VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Медицинская биофизика. Нейробиофизика

Хемилюминесцентный анализ антиоксидантной способности водных экстрактов йерба мате (Ilex paraguariensis)

Ю.О. Теселкин1*, И.В. Бабенкова1, А.Н. Осипов1

1.РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России;

* teselkin-box(at)mail.ru

Известно, что водные экстракты из листьев и стеблей падуба парагвайского (Ilex paraguariensis), обработанных по традиционной технологии и получивших название «йерба мате» (или «мате»), обладают широким спектром биологической активности: антидислипидемическими, антидиабетическими, противовоспалительными, кардиопротекторными, антибактериальными, противоопухолевыми, антиоксидантными и другими свойствами. Это послужило обоснованием для применения йерба мате в фармацевтической, пищевой промышленности, косметологии в ряде стран [1]. Полагают, что антиоксидантная способность (АОС) водных экстрактов мате обусловлена биологически активными веществами (БАВ) полифенольной природы, такими как кофеиновая кислота, хлорогеновая кислота, рутин, кверцетин, кемпферол. Всестороннее изучение АОС водных экстрактов мате с помощью различных радикалгенерирующих модельных систем позволит понять механизмы антиоксидантного действия мате in vivo. Большие возможности для изучения антиоксидантных свойств БАВ растительного происхождения предоставляет метод хемилюминесценции (ХЛ), который обладает высокой чувствительностью и позволяет проводить кинетические измерения.

Цель работы – исследовать АОС водных экстрактов мате с использованием метода кинетической ХЛ.

В качестве объекта исследования использовали мате торговой марки Amanda категории Desplada (La Cachuera S.A., Аргентина). Водные экстракты мате готовили на бидистиллированной воде, как описано в работе [2]. Однослойные липосомы формировали из яичных фосфолипидов (Fluka, Швейцария) в 50 мМ трис-НСl-буфере, содержащем 100 мМ КСl, рН 7,4.

При изучении АОС водных экстрактов мате регистрировали кинетику ХЛ в двух модельных системах: 1) окисление люминола, индуцированное 2,2’-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлоридом (система АБАП-люминол) [3]; 2) липидная пероксидация суспензии липосом, индуцированная ионами Fe(II) [4].

АОС плазмы крови добровольцев определяли c помощью системы АБАП-люминол [2, 3]. Восемь практически здоровых добровольцев мужского пола в возрасте 34–50 лет были разделены на две группы по 4 человека в каждой. Первая группа натощак принимала чайный напиток, приготовленный из 4 г мате, вторая – из 8 г мате.

Обнаружено, что введение в систему АБАП-люминол водного экстракта мате сопровождалось появлением латентного периода ХЛ, продолжительность которого была прямо пропорциональна количеству добавленного образца. Возникновение латентного периода вызвано тем, что БАВ мате перехватывают образующиеся в системе водорастворимые радикалы-инициаторы окисления люминола. Значение АОС водного экстракта мате, представленное в виде тролокс-эквивалента, составило в среднем 1,31 ммоль/г сухого растительного сырья. Нами исследована в тех же условиях АОС кверцетина, рутина, хлорогеновой и кофеиновой кислот, выявленных в водных экстрактах мате. Добавление этих веществ в систему АБАП-люминол также приводило к возникновению латентного периода ХЛ. АОС кверцетина (в тролокс-эквиваленте) не отличалась от АОС рутина и была в 1,2–1,3 раза выше, чем у хлорогеновой и кофеиновой кислот (р <0,05).

