ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЕКСТРАКТУ З «ВОЛОХАТИХ» КОРЕНІВ ARTEMISIA TILESII НА ПРОЦЕС УТВОРЕННЯ СУПЕРОКСИДНИХ РАДИКАЛІВ У СИСТЕМІ АВТООКИСНЕННЯ АДРЕНАЛІНУ

V. V. Lyzhniuk; I. O. Pashchenko; V. V. Strashnyi; V. I. Bessarabov; A. M. Goy; G. I. Kuzmina; V. M. Lisovyi; N. A. Matvieieva

doi:10.11603/2312-0967.2023.3.14167

Автор(и)

V. V. Lyzhniuk Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0009-0000-0976-0311
I. O. Pashchenko Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0009-0004-9425-215X
V. V. Strashnyi Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0000-0002-9188-1821
V. I. Bessarabov Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0000-0003-0637-1729
A. M. Goy Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0009-0004-7044-4050
G. I. Kuzmina Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0000-0002-0691-8563
V. M. Lisovyi Київський національний університет технологій та дизайну https://orcid.org/0000-0002-8038-0650
N. A. Matvieieva Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України https://orcid.org/0000-0002-4877-5222

DOI:

https://doi.org/10.11603/2312-0967.2023.3.14167

Ключові слова:

«волохате» коріння Artemisia tilesii, адреналін, активні форми кисню, флавоноїди, активний фармацевтичний інгредієнт, молекулярний механізм

Анотація

Мета роботи. Дослідження впливу водно-етанольного (30:70) екстракту з «волохатих» коренів Artemisia tilesii на процес утворення супероксидних радикалів у redоx системі автоокиснення адреналіну.

Матеріали і методи. Водно-етанольний (30:70) екстракт з «волохатих» коренів Artemisia tilesii був отриманий у лабораторії адаптаційної біотехнології Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України.

Загальний вміст флавоноїдів у екстракті з «волохатих» коренів Artemisia tilesii визначали спектрофотометричним методом та виражали у рутиновому еквіваленті.

Дослідження впливу екстракту з «волохатих» коренів Artemisia tilesii на супероксидні радикали, які генеруються при автоокисненні адреналіну, проводили in vitro спектрофотометрично. Кількісну оцінку процесу здійснювали через розрахунок констант швидкості першого порядку.

Результати й обговорення. Встановлено, що водно-етанольний (30:70) екстракт з «волохатих» коренів Artemisia tilesii, багатий на сполуки флавоноїдної природи, в хімічній системі автоокиснення адреналіну достовірно виявляє прооксидантні властивості, які залежать від його концентрації в системі. Вже при концентрації екстракту в системі 50 мкМ (за рутином) константа швидкості хімічної реакції утворення супероксидних радикалів збільшується в 2,3 раза.

Висновки. Результати підтверджують, що екстракт з «волохатих» коренів Artemisia tilesii у хімічній системі автоокиснення адреналіну виявляє прооксидантний ефект, стимулюючи утворення супероксидних радикалів. Зважаючи на дані досліджень, які вказують на те, що генерація активних форм кисню та їхній підвищений рівень безпосередньо пов’язані з антибактеріальною активністю, можна зробити припущення, що потенційно даний екстракт за рахунок прооксидантних властивостей може виявляти протимікробний ефект та використовуватися як активний фармацевтичний інгредієнт лікарських засобів з антибактеріальною дією.

Біографії авторів

V. V. Lyzhniuk, Київський національний університет технологій та дизайну

науковий співробітник лабораторії молекулярної фармакології, хемогеноміки та біогеронтології

I. O. Pashchenko, Київський національний університет технологій та дизайну

аспірантка кафедри промислової фармації

V. V. Strashnyi, Київський національний університет технологій та дизайну

д. фармац. наук, професор, завідувач кафедри промислової фармації

V. I. Bessarabov, Київський національний університет технологій та дизайну

д. техн. наук, професор, професор кафедри промислової фармації

A. M. Goy, Київський національний університет технологій та дизайну

канд. фармац. наук, доцент, професор кафедри промислової фармації

G. I. Kuzmina, Київський національний університет технологій та дизайну

канд. хім. наук, доцент, доцент кафедри промислової фармації

V. M. Lisovyi, Київський національний університет технологій та дизайну

аспірант кафедри хімічних технологій та ресурсозбереження

N. A. Matvieieva, Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України

д. біол. наук, старший науковий співробітник, завідувач лабораторії адаптаційної біотехнології

Посилання

Checa J, Aran JM. Reactive Oxygen Species: Drivers of Physiological and Pathological Processes. J Inflamm Res. 2020;13:1057-1073. https://doi.org/10.2147/JIR.S275595.

Di Dalmazi G, Hirshberg J, Lyle D, Freij JB, Caturegli P. Reactive oxygen species in organ-specific autoimmunity. Auto Immun Highlights. 2016;7(1): 11. https://doi.org/10.1007/s13317-016-0083-0.

