Антиоксидантный и антиферроптозный потенциал некоторых природных экстрактов

Аннотация

Общая антиоксидантная активность, суммарное содержание фенольных соединений, а также потенциальная способность предотвращать ферроптоз определены для некоторых природных экстрактов, применяемых в традиционной китайской медицине (Dendrobium officinale, Ganoderma lucidum, Gastrodia elata, Cornus officinalis, Eucommia ulmoides, Cistanche deserticola, Astragalus membranaceus, Panax quinquefolium и Codonopsis pilosula). Показано, что экстракты Eucommia ulmoides, Cornus officinalis и Ganoderma lucidum ингибируют реакцию Фентона, влияют на перекисное окисление липидов и обладают способностью подавлять ферроптоз. В то же время способность экстрактов ингибировать реакцию Фентона не всегда коррелировала со значениями антиоксидантной активности и содержанием фенольных соединений. Это указывает на возможный вклад в ингибирование других липофильных антиоксидантов нефенольной природы, содержащихся в экстрактах. Методом ИК-спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения с фурье-преобразованием показано, что антиоксидантные свойства большинства экстрактов обусловлены вторичными метаболитами фенольной природы, полисахаридами и терпеноидами, а антиферроптозные свойства экстрактов --- наличием нефенольных соединений (терпеноидов). Предположено, что присутствующие в этих экстрактах активные вещества обладают потенциалом для эффективного ингибирования ферроптоза. Полученные результаты могут помочь в разработке новых лекарственных препаратов для лечения патологий, обусловленных наличием ферроптоза

Работа выполнена при поддержке РНФ (грант № 23-44-00015) и бюро образования провинции Гуандун (КНР, инновационная группа № 2022KCXTD034). Спонсор не участвовал в разработке исследования, при сборе, анализе или интерпретации данных, в написании рукописи или в решении опубликовать результаты

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Байжуманов А.А., Паршина Е.Ю., Юсипович А.И. и др. Антиоксидантный и антиферроптозный потенциал некоторых природных экстрактов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 4 (121), с. 113--133. EDN: RVSRAC

Литература

[1] Dixon S.J., Lemberg K.M., Lamprecht M.R., et al. Ferroptosis: an iron-dependent form of nonapoptotic cell death. Cell, 2012, vol. 149, iss. 5, pp. 1060--1072. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.03.042

[2] Li J., Cao F., Yin H.-L., et al. Ferroptosis: past, present and future. Cell Death Dis., 2020, vol. 11, art. 88. DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-020-2298-2

[3] Jiang X., Stockwell B.R., Conrad M. Ferroptosis: mechanisms, biology and role in disease. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2021, vol. 22, pp. 266--282. DOI: https://doi.org/10.1038/s41580-020-00324-8

[4] Jiang Y., Zhao S., Zhou Y., et al. Research progress of traditional Chinese medicine in ferroptosis-related diseases. Med. Nov. Technol. Devices, 2022, vol. 16, art. 100193. DOI: https://doi.org/10.1016/j.medntd.2022.100193

[5] Miao R., Fang X., Zhang Y., et al. Iron metabolism and ferroptosis in type 2 diabetes mellitus and complications: mechanisms and therapeutic opportunities. Cell Death Dis., 2023, vol. 14, art. 186. DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-023-05708-0

[6] Shi Y., Shi X., Zhao M., et al. Ferroptosis: a new mechanism of traditional Chinese medicine compounds for treating acute kidney injury. Biomed. Pharmacother., 2023, vol. 163, art. 114849. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.114849

[7] Wang L., Huang H., Li X., et al. A review on the research progress of traditional Chinese medicine with anti-cancer effect targeting ferroptosis. Chin. Med., 2023, vol. 18, art. 132. DOI: https://doi.org/10.1186/s13020-023-00838-1

[8] Lei P., Bai T., Sun Y. Mechanisms of ferroptosis and relations with regulated cell death: a review. Front. Physiol., 2019, vol. 10, art. 139. DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00139

