Изучение биостимулирующего действия отвара листьев аронии Мичурина in vitro с пользованием тест-системы инфузорий Parameсium caudatum

Введение. Арония Мичурина (Aronia × mitschurinii A. K. Skvortsov & Maitul.) – культигенный вид, выведенный в конце XIX века в результате селекционных работ И. В. Мичурина по скрещиванию Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott c отдаленно родственными видами из рода рябины (Sorbus). Плоды данного растения давно используются в народной и традиционной медицине, являясь прежде всего источником антоциановых соединений. Листья в настоящее время являются только побочным продуктом при заготовке плодов, однако могут быть использованы в качестве перспективного источника таких групп БАВ, как флавоноиды, дубильные вещества, лейкоантоцианы, что обуславливает возможность использования данного сырья для получения лекарственных растительных препаратов (ЛРП). Поэтому первичные скрининговые исследования in vitro по оценке токсичности и биостимулирующего действия извлечений из листьев аронии Мичурина для оценки перспективности и определения направлений последующих доклинических испытаний следует считать актуальными.

Цель. Целью исследования являлось изучение биостимулирующего и мембранопротекторного действия извлечений из листьев аронии Мичурина (на примере отвара) in vitro с использованием тест-системы инфузорий Parameсium caudatum в тесте «Функциональная нагрузка».

Материалы и методы. Листья аронии Мичурина для исследования заготавливали в различные периоды развития листовой пластинки (май, июнь, август и сентябрь 2023 г.) от растений, культивируемых на территории ФГБНУ «ФНЦ им. И. В. Мичурина» (г. Мичуринск, Тамбовская область). Для исследования готовили водные извлечения из исследуемого сырья по типу отвара в соответствии с ОФС.1.4.1.0018.15 «Настои и отвары» Государственной фармакопеи РФ для сырья, содержащего дубильные вещества. Для изучения биостимулирующего действия отвара листьев аронии Мичурина использовали in vitro тест-систему инфузорий Parameсium caudatum в стационарной фазе роста. Оценку биостимулирующего и мембранопротекторного действия изучаемого отвара проводили в тесте «Функциональная нагрузка» при повреждающем воздействии гипертонического раствора натрия хлорида.

Результаты и обсуждение. С использованием тест-системы инфузорий Parameсium caudatum в тесте «Функциональная нагрузка» установлено, что отвар листьев аронии Мичурина in vitro в разведении 1 : 10 во все сроки заготовки ЛРС снижает время выживаемости инфузорий при повреждающем воздействии гипертонического раствора натрия хлорида при инкубации в течение 24 ч максимально не менее чем на 43,5 % по сравнению с контрольной пробой, что, вероятно, свидетельствует о повышении проницаемости биологических мембран под влиянием дубильных веществ листьев и согласуется с их известным вяжущим и антибактериальным действием. Отвар листьев аронии Мичурина (при заготовке ЛРС в июне) in vitro в разведениях 1 : 1000 и 1 : 10 000, близких к диапазонам терапевтических доз, проявляет наибольшее биостимулирующее и мембранопротекторное действие, что подтверждается значительным достоверным повышением времени выживаемости инфузорий при повреждающем воздействии гипертонического раствора натрия хлорида максимально на 39,3 % по сравнению с контрольной пробой при инкубации в течение 24 ч, что, вероятно, связано с содержанием флавоноидов и лейкоантоцианов и согласуется с их известным капилляропротекторным и антиоксидантным действием.

Заключение. Отвар листьев аронии Мичурина (в разведении 1 : 1000 при заготовке ЛРС в июне) значительно достоверно повышает время выживаемости тест-системы инфузорий Parameсium caudatum при повреждающем воздействии раствора натрия хлорида в тесте «Функциональная нагрузка» максимально на 39,3 % по сравнению с контрольной пробой при инкубации в течение 24 ч, что свидетельствует о наличии биостимулирующего и мембранопротекторного действия.

1. Виноградова Ю. К., Куклина А. Г. Арония Мичурина: от создания до натурализации. М.: ГЕОС; 2014. 137 с.