Tavassolifar MJ, Vodjgani M, Salehi Z, Izad M. The Influence of Reactive Oxygen Species in the Immune System and Pathogenesis of Multiple Sclerosis. Autoimmune Dis. 2020;2020:5793817. https://doi.org/10.1155/2020/5793817.

Vaishampayan A, Grohmann E. Antimicrobials Functioning through ROS-Mediated Mechanisms: Current Insights. Microorganisms. 2021;10(1), 61. https://doi.org/10.3390/microorganisms10010061.

Rajashekar CB. Dual Role of Plant Phenolic Compounds as Antioxidants and Prooxidants. American Journal of Plant Sciences. 2023;14(1), 15-28. https://doi.org/10.4236/ajps.2023.141002.

Pizzino G, Irrera N, Cucinotta M, et al. Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017: 8416763. https://doi.org/10.1155/2017/8416763.

Michalak M. Plant-Derived Antioxidants: Significance in Skin Health and the Ageing Process. Int J Mol Sci. 2022;23(2): 585. https://doi.org/10.3390/ijms23020585.

Xu DP, Li Y, Meng X, et al. Natural Antioxidants in Foods and Medicinal Plants: Extraction, Assessment and Resources. Int J Mol Sci. 2017;18(1): 96. https://doi.org/10.3390/ijms18010096.

Ekiert H, Klimek-Szczykutowicz M, Rzepiela A, Klin P, Szopa A. Artemisia Species with High Biological Values as a Potential Source of Medicinal and Cosmetic Raw Materials. Molecules. 2022;27(19): 6427. https://doi.org/10.3390/molecules27196427.

Matvieieva NA, Shakhovsky AM, Belokurova VB, Drobot KO. Artemisia tilesii Ledeb hairy roots establishment using Agrobacterium rhizogenes-mediated transformation. Prep Biochem Biotechnol. 2016;46(4): 342-345. https://doi.org/10.1080/10826068.2015.1031393.

Bulgakov VP. Functions of rol genes in plant secondary metabolism. Biotechnology advances. 2008;26(4): 318-324. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2008.03.001.

Matvieieva N, Bessarabov V, Khainakova O, et al. Cichorium intybus L. "hairy" roots as a rich source of antioxidants and anti-inflammatory compounds. Heliyon. 2023;9(3):e14516. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14516 .

Pękal A, Pyrzynska K. Evaluation of Aluminium Complexation Reaction for Flavonoid Content Assay. Food Anal. Methods. 2014;7: 1776-1782. https://doi.org/10.1007/s12161-014-9814-x.

Volkov V, Lobanov A, Voronkov M, Baygildiev T, Misin V, Tsivileva O. Kinetics and Mechanism of Epinephrine Autoxidation in the Presence of Plant Superoxide Inhibitors: A New Look at the Methodology of Using a Model System in Biological and Chemical Research. Antioxidants (Basel). 2023;12(8): 1530. https://doi.org/10.3390/antiox12081530.

Sirota TV. Novel approach to the study of adrenaline auto-oxidation and its use for the measurements of superoxide dismutase activity. Vopr. Med. Khim. 1999;45 (3): 263-272.

Bohdanovych TA, Matvieieva NA. The effect of phenylalanine on the growth and antioxidant activity of the "hairy" root culture of Artemisia tilesii under different light regimes. II International Scientific and Practical Internet Conference "Problems and Achievements of Modern Biotechnology". Kharkiv: National Pharmaceutical University. 2022. Ukrainian.

Rietjens IM, Boersma MG, Haan Ld. The pro-oxidant chemistry of the natural antioxidants vitamin C, vitamin E, carotenoids and flavonoids. Environ Toxicol Pharmacol. 2002;11(3-4): 321-33. https://doi.org/10.1016/s1382-6689(02)00003-0

Aribisala JO, Sabiu S. Redox Impact on Bacterial Macromolecule: A Promising Avenue for Discovery and Development of Novel Antibacterials. Biomolecules. 2022;12(11): 1545. https://doi.org/10.3390/biom12111545.

Taleb H, Maddocks SE, Morris RK, Kanekanian AD. The Antibacterial Activity of Date Syrup Polyphenols against S. aureus and E. coli. Front Microbiol. 2016;7:198. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00198.

Ajiboye TO, Habibu RS, Saidu K. Involvement of oxidative stress in protocatechuic acid-mediated bacterial lethality. Microbiologyopen. 2017;6(4): e00472. https://doi.org/10.1002/mbo3.472.

Arakawa H, Maeda M, Okubo S, Shimamura T. Role of hydrogen peroxide in bactericidal action of catechin. Biol Pharm Bull. 2004;27(3): 277-81. https://doi.org/10.1248/bpb.27.277.