[9] Zhang J.-J., Du J., Kong N., et al. Mechanisms and pharmacological applications of ferroptosis: a narrative review. Ann. Transl. Med., 2021, vol. 9, no. 19, art. 1503. DOI: https://doi.org/10.21037/atm-21-1595

[10] Liu,J., Jiang G., He P., et al. Mechanism of ferroptosis in traditional Chinese medicine for clinical treatment: a review. Front. Pharmacol., 2023, vol. 13, art. 1108836. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2022.1108836

[11] Zhu J., Shen P., Xu Y., et al. Ferroptosis: a new mechanism of traditional Chinese medicine for cancer treatment. Front. Pharmacol., 2024, vol. 15, art. 1290120. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2024.1290120

[12] Liu G., Xie X., Liao W., et al. Ferroptosis in cardiovascular disease. Biomed. Pharmacother, 2024, vol. 170, art. 116057. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.116057

[13] He F., Chen J., Dong K., et al. Multi-technical analysis on the antioxidative capacity and total phenol contents of 94 traditional Chinese dietary medicinal herbs. Food Sci. Nutr., 2018, vol. 6, iss. 6, pp. 1358--1369. DOI: https://doi.org/10.1002/fsn3.689

[14] Байжуманов А.А., Май Л., Юсипович А.И. и др. Антиоксидантная активность некоторых водных экстрактов, применяемых в традиционной китайской медицине. Вестник Московского Университета. Сер. 16. Биология, 2022, т. 77, № 1, с. 16--21. EDN: TQUBHV

[15] Bae J.-Y., Lee Y.-S., Han S.-Y., et al. A comparison between water and ethanol extracts of Rumex acetosa for protective effects on gastric ulcers in mice. Biomol. Ther., 2012, vol. 20, iss. 4, pp. 425--430. DOI: https://doi.org/10.4062/biomolther.2012.20.4.425

[16] Liu J., Henkel T. Traditional Chinese medicine (TCM): are polyphenols and saponins the key ingredients triggering biological activities? Curr. Med. Chem., 2002, vol. 9, iss. 15, pp. 1483--1485. DOI: http://dx.doi.org/10.2174/0929867023369709

[17] Ma B., Ren W., Zhou Y., et al. Triterpenoids from the spores of Ganoderma lucidum. N. Am. J. Med. Sci., 2011, vol. 3, no. 11, pp. 495--498. DOI: https://doi.org/10.4297/najms.2011.3495

[18] Wang Y.-Y., Li J.-Q., Liu H.-G., et al. Attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) combined with chemometrics methods for the classification of Lingzhi species. Molecules, 2019, vol. 24, iss. 12, art. 2210. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/molecules24122210

[19] Tang H., Zhao T., Sheng Y., et al. Dendrobium officinale kimura et Migo: a review on its ethnopharmacology, phytochemistry, pharmacology, and industrialization. Evid. Based Complement. Alternat. Med., 2017, art. 7436259. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/7436259

[20] Kochan E., Szymanska G., Wielanek M., et al. The content of triterpene saponins and phenolic compounds in American ginseng hairy root extracts and their antioxidant and cytotoxic properties. Plant Cell Tiss. Organ Cult., 2019, vol. 138, no. 10, pp. 353--362. DOI: https://doi.org/10.1007/s11240-019-01633-3

[21] Tang W., Eisenbrand G. Gastrodia elata Bl. In: Chinese Drugs of Plant Origin. Berlin, Heidelberg, Springer, 1992, pp. 545--548. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-73739-8_71

[22] Tang W., Eisenbrand G. Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf. In: Chinese Drugs of Plant Origin. Berlin, Heidelberg, Springer, 1992, pp. 357--359. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-73739-8_46

[23] Bratkov V.M., Shkondrov A.M., Zdraveva P.K., et al. Flavonoids from the Genus astragalus: phytochemistry and biological activity. Pharmacogn. Rev., 2016, vol. 10, no. 19, pp. 11--32. DOI: https://doi.org/10.4103/0973-7847.176550