2. Куклина А. Г. Натурализация аронии Мичурина в лесах европейской части России. Лесохозяйственная информация. 2015;2:46–56.

3. Kokotkiewicz A., Jaremicz Z., Luczkiewicz M. Aronia plants: a review of traditional use, biological activities, and perspectives for modern medicine. Journal of Medicinal Food. 2010;13(2):255–269. DOI: 10.1089/jmf.2009.0062.

4. Государственная фармакопея российской федерации. XIV издание. М.: ФЭМБ; 2018. 7019 с.

5. Brand M. H., Connolly B. A., Levine L. H., Richards J. T., Shine S. M., Spencer L. E. Anthocyanins, total phenolics, ORAC and moisture content of wild and cultivated dark-fruited Aronia species. Scientia Horticulturae. 2017;224:332–342. DOI: 10.1016/j.scienta.2017.06.021.

6. Дейнека В. И., Третьяков М. Ю., Олейниц Е. Ю., Павлов А. А., Дейнека Л. А., Блинова И. П., Манохина Л. А. Определение антоцианов и хлорогеновых кислот в плодах рода арония: опыт хемосистематики. Химия растительного сырья. 2019;2:161–1677. DOI: 10.14258/jcprm.2019024601.

7. Cvetanović A., Zengin G., Zeković Z., Švarc-Gajić J., Ražić S., Damjanović A., Mašković P., Mitić M. Comparative in vitro studies of the biological potential and chemical composition of stems, leaves and berries Aronia melanocarpa’s extracts obtained by subcritical water extraction. Food and Chemical Toxicology. 2018;121:458–466. DOI: 10.1016/j.fct.2018.09.045.

8. Абидуллина Р. Г., Пупыкина К. А., Денисова С. Г., Пупыкина В. В. Биохимический состав плодов некоторых представителей рода Sorbus L. коллекции южно-уральского ботанического сада. Химия растительного сырья. 2021;3:235–243. DOI: 10.14258/jcprm.2021037601.

9. Блинникова О. М. Витаминная ценность плодов аронии черноплодной. Вестник МичГАУ. 2013;2:56–59.

10. Блинникова О. М. Пищевая ценности плодов аронии черноплодной и перспективы их использования в производстве пищевых продуктов для функционального питания. «Инновационные технологии в АПК». В сб.: Международной научно-практической конференции. 2018. С. 294–298.

11. Гареева Г. М., Хасанова Л. А., Хасанова З. М. Целебные свойства аронии черноплодной (Aronia melanocarpa). Вестник Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы. 2018;2:36–38.

12. Елисеева Л. Г., Блинникова О. М. Пищевая ценность плодов аронии черноплодной, выращенной в ЦЧР России. Известия вузов. Пищевая технология. 2013;4:111–112.

13. Елисеева Л. Г., Блинникова О. М. Плоды аронии черноплодной – источник витаминно-минеральных комплексов. Пищевая промышленность. 2013;4:28–29.

14. Брежнева Т. А., Недолужко Е. И., Логвинова Е. Е, Гудкова А. А., Сливкин А. И. Изучение биологически активных веществ листьев рябины черноплодной. Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2018;2:306–311.

15. Недолужко Е. И., Брежнева Т. А., Логвинова Е. Е. и др. Изучение биологически активных веществ листьев рябины черноплодной. Университетская наука: взгляд в будущее. В сб.: Сборник научных трудов по материалам Международной научной конференции, посвященной 83-летию Курского государственного медицинского университета. 2018. С. 74–77.

16. Пугачева О. В., Свиридова О. Л., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Валидация методики количественного определения дубильных веществ в листьях рябины черноплодной. Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2022;1:98–104.

17. Пугачева О. В., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Определение дубильных веществ в листьях рябины черноплодной различными аналитическими методами. В сб.: Сборник трудов седьмой научной конференции «Современные тенденции развития технологий здоровьесбережения». 2019. С. 292–298.

18. Пугачева О. В., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Определение дубильных веществ в листьях рябины черноплодной для выбора сроков заготовки сырья. В сб.: «Современные тенденции развития технологий здоровьесбережения», сборник материалов IX Международная научная конференция молодых ученых. 2021. С. 345–350.

