2025 год № 4

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Рак продолжает оставаться одной из наиболее значимых медико-социальных проблем современности [2]. По данным Всемирной организации здравоохранения, онкологические заболевания занимают второе место в мире среди причин смертности, ежегодно унося жизни миллионов людей. Например, в 2020 году было зарегистрировано около 10 млн случаев смерти от рака, а, согласно прогнозам, к 2030 году этот показатель может возрасти до 13 млн [5, 9].

К развитию онкологических заболеваний приводит множество факторов, одним из значимых является окислительный стресс [5]. Под окислительным стрессом понимают состояние, возникающее в результате дисбаланса между образованием и нейтрализацией свободных радикалов. Их избыток интенсифицирует окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот, что, в свою очередь, провоцирует повреждения и мутации ДНК, способствуя тем самым инициации и прогрессированию канцерогенеза [1, 4]. Внутренняя антиоксидантная система организма не всегда способна компенсировать повышенное образование свободных радикалов, вызванное такими факторами, как загрязнение окружающей среды, хронический стресс, курение или воздействие ионизирующего излучения. В связи с этим возникает необходимость в дополнительном поступлении природных антиоксидантов, которые в значительных количествах содержатся во многих лекарственных растениях, включая посконник Линдлея [5, 11].

Посконник Линдлея (Eupatorium lindleyanum) - лекарственное растение семейства Астровые (Asteraceae), нашедшее широкое применение в традиционной китайской медицине в качестве средства для лечения астмы и бронхита, а также для облегчения кашля и разжижения мокроты [6, 12]. Химический состав растения включает свыше 100 биологически активных веществ (БАВ), среди которых основными группами являются флавоноиды и терпены [7, 13]. Современные исследования подтверждают, что активные компоненты посконника проявляют широкий спектр фармакологической активности, в том числе противовоспалительную, антибактериальную, противогрибковую и цитотоксическую [7, 8]. Указанные свойства позволяют рассматривать данное растение как перспективный источник БАВ для создания новых лекарственных препаратов.

Цель работы - провести сравнительный анализ методов экстракции и антиоксидантной активности растительных экстрактов из травы Посконника Линдлея

Материалы и методы

Исходное растительное сырье представляло собой траву посконника Линдлея, заготовленную в осенний период (сентябрь 2024 г.) в окрестностях пос. Трудовое (Приморский край). После сбора сырье подвергали высушиванию с последующим измельчением до размера частиц не более (7 мм). Из подготовленного материала получали экстракты с применением ряда методов: ультразвуковой экстракции, реперколяции и рефлюкс-экстракции.

Ультразвуковую экстракцию проводили в течение 1 часа 20 минут при температуре 40°C, используя соотношение сырья и экстрагента 1:4 (масса/объем).

Экстракцию методом реперколяции осуществляли с использованием батареи из трех перколяторов, в каждый из которых помещали по 7,0 г измельченного сырья. На первом этапе экстрагент заливали в головной перколятор до уровня "зеркала" и настаивали в течение суток для достижения максимального извлечения биологически активных веществ. После настаивания полученную вытяжку сливали и последовательно пропускали через всю батарею для получения первичной вытяжки. На следующем этапе головной перколятор вновь заполняли свежим экстрагентом, повторяя всю последовательность действий для получения вторичной вытяжки. Обе вытяжки объединяли, фильтровали для удаления остатков сырья и использовали в эксперименте.

Рефлюкс-экстракцию проводили при соотношении сырье-экстрагент 1:15 (масса/объем). Измельченное сырье помещали в коническую колбу, заливали рассчитанным объемом экстрагента - 40% или 90% этиловым спиртом - и присоединяли к системе с обратным холодильником. Колбу кипятили на водяной бане в течение 2 часов, после чего ее содержимое охлаждали и фильтровали через двойной слой марли для последующего анализа.