При добавлении водного экстракта мате к суспензии липосом наблюдалось дозозависимое увеличение времени достижения максимума «медленной вспышки» ХЛ и понижение ее интенсивности. Это свидетельствует соответственно об уменьшении скорости окисления ионов Fe(II) и снижении скорости образования липидных радикалов. Аналогичный результат был получен при добавлении к липосомам классических радикальных ингибиторов – бутилгидрокситолуола и тролокса. Однако в отличие от радикальных ингибиторов при дальнейшем увеличении концентрации водного экстракта мате в суспензии липосом (более 2,5 мкг сухого растительного сырья/мл) имело место постепенное уменьшение времени достижения максимума «медленной вспышки» ХЛ, что характерно для действия железохелатирующих веществ (ЭДТА и дефероксамина) и обусловлено сокращением времени окисления ионов Fe(II) до «критической концентрации» [4]. Можно предположить, что БАВ, входящие в состав водного экстракта мате, обладают способностью перехватывать липидные радикалы и связывать ионы Fe(II). Было изучено влияние на Fe(II)-индуцированное свечение липосом кверцетина, рутина, кофеиновой и хлорогеновой кислот. Установлено, что в липосомальной модельной системе кверцетин действовал как радикальный ингибитор. Смешанный тип действия – радикалперехватывающий и железохелатирующий – наблюдался у рутина, кофеиновой и хлорогеновой кислот.

После однократного употребления чая мате у добровольцев первой группы (4 г мате) через 1 ч наблюдалась тенденция к повышению АОС плазмы крови по отношению к ее исходному значению – прирост АОС составил 7,4%. У добровольцев второй группы (8 г мате) через 1 ч АОС плазмы крови увеличилась на 14,5% (p <0,05), через 2 ч увеличение составило 8,9% (p <0,05).

Таким образом, АОС водных экстрактов йерба мате обусловлена радикалперехватывающими и железохелатирующими свойствами, которые, вероятно, определяют основные механизмы антиоксидантного действия йерба мате in vivo.

1. Gawron-Gzella A., Chanaj-Kaczmarek J., Cielecka-Piontek J. Yerba mate – a long but current history // Nutrients. 2021. Vol. 13, N 11. P. 3706.

2. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Pavlova L.A., Lee A., Kochetova A.A., Osipov A.N., Vladimirov Yu.A. The antioxidant capacity of aqueous extracts from yerba mate (Ilex paraguariensis) // Biophysics. 2021. Vol. 66, N 1. P. 125-132.

3. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Osipov A.N. A modified chemiluminescent method for determination of the antioxidant capacity of biological fluids and tissues // Biophysics. 2019. Vol. 64, N 5. P. 708-716.

4. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Kochetova A.A., Osipov A.N. Inhibitory effect of aqueous extract from yerba mate (Ilex paraguariensis) on the process of lipid peroxidation of liposomal membranes // Biophysics. 2022. Vol. 67, N 4. P. 541-548.

Chemiluminescent analysis of the antioxidant capacity of aqueous extracts from yerba mate (Ilex paraguariensis)

Yu.O. Teselkin1*, I.V. Babenkova1, A.N. Osipov1

1.Pirogov Russian National Research Medical University;

* teselkin-box(at)mail.ru

It is known that aqueous extracts from the Paraguayan holly (Ilex paraguariensis) leaves and stems treated according to a traditional technology and named «yerba mate» or «mate» possess a wide spectrum of biological activity such as antidyslipidemic, antidiabetic, anti-inflammatory, cardioprotective, antibacterial, antitumor, antioxidant, and other properties. That served a justification for application of yerba mate in pharmaceutic and food industry, and cosmetology in some countries [1]. It is believed that the antioxidant capacity (AOC) of aqueous extracts from mate is due to biologically active substances (BASs) of a polyphenolic nature, such as caffeic acid, chlorogenic acid, rutin, quercetin, kaempferol. A comprehensive study of the AOC of aqueous extracts from mate using various radical-generating model systems will make it possible to understand the mechanisms of the antioxidant action of mate in vivo. The great opportunities for studying the antioxidant properties of the BASs of plant origin are provided by the method of chemiluminescence (CL), which has a high sensitivity and allows for kinetic measurements.

The purpose of this work is to study the AOC of aqueous extracts from mate using the kinetic CL.

Mate of the Amanda trademark of the Desplada category (La Cachuera S.A., Argentina) was the object of this study. Aqueous extracts from mate were prepared with bidistilled water as described in [2]. Single-layer liposomes from egg phospholipids were formed in 50 mM Tris-HCl buffer containing 100 mM KCl, pH 7,4.