19. Пугачева О. В., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Определение флавоноидов в листьях аронии мичурина методом ТСХ. «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. В сб.: Актуальные вопросы разработки и исследования новых лекарственных средств», сборник трудов 8-й Международной научно-методической конференции. 2022. С. 429–433.

20. Пугачева О. В., Тринеева О. В., Панова К. Е. Количественное определение антоцианов в листьях аронии Мичурина. В сб.: Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Актуальные вопросы разработки и исследования новых лекарственных средств. Сборник трудов 9-й Международной научно-методической конференции. Воронеж. 2023. С. 356–359.

21. Пугачева О. В., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Разработка и валидация методики количественного определения флавоноидов в листьях аронии Мичурина. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2023;3:92–99.

22. Пугачева О. В., Тринеева О. В. , Сливкин А. И. Исследование состава листьев аронии Мичурина методом газовой хромато-масс-спектрометрии. Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2024;1:114–124.

23. Суворова И. Н., Давыдов В. В., Прозоровский В. Н. и др. Особенности проявления антиоксидантного действия экстракта листьев рябины черноплодной на головной мозг. Биомедицинская химия. 2005;51(1):66–71.

24. Ипатова О. М., Прозоровская Н. Н., Прозоровский В. Н., Княжев В. А., Баранова В. С., Груздьева А. Е. Экстракт листьев аронии, обладающий биологической активностью, и способ его получения. Патент РФ на изобретение № 2171111. Заявл. 05.05.2000. Опублик. 27.07.2001. Доступно по: https://patentimages.storage.googleapis.com/74/9a/85/256ef6a82683f1/RU2171111C1.pdf. Ссылка активна на 07.01.2024.

25. Efenberger-Szmechtyk M., Nowak A., Czyżowska A., Śniadowska M., Otlewska A., Żyżelewicz D. Antibacterial mechanisms of Aronia melanocarpa (Michx.), Chaenomeles superba Lindl. and Cornus mas L. leaf extracts. Food Chemistry. 2021;350:129218. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.129218.

26. Valcheva-Kuzmanova S., Kuzmanov K., Mihova V., Krasnaliev I., Borisova P., Belcheva A. Antihyperlipidemic effect of Aronia melanocarpa fruit juice in rats fed a high-cholesterol diet. Plant Foods for Human Nutrition. 2007;62(1):19–24. DOI: 10.1007/s11130-006-0036-2.

27. Martin D. A., Taheri R., Brand M. H., Draghi A., Sylvester F., Bolling B. W. Anti-inflammatory activity of aronia berry extracts in murine splenocytes. Journal of Functional Foods. 2014;8(1):68–75. DOI: 10.1016/j.jff.2014.03.004.

28. Ohgami K., Ilieva I., Shiratori K., Koyama Y., Jin X.-H., Yoshida K., Kase S., Kitaichi N., Suzuki Y., Tanaka T., Ohno S. Anti-inflammatory effects of Aronia extract on rat endotoxin-induced uveitis. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 2005;46(1):275–281. DOI: 10.1167/iovs.04-0715.

29. Zhao Y., Liu X., Zheng Y., Liu W., Ding C. Aronia melanocarpa polysaccharide ameliorates inflammation and aging in mice by modulating the AMPK/SIRT1/NF-κB signaling pathway and gut microbiota. Scientific Reports. 2021;11(1):20558. DOI: 10.1038/s41598-021-00071-6.

30. Bell D. R. Gochenaur K. Direct vasoactive and vasoprotective properties of anthocyanin-rich extracts. Journal of Applied Physiology. 2006;100(4):1164–1170. DOI: 10.1152/japplphysiol.00626.2005.

31. Daskalova E., Delchev S., Vladimirova-Kitova L., Kitov S., Denev P. Black Chokeberry (Aronia melanocarpa) Functional Beverages Increase HDL-Cholesterol Levels in Aging Rats. Foods. 2021;10(7):1641. DOI: 10.3390/foods10071641.