[24] Czerwinska M.E., Melzig M.F. Cornus mas and Cornus officinalis --- analogies and differences of two medicinal plants traditionally used. Front. Pharmacol., 2018, vol. 9, art. 894. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00894

[25] Klymenko S., Kucharska A.Z., Sokol-Letowska A., et al. Iridoids, flavonoids, and antioxidant capacity of Cornus mas, C. officinalis, and C. mas × C. officinalis fruits. Biomolecules, 2021, vol. 11, iss. 6, art. 776. DOI: https://doi.org/10.3390/biom11060776

[26] Wang L., Ding H., Yu H., et al. Cistanches herba: chemical constituents and pharmacological effects. Chin. Herb. Med., 2015, vol. 7, iss. 2, pp. 135--142. DOI: https://doi.org/10.1016/S1674-6384(15)60017-X

[27] Hou P., Wang Q., Qi W., et al. Comprehensive determination of seven polyphenols in Eucommia ulmoides and its anti-oxidative stress activity in C. elegans. Food Measure., 2019, vol. 13, no. 4, pp. 2903--2909. DOI: https://doi.org/10.1007/s11694-019-00211-7

[28] Huang Q., Tan J.-B., Zeng X.-C., et al. Lignans and phenolic constituents from Eucommia ulmoides Oliver. Nat. Prod. Res., 2021, vol. 35, iss. 20, pp. 3376--3383. DOI: https://doi.org/10.1080/14786419.2019.1700250

[29] Tanaka C., Nakamura T., Nakazawa Y., et al. A new triterpenoid from the leaves of Eucommia ulmoides Oliv. Chem. Pharm. Bull., 1997, vol. 45, iss. 8, pp. 1379--1380. DOI: https://doi.org/10.1248/cpb.45.1379

[30] Xing Y.-F., He D., Wang Y., et al. Chemical constituents, biological functions and pharmacological effects for comprehensive utilization of Eucommia ulmoides Oliver. Food Sci. Hum. Wellness, 2019, vol. 8, iss. 2, pp. 177--188. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fshw.2019.03.013

[31] Liguori I., Russo G., Curcio F., et al. Oxidative stress, aging, and diseases. Clin. Interv. Aging, 2018, vol. 13, pp. 757--772. DOI: https://doi.org/10.2147/CIA.S158513

[32] Pandey K.B., Rizvi S.I. Plant polyphenols as dietary antioxidants in human health and disease. Oxid. Med. Cell Longev., 2009, vol. 2, no. 5, pp. 270--278. DOI: https://doi.org/10.4161/oxim.2.5.9498

[33] Perveen S. Introductory chapter: terpenes and terpenoids. In: Terpenes and Terpenoids --- Recent Advances. IntechOpen, 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.79683

[34] Guclu-Ustundag O., Mazza G. Saponins: properties, applications and processing. Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2007, vol. 47, iss. 3, pp. 231--258. DOI: https://doi.org/10.1080/10408390600698197

[35] McLean J.A., Karadas F., Surai P.F., et al. Lipid-soluble and water-soluble antioxidant activities of the avian intestinal mucosa at different sites along the intestinal tract. Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol., 2005, vol. 141, iss. 3, pp. 366--372. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cbpc.2005.04.009

[36] Pankratova M.S., Baizhumanov A.A., Yusipovich A.I., et al. Imbalance in the blood antioxidant system in growth hormone-deficient children before and after 1 year of recombinant growth hormone therapy. Peer J., 2015, vol. 3, art. e1055. DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.1055

[37] Semenov A.N., Gvozdev D.A., Zlenko D.V., et al. Modulation of membrane microviscosity by protein-mediated carotenoid delivery as revealed by time-resolved fluorescence anisotropy. Membranes, 2022, vol. 12, iss. 10, art. 905. DOI: https://doi.org/10.3390/membranes12100905

[38] Ahmad M.F., Alsayegh A.A., Ahmad F.A., et al. Ganoderma lucidum: insight into antimicrobial and antioxidant properties with development of secondary metabolites. Heliyon, 2024, vol. 10, iss. 3, art. e25607. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e25607