Стрессорные воздействия в зависимости от типа, продолжительности и интенсивности повреждающего действия оказывают модулирующее влияние на состояние АОС: снижают или повышают активность антиоксидантных ферментов или же вызывают в различных органах разнонаправленные изменения активности ферментных компонентов антиоксидантной защиты. В литературе сведения о состоянии АОС при стрессовых воздействиях достаточно противоречивы [14, 15].
В данной работе обнаружено стресс-индуцированное повышение активности ферментов АОС, которое свидетельствует о мобилизации антиоксидантных резервов организма, препятствующих аккумуляции в тканях избыточного количества АФК, следовательно, и первичных продуктов пероксидации, в том числе органических гидроперекисей липидов. Повышение активности АОС при стрессе, как полагают, может происходить как за счет активации данных ферментов специфическими субстратами (продуктами СРО) на фоне умеренного повышения их концентраций, так и за счет индукции экспрессии генов данных ферментов свободными радикалами, которые способны в качестве вторичных мессенджеров участвовать в трансдукции сигналов, модулирующих генную экспрессию [16].
Повышение активности антиоксидантных ферментов, контролирующих интенсивность СРО, способствует более эффективному функционированию АОС при стрессовой ситуации и носит компенсаторный характер. Полагают, что повышение активности при стрессорном воздействии может указывать не только на мобилизацию защитных механизмов от окислительного стресса, но и на адаптивные возможности организма противостоять усилению процессов СРО. В ряде работ приводятся сведения о повышении активности антиоксидантных ферментов при различных типах краткосрочного стресса [14, 15].
Для предотвращения стресс-индуцированных повреждений в ЖКТ очевидна необходимость поддерживать антиоксидантный статус на физиологически оптимальном уровне, и в этой связи широко используются различные синтетические препараты, стимулирующие антиоксидантную защиту. Вместе с тем такие природные вещества, как пектиновые ПС, присутствующие в клеточных стенках всех высших растений и водорослей, считаются достаточно перспективными для их применения в качестве экзогенных АО [3, 17].
В проведенном исследовании показано, что предварительное введение животным до начала стресса PD предотвращает стресс-индуцированный подъем активности антиоксидантных ферментов у мышей. Данное действие может быть связано со способностью PD устранять ("улавливать") продукты СРО в слизистой оболочке желудка и тем самым снижать до физиологически оптимальных значений концентрацию специфических субстратов (О2-·, ОН·, Н2О2, органические гидропероксиды), необходимых для нормального функционирования ферментов АОС.
Полагают, что антирадикальное действие пектиновых ПС осуществляется посредством следующих механизмов: ингибирования отдельных звеньев свободнорадикальных реакций, улавливания и элиминации первичных продуктов АФК (О2−·, ОН·, Н2О2 и др.), образования реакционно не активных аддуктов, удаления АФК за счет донорства протона и нейтрализации продуктов СРО [17].
Ранее было показано, что противовоспалительная и антиоксидантная активность пектиновых ПС зависит от их структуры - содержания галактуроновой кислоты, наличия линейных и разветвленных областей, степени полимеризации биополимера, моносахаридного состава, степени метилэтерификации карбоксильных групп остатков галактуроновой кислоты и количества свободных гидроксильных групп [17-19].
Структурной особенностью пектина сливы являются сильно разветвленные области галактуронана с высоким содержанием остатков галактозы и арабинозы в боковых цепях разветвленных областей макромолекулы [20]. Полагают, что эта особенность обусловливает антиоксидантный эффект пектина [21].
Ранее в эксперименте in vitro было показано, что при внесении PD (в концентрации 5-20 мг/мл) в реакционную среду, содержащую феррицитохром С, ксантин и ксантиноксидазу, наблюдалось ингибирование ксантиноксидазы (фермента, реагирующего с молекулярным кислородом и высвобождающего в модельной среде супероксидный радикал О2-· и Н2О2) и снижение на 20-40% продукции О2-·. По мнению авторов, эффективному удалению О2-· могло содействовать преобладание остатков галактозы в боковых цепях пектина [6].