32. Wu X., Gu L., Prior R. L., McKay S. Characterization of Anthocyanins and Proanthocyanidins in Some Cultivars of Ribes, Aronia, and Sambucus and Their Antioxidant Capacity. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004;52(26):7846–7856. DOI: 10.1021/jf0486850.

33. Appel K., Meiser P., Millán E., Collado J. A., Rose T., Gras C. C., Carle R., Muñoz E. Chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot) concentrate inhibits NF-κB and synergizes with selenium to inhibit the release of pro-inflammatory mediators in macrophages. Fitoterapia. 2015;105:73–82. DOI: 10.1016/j.fitote.2015.06.009.

34. Szopa A., Kokotkiewicz A., Kubica P., Banaszczak P., Wojtanowska-Krośniak A., Krośniak M., Marzec-Wróblewska U., Badura A., Zagrodzki P., Bucinski A., Luczkiewicz M., Ekiert H. Comparative analysis of different groups of phenolic compounds in fruit and leaf extracts of Aronia sp.: A. melanocarpa, A. arbutifolia, and A. ×prunifolia and their antioxidant activities. European Food Research and Technology. 2017;243:1645–1657. DOI: 10.1007/s00217-017-2872-8.

35. Cvetanović A., Zengin G., Zeković Z., Švarc-Gajić J., Ražić S., Damjanović A., Mašković P., Mitić M. Comparative in vitro studies of the biological potential and chemical composition of stems, leaves and berries Aronia melanocarpa’s extracts obtained by subcritical water extraction. Food and Chemical Toxicology. 2018;121:458–466. DOI: 10.1016/j.fct.2018.09.045.

36. Kim D.-W., Han H.-A., Kim J.-K., Kim D.-H., Kim M.-K. Comparison of Phytochemicals and Antioxidant Activities of Berries Cultivated in Korea: Identification of Phenolic Compounds in Aronia by HPLC/Q-TOF MS. Preventive Nutrition and Food Science. 2021;26(4):459–468. DOI: 10.3746/pnf.2021.26.4.459.

37. Loo B.-M., Erlund I., Koli R., Puukka P., Hellström J., Wähälä K., Mattila P., Jula A. Consumption of chokeberry (Aronia mitschurinii) products modestly lowered blood pressure and reduced low-grade inflammation in patients with mildly elevated blood pressure. Nutrition Research. 2016;36(11):1222–1230. DOI: 10.1016/j.nutres.2016.09.005.

38. Ryszawa A., Kawczyńska-Drózdz A., Pryjma J., Czesnikiewicz-Guzik M., Adamek-Guzik T., Naruszewicz M., Korbut R., Guzik T. J. Effects of novel plant antioxidants on platelet superoxide production and aggregation in atherosclerosis. Journal of Physiology and Pharmacology. 2006;57(4):611–626.

39. Yu W., Gao J., Hao R., Yang J., Wei J. Effects of simulated digestion on black chokeberry (Aronia melanocarpa (Michx.) Elliot) anthocyanins and intestinal flora. Journal of Food Science and Technology. 2021;58(4):1511–1523. DOI: 10.1007/s13197-020-04664-3.

40. Yaneva M. P., Botushanova A. D., Grigorov L. A., Kokov J. L., Todorova E. P., Krachanova M. G. Evaluation of the immunomodulatory activity of Aronia in combination with apple pectin in patients with breast cancer undergoing postoperative radiation therapy. Folia Medica. 2002;44:22–25.

41. Matsumoto M., Hara H., Chiji H., Kasai T. Gastroprotective effect of red pigments in black chokeberry fruit (Aronia melanocarpa Elliot) on acute gastric hemorrhagic lesions in rats. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004;52(8):2226–2229. DOI: 10.1021/jf034818q.

42. Kong Y., Yan T., Tong Y., Deng H., Tan C., Wan M., Wang M., Meng X., Wang Y. Gut Microbiota Modulation by Polyphenols from Aronia melanocarpa of LPS-Induced Liver Diseases in Rats. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2021;69(11):3312–3325. DOI: 10.1021/acs.jafc.0c06815.