The AOC of aqueous extracts from mate was studied by recording the CL kinetics in two model systems: 1) luminol oxidation induced by 2,2'-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride (ABAP-luminol system) [3]; 2) lipid peroxidation of liposome suspension induced by Fe(II) ions [4].

The AOC of the blood plasma of volunteers was determined using the ABAP-luminol system [2, 3]. Eight apparently healthy male volunteers aged 34–50 years were divided into two groups of 4 people each. The first group had a tea drink made from 4 g of mate on an empty stomach, the second group had a tea drink made from 8 g of mate.

It was found that the addition of the aqueous extract from mate into the ABAP-luminol system was accompanied by the appearance of a CL latent period, the duration of which was directly proportional to the amount of the added sample. The appearance of a latent period is caused by the fact that BASs in mate scavenge the water-soluble radicals-initiators of luminol oxidation, formed in the system. The AOC value of the aqueous extract from mate, presented in the form of trolox equivalent, was on average 1,31 mmol/g of dry plant raw material. We have studied under the same conditions the AOC of quercetin, rutin, chlorogenic and caffeic acids found in aqueous extracts of mate. The addition of these BASs to the ABAP-luminol system also led to the appearance of the CL latent period. The AOC of quercetin (in trolox equivalent) did not differ from the AOC of rutin and was 1,2–1,3 higher than that of chlorogenic and caffeic acids (p <0,05).

The addition of aqueous extract from mate to a suspension of liposomes resulted in a dose-dependent rise in the time period within which the «slow flash» of CL reached its maximum value and a decrease in its intensity. This indicates a decrease in the oxidation rate of Fe(II) ions and a decrease in the rate of lipid radical formation, respectively. Similar results were obtained after addition of the classical radical inhibitors butylhydroxytoluene and trolox to liposomes. However, unlike radical inhibitors, a further increase in the concentration of aqueous extract from mate in the liposomal suspension (more than 2,5 µg of dry plant raw material/ml) was accompanied by a gradual decrease in the time period within which the «slow flash» of CL reached its maximum value, which was typical of the action of iron-chelating agents (EDTA and deferoxamine) and caused by a decreased time of Fe(II) ions oxidation to «the critical concentration» [4]. It can be supposed that BASs in the composition of aqueous extract from mate exhibit both radical-scavenging activity and iron-binding ability. The effects of quercetin, rutin, chlorogenic acid, and caffeic acid on Fe(II)-induced liposomal CL were studied. It has been established that quercetin in a liposome-based model system acted as radical inhibitor. A mixed type of action, radical-scavenging and iron-chelating, was observed in rutin, caffeic and chlorogenic acids.

We studied the AOC change of the blood plasma of healthy volunteers after a single consumption of tea prepared from 4 and 8 g of mate. In the first case, after 1 h, there was a tendency to an increase in this indicator as compared to the initial value: the AOC increase was 7,4%. In the second case, after 1 h, the blood plasma AOC increased by 14,5% (p <0,05), and after 2 h the increase was 8,9% (p <0,05).

Thus, the AOС of aqueous extracts from yerba mate is due to radical-scavenging and iron-chelating properties, which probably determine the main mechanisms of the antioxidant action of yerba mate in vivo.

1. Gawron-Gzella A., Chanaj-Kaczmarek J., Cielecka-Piontek J. Yerba mate – a long but current history // Nutrients. 2021. Vol. 13, N 11. P. 3706.

2. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Pavlova L.A., Lee A., Kochetova A.A., Osipov A.N., Vladimirov Yu.A. The antioxidant capacity of aqueous extracts from yerba mate (Ilex paraguariensis) // Biophysics. 2021. Vol. 66, N 1. P. 125-132.

3. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Osipov A.N. A modified chemiluminescent method for determination of the antioxidant capacity of biological fluids and tissues // Biophysics. 2019. Vol. 64, N 5. P. 708-716.

4. Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Kochetova A.A., Osipov A.N. Inhibitory effect of aqueous extract from yerba mate (Ilex paraguariensis) on the process of lipid peroxidation of liposomal membranes // Biophysics. 2022. Vol. 67, N 4. P. 541-548.



Докладчик: Теселкин Ю.О.
180
2022-10-28

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists