Влияние суммарных флавоноидов листьев боярышника на активность антиоксидантных ферментов и экспрессию соответствующих генов у мышей с диабетом, вызванным стрептозотоцином
Диабет (СД) - это метаболическое заболевание, характеризующееся гипергликемией. Уровень его распространенности в мире растет с каждым годом, и он стал четвертым заболеванием, требующим первоочередного внимания. Повышенная концентрация сахара в крови может вызывать метаболические нарушения в организме, приводящие к повреждению тканей и функциональным расстройствам. Наиболее распространенными формами этого заболевания являются диабет 1 и 2 типа. Характеристики этих двух типов, которые обусловлены недостаточной выработкой инсулина (тип 1) или потерей чувствительности клеток к инсулину, приводящей к гипергликемии, называются инсулинорезистентностью (тип 2). Хотя эти два типа диабета имеют разные причины, оба они подвержены влиянию клеточного окислительного стресса. Основным механизмом развития диабета 1 типа является специфическое повреждение островковых β-клеток поджелудочной железы, вызванное взаимодействием генетических, экологических и иммунных факторов, что приводит к абсолютному дефициту инсулина. В настоящее время инсулин является основным препаратом для лечения этого заболевания, но поскольку особый способ введения инсулина влияет на комплаентность пациента и его собственный терапевтический эффект, включая гипогликемические явления, увеличение веса, кетоацидоз и другие побочные эффекты, поиск других препаратов, кроме инсулина, чтобы помочь пациентам с диабетом 1 типа контролировать уровень сахара в крови, имеет важное клиническое значение.

Боярышник (Crataegus Pinnatifida Bunge) является как съедобным, так и лекарственным растением. Листья боярышника обладают различными фармакологическими свойствами, такими как снижение уровня липидов в крови, сахара в крови и артериального давления, а также антиоксидантными свойствами. Листья боярышника богаты различными биологически активными компонентами. Исследования Ли и др. показали, что полисахаридные соединения в листьях боярышника обладают способностью уничтожать свободные радикалы DPPH и OH. Ху и др. обнаружили, что флавоноиды листьев боярышника могут способствовать клиренсу свободного холестерина в печени мышей с гиперлипидемией за счет регуляции экспрессии LDLR, тем самым улучшая нарушения липидного обмена у мышей. Чжан и др. обнаружили, что внутрибрюшинное введение общих флавоноидов из листьев боярышника может ингибировать апоптоз клеток и способствовать восстановлению двигательной функции у крыс с травмой спинного мозга. Ли и др. обнаружили, что общие флавоноиды из листьев боярышника могут значительно повысить уровень супероксиддисмутазы (SOD), каталазы (CAT) и глутатионпероксидазы (GSH-PX) в клетках печени больных неалкогольной жировой болезнью печени, снизить содержание малондиальдегида (MDA), повысить антиоксидантную способность организма и тем самым задержать или предотвратить прогрессирование неалкогольной жировой болезни печени.
В этом эксперименте сначала была создана модель мышиного диабета путем введения стрептозотоцина (STZ), а затем мыши с диабетом, успешно развившимся после введения им общего количества флавоноидов из листьев боярышника (TFHL) в различных концентрациях, были использованы для изучения антиоксидантного эффекта флавоноидов из листьев боярышника на мышей с диабетом, что послужит основой для разработки и использования боярышника, а также для профилактики и лечения диабета.

Сахар в крови - важный источник энергии для клеток, тканей и органов организма. Пероральный тест на толерантность к глюкозе позволяет оценить функцию бета-клеток поджелудочной железы и метаболизм глюкозы в организме. Хуанг и др. показали, что общие флавоноиды Houttuynia cordata Thunb могут снижать уровень сахара в крови у мышей с диабетом 1 типа. Приведенные выше исследования показывают, что флавоноиды оказывают положительное влияние на лечение диабета. Результаты данного эксперимента показывают, что флавоноиды листьев боярышника могут снижать концентрацию глюкозы в крови и улучшать время пика глюкозы у мышей с диабетом, что согласуется с результатами вышеупомянутых исследований. Инсулин является единственным гипогликемическим гормоном в организме, и по его содержанию можно судить о степени патологических изменений при диабете. Результаты этого эксперимента показывают, что флавон из листьев боярышника может увеличить содержание инсулина в организме мышей и снизить концентрацию сахара в крови мышей с диабетом, что согласуется с результатами исследования Zeng et al. о том, что флавон из листьев боярышника может значительно снизить уровень сахара в крови мышей с диабетом и улучшить их метаболизм глюкозы. По результатам этого эксперимента, флавоноиды листьев боярышника в малых дозах показали наилучший эффект в снижении уровня сахара в крови. Это может быть связано с тем, что низкие дозы флавоноидов листьев боярышника сначала действуют на поджелудочную железу, способствуя секреции инсулина и снижению уровня сахара в крови, а высокие дозы флавоноидов листьев боярышника сначала действуют на печень, восстанавливая ее повреждения и усиливая экспрессию соответствующих генов. Это согласуется с результатами исследований Чжана, Лу и других.