43. Bolling B. W., Taheri R., Pei R., Kranz S., Yu M., Durocher S. N., Brand M. H. Harvest date affects aronia juice polyphenols, sugars, and antioxidant activity, but not anthocyanin stability. Food Chemistry. 2015;187:189–196. DOI: 10.1016/j.foodchem.2015.04.106.

44. Valcheva-Kuzmanova S., Borisova P., Galunska B., Krasnaliev I., Belcheva A. Hepatoprotective effect of the natural fruit juice from Aronia melanocarpa on carbon tetrachloride-induced acute liver damage in rats. Experimental and Toxicologic Pathology. 2004;56(3):195–201. DOI: 10.1016/j.etp.2004.04.012.

45. Pyun C.-W., Seo T.-S., Kim D.-J., Kim T.-W., Bae J.-S. Protective Effects of Ligularia fischeri and Aronia melanocarpa Extracts on Alcoholic Liver Disease (In Vitro and In Vivo Study). BioMed Research International. 2020;2020:9720387. DOI: 10.1155/2020/9720387.

46. Bushmeleva K., Vyshtakalyuk A., Terenzhev D., Belov T., Parfenov A., Sharonova N., Nikitin E., Zobov V. Radical Scavenging Actions and Immunomodulatory Activity of Aronia melanocarpa Propylene Glycol Extracts. Plants. 2021;10(11):2458. DOI: 10.3390/plants10112458.

47. Шабунин С. В., Бузлама В. С., Ермакова Т. И., Мещеряков Н. П., Бузлама С. В., Бузлама А. В., Трутаев И. В., Долгополов В. Н., Максимова Л. Н. Скрининг биостимулирующих и биоцидных веществ (адаптогены, бактерициды и другие препараты). Москва – Воронеж: Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии; 2006. 51 с.

48. Миронова А. Н., ред. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К. 2012. 944 с.

49. Пугачева О. В., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Исследование элементного состава листьев аронии Мичурина (Aronia Mitchurinii Skvortsov & Maitulina). Химия растительного сырья. 2023;4:307–316. DOI: 10.14258/jcprm.20230411883.

50. Пугачева О. В., Панова К. Е., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Определение экстрактивных веществ в листьях аронии Мичурина. Биофармацевтический журнал. 2023;15(4):3–6. DOI: 10.30906/2073-8099-2023-15-4-3-6.

51. Тринеева О. В., Пугачева О. В. Профиль биологически активных веществ листьев аронии Мичурина, произрастающей в условиях Центрального Черноземья. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2024;13(2):48–58. DOI: 10.33380/2305-2066-2024-13-2-1715.

52. Пугачева О. В., Тринеева О. В., Панова К. Е. Валидация методики количественного определения антоцианов в аронии Мичурина листьях. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2023;22(4):214–222. DOI: 10.37903/vsgma.2023.4.29.

53. Кубасова Е. Д., Крылов И. А., Корельская Г. В., Кубасов Р. В. Дубильные вещества растительного происхождения и некоторые механизмы их фармакологических свойств. Вестник «Биомедицина и Социология». 2022;7(4):5–11. DOI: 10.26787/nydha-2618-8783-2022-7-4-5-11.

54. Азарова О. В., Галактионова Л. П. Флавоноиды: механизм противовоспалительного действия. Химия растительного сырья. 2012;4:61–78.

55. Герасимов М. А., Кошечкина А. С., Перова И. Б., Эллер К. И. Современные методы получения очищенных экстрактов антоцианов. Фармация. 2024;(4):5–13. DOI: 10.29296/25419218-2024-04-01.

56. Сатывалдеева Ж. С. Характеристика основного химического состава и биологической активности некоторых стеринов высших растений. Студенческий научный форум. В сб.: Материалы XIII Международной студенческой научной конференции. Доступно по: https://scienceforum.ru/2021/article/2018027306. Ссылка активна на 20.08.2024.

57. Пугачева О. В., Панова К. Е., Брежнева Т. А., Сливкин А. И. Выбор оптимальной лекарственной формы листьев аронии Мичурина. Биофармацевтический журнал. 2023;15(5):3–5. DOI: 10.30906/2073-8099-2023-15-5-3-5.