В экспериментах in vitro показано, что пектины из фруктов, овощей и других растительных источников обладают достаточно высокой антиоксидантной активностью [6, 22, 23]. Так, отдельные пектины из капусты, моркови, лука и красного перца, выделенные в условиях, имитирующих гастральную среду, способны в дозах от 0,25 до 1 мг/мл реакционной среды "улавливать" в модельных средах от 6 до 36% искусственного радикала DPPH· (1,1-дифенил-2-пикрилгидразил-радикал) и от 3 до 30% гидроксильного радикала (ОН·). Кроме того, было показано, что в условиях in vitro снижалась активность ксантиноксидазы на 9-23% при действии в тех же дозах пектинов, выделенных из данных овощей [24].
Определенный вклад в антиоксидантный потенциал пектиновых ПС вносят способы экстракции ПС из растительного сырья, содержание в них фенольных соединений и белка. Как полагают, фенольные соединения, связанные с пектинами гидрофобными, водородными или ковалентными связями, могут присутствовать в изолированных пектиновых ПС в различных количествах, усиливая их антиоксидантную активность [3, 24].
Сливы содержат большое количество эффективных природных антиоксидантов - фенольных соединений, содержание которых варьирует от 125 до 375 мг на 100 г свежей мякоти сливы в пересчете на галловую кислоту [25]. Флавоноиды, особенно фенольные кислоты (феруловая, коричная, кофейная, хлорогеновая, неохлорогеновая и др.), способны тормозить и обрывать окислительные цепные реакции за счет способности отдавать протоны от своих гидроксильных групп свободным радикалам (гидроксильным и пероксильным), нейтрализуя последние. Кроме того, флавоноиды сливы способны хелатировать ионы металлов (Fe2+, Cu+ и др.), ингибируя образование свободных радикалов [25].
Результаты ряда исследований, проведенных in vitro, показывают, что белки, конъюгированные с природными ПС, также могут участвовать в связывании агрессивных радикалов (например, ОН·), способствуя обрыву цепной радикальной реакции и проявлению антиоксидантного действия природными ПС [17, 24, 26]. Однако полученные результаты и опубликованные ранее данные [6] пока не позволяют однозначно судить о значимости белковой фракции для антиоксидантного действия ПС, поскольку механизмы антиоксидантного действия пектинов, в том числе пектина сливы, в экспериментах in vitro и in vivo, по всей видимости, различаются.
Пектиновые ПС успешно используются в гастроэнтерологической практике - они благотворно влияют как на процессы пищеварения, так и на состояние слизистых ЖКТ. Оказывая защитное действие в качестве противовоспалительных средств, пектины способствуют более быстрому заживлению эрозивно-язвенных поражений в ЖКТ [27, 28]. Как показал эксперимент, пероральное введение PD лабораторным мышам до начала стрессорного воздействия защищает слизистую оболочку желудка животных от патологических последствий стресса (см. табл. 2). Гастропротекторное действие PD наблюдается при пероральном ведении пектина до стресса в дозе 80 мг на 1 кг массы тела животных. Полученные результаты согласуются с данными литературы, например, ранее было показано, что пектин, вводимый в дозе 50 мг/кг, предотвращает индометацин-индуцированное повреждение стенки желудка у крыс [29].
Механизм гастропротекторного действия пектиновых ПС многофакторный. Полагают, что защитное действие может быть опосредовано через способность пектина стимулировать продукцию слизи, формировать на поверхности слизистой оболочки гелевую пленку, препятствующую нарушению целостности слизисто-эпителиального барьера ЖКТ агрессивными повреждающими факторами, уменьшать провоспалительные реакции лейкоцитов. Антиульцерогенное действие осуществляется и за счет антиоксидантной активности пектина, который подавляет прооксидантные источники (ксантиноксидазу, миелопероксидазу, реакцию Фентона и др.), снижая накопление токсичных радикальных продуктов, вызывающих патологические повреждения тканей ЖКТ [5-7, 30].
Установлено, что PD не влияет на параметры стула экспериментальных мышей, что свидетельствует об отсутствии слабительного эффекта, обычно наблюдаемого при потреблении натуральных плодов сливы, содержащих сахара - сорбит, фруктозу, которые стимулируют ферментацию мякоти плода в кишечной среде и способны вызвать вздутие и диарею.