Для определения содержания экстрактивных веществ 1,0 мл каждого полученного экстракта помещали в предварительно высушенную при 100-105°C до постоянной массы фарфоровую чашку (взвешивание проводили с точностью до 0,0001 г). Раствор выпаривали досуха на водяной бане, а сухой остаток дополнительно высушивали в сушильном шкафу в течение 2 часов. Чашку охлаждали в эксикаторе в течение 30 минут, после чего проводили взвешивание и расчет массы сухого остатка по формуле (1).

где.

m₁ - масса фарфоровой чашки с сухим остатком, г ;

m₀- масса фарфоровой чашки, г;

V- объем взятой пробы, мл.

Антиоксидантную активность полученных экстрактов оценивали in vitro с использованием комплекса методов.

Для определения общего фенольного содержания применяли метод Фолина-Чиокальте. В данном методе к аликвоте исследуемого экстракта (50 мкл) добавляли реагент Фолина-Чиокальте (200 мкл) и тщательно перемешивали. Спустя (30 секунд) к смеси приливали (500 мкл) 10% раствора карбоната натрия и (2,25 мл) дистиллированной воды, после чего образцы инкубировали в темноте при комнатной температуре в течение (2 часов). Измерение оптической плотности проводили при длине волны (765 нм) в кювете с толщиной слоя (10 мм), используя в качестве раствора сравнения очищенную воду. Количественный расчет содержания фенольных соединений выполняли на основе калибровочного графика, построенного для серии разведений галловой кислоты.

Способность экстрактов нейтрализовывать высокореакционные гидроксильные радикалы исследовали в тесте на их связывание. Для этого к (250 мкл) исследуемого экстракта добавляли (1 мл) 0,1 М раствора сульфата железа, (1 мл) 1 М раствора пероксида водорода и (750 мкл) дистиллированной воды. Полученную смесь инкубировали в термостате при температуре (37°C) в течение (30 минут), после чего измеряли оптическую плотность при длине волны (532 нм). Контрольная проба состояла из (1 мл) 0,1 М раствора сульфата железа, (1 мл) 1 М раствора пероксида водорода и (1 мл) воды. Антиоксидантную активность в данном тесте рассчитывали по калибровочному графику, построенному для аскорбиновой кислоты

Обсуждение результатов

На первом этапе исследований проведена сравнительная оценка эффективности различных методов экстракции биологически активных веществ из травы посконника Линдлея. В качестве критерия эффективности использовали количественный выход экстрактивных веществ, который определяли гравиметрически по массе сухого остатка после упаривания полученных вытяжек. Согласно полученным результатам, максимальный выход отмечен при использовании метода циркуляционной экстракции (18,5%), в то время как метод мацерации позволил извлечь 16,2%, а метод перколяции - 15,8% целевых веществ (табл.1).

Согласно полученным данным, наибольшее содержание экстрактивных веществ было зафиксировано в образце № 4, где этот показатель достиг 1,64%. Наблюдаемое превосходство объясняется ключевым принципом метода реперколяции, который заключается в создании максимальной разности концентраций между ступенями экстракции. Циркуляция экстрагента в батарее перколяторов обеспечивает наиболее полное истощение сырья по сравнению с другими способами экстракции [3].

На втором месте по эффективности оказалась методика рефлюкс-экстракции. При этом ключевым фактором, влияющим на результативность данного метода, является природа экстрагента. Проведенные исследования показали, что использование 40% этанола обеспечивает выход экстрактивных веществ на уровне 1,44%, тогда как применение 90% этанола позволяет достичь показателя лишь 0,69%. Таким образом, 40% этиловый спирт был идентифицирован в качестве оптимального растворителя для рефлюкс-экстракции биологически активных веществ из сырья посконника Линдлея.

На следующем этапе исследования антиоксидантную активность полученных экстрактов оценивали с использованием двух методов: метода Фолина-Чиокальте и теста на связывание гидроксильных радикалов. Количественные результаты определения антиоксидантной активности представлены в табл. 2.