Современные исследования показывают, что патогенез диабета сложен, и важным в его патогенезе является то, что накопление реактивных свободных радикалов кислорода снижает антиоксидантную способность организма. Исследование Лю и др. показало, что все три флавоноида в листьях боярышника джунгарского обладают функцией уничтожения свободных радикалов; согласно этому эксперименту, данные различных групп показали, что флавоноиды листьев боярышника могут значительно повысить активность антиоксидантных ферментов в сыворотке крови и печени, а также снизить содержание МДА. Этому может быть несколько причин. Во-первых, благодаря стабильной природе свободных радикалов полукун, свободные радикалы в организме могут реагировать с фенольными гидроксильными группами в флавоноидах листьев боярышника, образуя стабильные свободные радикалы полукун, тем самым прекращая цепную реакцию свободных радикалов. Прекращение цепной реакции повышает антиоксидантную способность организма. Второе - содержание МДА может увеличиваться из-за перекисного окисления липидов, которое может быть вызвано избытком свободных радикалов в организме. Флавоноиды листьев боярышника могут ингибировать перекисное окисление липидов, в результате чего содержание МДА в сыворотке крови и печени не увеличивается, что повышает антиоксидантную способность организма. В-третьих, в листьях боярышника много типов флавоноидов. При наличии соседней гидроксильной группы в кольце В двойные связи 2,3 теряют электроны и вращаются, образуя стабильные свободные радикалы. 4-позиционная карбонильная группа может образовывать водородные связи с соседней гидроксильной группой, делая промежуточные свободные радикалы более стабильными. Кроме того, в клетках происходит реакция Фентона (Fe2++H2O2 → Fe3++- OH+- OH-), и витексин может вступать в реакцию комплексообразования с Fe2+, причем место комплексообразования находится между 4-карбонил-5-гидрокси. Комплексообразование с Fe2+ может эффективно снижать генерацию - OH, образовывать сложные осадки, уменьшать количество свободных радикалов и повышать антиоксидантную способность организма. Флавоноиды листьев боярышника способны повышать активность антиоксидантных ферментов в печени и сыворотке крови мышей с диабетом 1 типа, снижать содержание МДА и повышать антиоксидантную способность организма. Экспрессия антиоксидантных генов тесно связана с антиоксидантной активностью антиоксидантных ферментов.

Когда степень окисления в организме превышает его способность очищаться от оксидов, стабильность окислительной и антиоксидантной систем нарушается, что приводит к окислительному повреждению. В условиях низкоуровневого окислительного стресса антиоксидантные белки организма активируются через цис-действующие элементы антиоксидантного ответа (ARE) или электрофильные элементы ответа (EpRE). ARE могут регулировать ответ антиоксидантных ферментов на окислительный стресс в организме на транскрипционном уровне. В нормальных физиологических условиях ядерный фактор Е2, связанный с фактором 2 (Nrf2), связывается в цитоплазме с эпоксидным хлоропропаном, связанным с белком-1 (Keap1), и его активность ингибируется. Он деградирует под действием убиквитиновых протеаз, чтобы поддерживать низкую транскрипционную активность Nrf2 в физиологических условиях. Когда клетка подвергается окислительному стрессу, первоначально связанный Nrf2 отсоединяется от Keap1, и активированный Nrf2 попадает в ядро и образует димер с небольшими белками Maf, тем самым узнавая и связываясь с ARE-элементами, инициируя транскрипцию нижележащих генов и транскрипцию антиоксидантных ферментов в организме. Таким образом, их активность повышается, что позволяет сбалансировать окислительное повреждение организма.

В этом эксперименте, после того как мышей с диабетом кормили флавоноидами из листьев боярышника в течение 4 недель, экспрессия четырех антиоксидантных генов, а именно SOD-1, SOD-2, GPX-1 и GPX-4, в печени мышей с диабетом значительно увеличилась, что может быть обусловлено двумя причинами. С одной стороны, из-за сильного окислительного стресса в организме мышей с диабетом антиоксидантная система организма не могла сбалансировать атаку свободных радикалов, что привело к серьезному окислительному повреждению клеток, а эндогенная антиоксидантная система организма не могла устранить свободные радикалы. Флавоноиды листьев боярышника могут не только устранять свободные радикалы в организме, но и комплексовать с ионами металлов, уменьшать окислительное повреждение клеток свободными радикалами и ионами металлов, способствовать ядерной транслокации Nrf2 и увеличению свободных радикалов. а затем увеличивать экспрессию генов SOD-1, SOD-2, GPX-1 и GPX-4 в печени мышей с диабетом. С другой стороны, снижение активности антиоксидантных ферментов у больных диабетом мышей может приводить к увеличению количества свободных радикалов в организме, что приводит к окислительному повреждению клеток, недостаточному энергообеспечению митохондриальной системы и блокировке транскрипции ДНК и РНК, что значительно снижает экспрессию антиоксидантных генов в печени больных мышей. Поскольку флавоноиды листьев боярышника обладают эффектом уничтожения свободных радикалов in vivo, после внутрижелудочного введения улучшилась транскрипция ДНК и РНК в клетках мышей, а также повысилась экспрессия генов SOD-1, SOD-2, GPX-1 и GPX-4 в печени больных диабетом мышей. Денг и др. обнаружили, что кверцетин может активировать экспрессию ядерной транслокации Nrf2 в первичных клетках печени человека, инкубированных с этанолом. Исследование Ганесана, Чжана и др. показывает, что витексин улучшает секрецию инсулина за счет активации ключевых белков, участвующих в регуляции апоптоза в бета-клетках, включая NF - κ B и Nrf2. Все это согласуется с результатами данного эксперимента.

Результаты показали, что флавоноиды листьев боярышника могут значительно снизить содержание МДА и значительно повысить активность Т-АОК, СОД и GSH-PX в сыворотке и печени мышей с диабетом, вызванным STZ. Флавоноиды листьев боярышника могут значительно увеличить экспрессию генов SOD-1, SOD-2, GPX-1 и GPX-4 в печени мышей с диабетом, вызванным STZ. Подводя итог, можно сказать, что флавоноиды листьев боярышника могут улучшить окислительное повреждение при диабете и обладают хорошим антиоксидантным действием. Он имеет хорошие перспективы развития в лечении диабета и исследованиях и разработке соответствующих препаратов.