. экспер. биол. - 1987. - № 4. - С. 422-424.

6. Патент № 2375071, Россия, МПК А61К 36/28. Антиагрегационное и стресс-лимитирующее средство / В.В. Володин, Н.Б. Петрова, Н.А. Мойсеенко, С.О. Володина; № 2008144160/15; заявл. 6.11.2008; опубл.10.12.2009. Бюл. № 34.

7. Петрова Н.Б., Володин В.В. // Теорет. и приклад. экология. - 2012. - № 1. - С. 48-54.

8. Сыров В.Н., Шахмурова Г.А., Хушбактова З.А. и др. // Там же. - 2012. - № 1. - С. 13-17.

9. Тышко Н.В., Жминченко В.М., Пашорина В.А. и др. // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 5. - С. 30-38.

10. Фитоэкдистероиды / Под ред. В.В. Володина. - СПб.: Наука, 2003. - 293 с.

11. Яременко К.В. Оптимальное состояние организма и адаптогены. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2008. - С. 129.

12. Aline R. Zimmer, Fernanda Bruxel // J. Pharm. Biomed. Anal. - 2006. - Vol. 40. - P. 450-453.

13. Gorelick-Feldman J. Phytoecdysteroids. Understanding teier anabolic activity. Dissertation. - New Brunswick, New Jersey, 2009. - 143 p.

14. Selye H. // Nature. - 1936. - Vol. 3479. - P. 32.

15. Stopka P., Stancl J., Slama K. // Acta Soc. Zoo. Bohem. - 1999. - Vol. 63. - Р. 367-378.