Согласно данным таблицы 2, наблюдается увеличение суммарного содержания фенольных соединений в ряду образцов: №2 < №1 < №3 < №4, что подтверждает эффективность метода реперколяции для извлечения ключевых природных антиоксидантов, представленных в растительном сырье дубильными веществами и флавоноидами. Ультразвуковой метод экстракции также продемонстрировал удовлетворительный результат, поскольку разница в содержании целевых соединений по сравнению с экстрактом реперколяции составила лишь 1,7 раза.

В ходе теста на связывание гидроксильного радикала были получены противоположные результаты. Наибольшую активность в данном тесте проявили образцы №1 и №2, полученные методом рефлюкс-экстракции, тогда как экстракт, приготовленный методом реперколяции, продемонстрировал наименьшую активность. Объяснением этому может служить более эффективное извлечение при рефлюкс-экстракции определенных групп биологически активных веществ, которые вносят вклад в антиоксидантный потенциал и чьи механизмы действия отличаются от учтенных в данном тесте. В частности, имеются данные о выраженных антиоксидантных свойствах сесквитерпеновых лактонов, относящихся к классу терпенов и являющихся основными компонентами посконника [10].

Заключение

Проведенное исследование позволило установить, что реперколяция выступает оптимальным методом экстракции, обеспечивающим максимальную степень извлечения широкого спектра биологически активных веществ. Среди них особый интерес представляют соединения фенольной природы, известные своими защитными свойствами в отношении свободных радикалов. Эксперименты in vitro по оценке антиоксидантного потенциала полученных растительных экстрактов выявили у них антирадикальную активность различной силы, при этом наиболее значительный показатель был зафиксирован для экстрактов, полученных методом рефлюкс-экстракции. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования посконника Линдлея в качестве источника природных антиоксидантов для разработки лекарственных средств, направленных на подавление окислительного стресса и профилактику онкологических заболеваний.

Финансирование: исследование не получало внешнего финансирования.

Заявление о конфликте интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов: все авторы внесли эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Список литературы

1. 1. Вострикова С.М., Гринев А.Б., Гогвадзе В.Г. Активные формы кислорода и антиоксиданты в канцерогенезе и терапии опухолей / С.М. Вострикова, А.Б. Гринев, В.Г. Гогвадзе // Биохимия. - 2020. - Т. 85. № 10. - С. 1474-1488.
2. 2. Голивец Т.П., Коваленко Б.С. Анализ мировых и российских тенденций онкологической заболеваемости в XXI веке / Т.П. Голивец, Б.С. Коваленко // Научный результат. Серия медицина и фармация - 2015. - Т. 1. № 4(6). - С. 79-86.
3. 3. Дубашинская Н.В., Хишова О.М., Шимко О.М. Характеристика способов получения экстрактов и их стандартизация (часть ІІ) / Н.В. Дубашинская, О.М. Хишова, О.М. Шимко // Вестник фармации. - 2007. №2(36). - С. 70-79.
4. 4. Москаленко А.М., Лукьянчук О.В., Бадюк Н.С., Васюк В.Л., Гоженк А.И. Оксидативный стресс при опухолях / А.М. Москаленко, О.В. Лукьянчук, Н.С. Бадюк, В.Л. Васюк, А.И. Гоженко // Вісник морської медицини. - 2019. №4(85). -
5. 5. С. 134-141.
6. 6. Яшин А.Я., Яшин Я.И., Веденин А.Н., Василевич Н.И. Профилактика онкологических заболеваний пищевыми продуктами, содержащими противоканцерогенные природные антиоксиданты / А.Я. Яшин, Я.И. Яшин, А.Н. Веденин, Н.И. Василевич // Лаборатория и производство. - 2019. №6(10). - С. 52-62.
7. 7. Chu, C., Yao, S., Chen, J., Wei, X., Xia, L., Chen, D., Zhang, J. Eupatorium lindleyanum DC. flavonoids fraction attenuates lipopolysaccharide-induced acute lung injury in mice /
8. 8. C. Chu, S. Yao, J. Chen, X. Wei, L. Xia, D. Chen, J. Zhang // International immunopharmacology. - 2016. - Vol. 39. - P. 23-33.
9. 9. Geng, H. Chemical Constituents and Their Bioactivities of Plants from the Genus Eupatorium (2015-Present) // Biology. - 2024. - Vol. 13. - P. 288.
10. 10. Liu, P.Y., Liu, D., Li, W.H., Zhao, T., Sauriol, F., Gu, Y.C., Shi, Q.W., Zhang, M.L. Chemical Constituents of Plants from the Genus Eupatorium (1904-2014) / P.Y. Liu, D. Liu, W.H. Li, T. Zhao, F. Sauriol, Y.C. Gu, Q.W. Shi, M.L. Zhang // Chemistry & biodiversity. - 2015. - Vol. 12(10). - P. 1481-1515.
11. 11. Piña-Sánchez, P., Chávez-González, A., Ruiz-Tachiquín, M., Vadillo, E., Monroy-García, A., Montesinos, J.J., Grajales, R., Gutiérrez de la Barrera, M., Mayani, H. Cancer Biology, Epidemiology, and Treatment in the 21st Century: Current Status and Future Challenges From a Biomedical Perspective / P. Piña-Sánchez, A. Chávez-González, M. Ruiz-Tachiquín, E. Vadillo, A. Monroy-García, J.J. Montesinos, R. Grajales, M. Gutiérrez de la Barrera, H. Mayani // Cancer control. - 2021. - Vol. 28. - P. 1-21.
12. 12. Shoaib, M., Shah, I., Ali, N., Adhikari, A., Tahir, M.N., Shah, S.W., Ishtiaq, S., Khan, J., Khan, S., Umer, M.N. Sesquiterpene lactone! a promising antioxidant, anticancer and moderate antinociceptive agent from Artemisia macrocephala jacquem / M. Shoaib, I. Shah, N. Ali, A. Adhikari, M.N. Tahir, S.W. Shah, S. Ishtiaq, J. Khan, S. Khan, M.N. Umer // BMC complementary and alternative medicine. - 2017. - Vol. 17. - P. 1-11.
13. 13. Singh, K., Bhori, M., Kasu, Y.A., Bhat, G., Marar, T. Antioxidants as precision weapons in war against cancer chemotherapy induced toxicity - Exploring the armoury of obscurity / K. Singh, M. Bhori, Y.A. Kasu, G. Bhat, T. Marar // Saudi pharmaceutical journal. - 2018. - Vol. 26. - P. 177-190.
14. 14. Yan, G., Ji, L., Luo, Y., Hu, Y. Antioxidant activities of extracts and fractions from Eupatorium lindleyanum DC. / G. Yan, L. Ji, Y. Luo, Y. Hu // Molecules. - 2011. - Vol. 16(7). - P. 5998-6009.
15. 15. Zhang, Y., Yao, L., Zhang, X., Yang, Z., Chen, Y., Zheng, L., Zheng, Y., Yu, W., Mamadalieva, N.Z., Han, B., Tu, P., Mukhamatkhanova, R.F., Zeng, K. Eupatorium Lindleyanum DC. Extract Protects against MPTP-induced Mouse of Parkinson's Disease by Targeting Neuroinflammation / Y. Zhang, L. Yao, X. Zhang, Z. Yang, Y. Chen, L. Zheng, Y. Zheng, W. Yu, N.Z. Mamadalieva, B. Han, P. Tu, R.F Mukhamatkhanova, K. Zeng, K. // International Journal of Drug Discovery and Pharmacology. - 2024. - Vol. 3(2), 100009.