Предварительное введение PD животным до стрессорного воздействия снижает время неподвижности мышей в ТПП, что указывает на снижение уровня депрессивности у животных и свидетельствует об антидепрессантоподобной активности пектина. Полученные в этом исследовании результаты согласуются с данными литературы. Так, антидепрессантоподобное действие было выявлено у пектина женьшеня, который вводили животным в течение 7 дней [12]. PD был введен только 1 раз за 24 ч до оценки поведенческих реакций и оказывал антистрессовый эффект.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что PD оказывает антиоксидантное, гастропротекторное и антидепрессантоподобное действие.
Заключение
Стрессорные воздействия вызывают активацию процессов СРО в организме, что приводит к избыточному количеству реакционноспособных радикалов, окислительному стрессу и провоцирует развитие воспалительного процесса в различных отделах ЖКТ. Пектиновые ПС, как природные антиоксиданты, являясь важными компонентами натуральной пищи, обладают способностью предупреждать воспалительные повреждения ЖКТ и благоприятствовать быстрому заживлению стресс-индуцированных эрозий и язв.
Пектин сливы, перорально введенный лабораторным мышам до стрессорного воздействия, наряду с ферментами АОС сдерживает гиперпродукцию АФК и способствует поддержанию антиоксидантно-прооксидантного баланса при стрессовой ситуации. Синергизм действия эндогенных и экзогенных антиоксидантов расширяет адаптивные возможности организма противостоять окислительному стрессу и его последствиям и повышает стрессоустойчивость. Введение пектина сливы экспериментальным животным до стрессорного воздействия предотвращает подъем уровня кортикостерона в плазме крови мышей и развитие воспалительных изменений на слизистой желудка при стрессе.
Пектиновые ПС могут быть рассмотрены в качестве альтернативы известным синтетическим средствам c гастропротекторными свойствами, а также в качестве субстанций для создания терапевтических средств и биологически активных добавок. Поиск веществ, выделенных из растений, обладающих противовоспалительным и антиоксидантным потенциалом, представляет медико-практический интерес.
Полученные данные позволяют предположить, что пектин сливы как эффективный природный антиоксидант может использоваться в качестве функционального ингредиента при создании новых функциональных пищевых продуктов и при разработке индивидуальных рационов питания.
Литература
1. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс: биохимический и патофизиологический аспекты. Москва : МАИК "Наука/Интерпериодика". 2001. 343 с.
2. Rohleder N. Stress and inflammation - the need to address the gap in the transition between acute and chronic stress effects // Psychoneuroendocrinology. 2019. Vol. 105. P. 164-171. DOI: https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2019.02.021
3. Minzanova S.T., Mironov V.F., Arkhipova D.M., Khabibullina A.V., Mironova L.G., Zakirova Y.M. et al. Biological activity and pharmacological application of pectic polysaccharides: A review // Polymers (Basel). 2018. Vol. 10, N 12. P. 1407. DOI: https://doi.org/10.3390/polym10121407
4. Amiot-Carlin M.J. Consommation des fruits et legumes: quels avantages, quels risques? [Fruit and vegetable consumption: what benefits, what risks?] // Rev. Prat. 2019. Vol. 69, N 2. P. 139-142. PMID: 30983210. (in French)
5. Kim H.J., Eom J.Y., Choi S.H., Seo H.J., Kwun I.S., Chun I.J. et al. Plum prevents intestinal and hepatic inflammation in the acute and chronic models of dextran sulfate sodium-induced mouse colitis // Mol. Nutr. Food Res. 2022. Vol. 66, N 13. Article ID e2101049-65. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.202101049
6. Popov S.V., Ovodova R.G., Golovchenko V.V., Chramova D.S., Markov P.A., Smirnov V.V. et al. Pectic polysaccharides of the fresh plum Prunus domestica L., isolated with a simulated gastric fluid and their anti-inflammatory and antioxidant activities // Food Chem. 2014. Vol. 143. P. 106-113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.07.049
7. Марков П.А., Волкова М.В., Хасаншина З.Р., Мартинсон Е.А., Попов С.В. Противовоспалительное действие высоко-и низкометилэтерифицированных яблочных пектинов in vivo и in vitro // Вопросы питания. 2021. Т. 90, № 6. С. 92-100. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-6-92-100
8. Pan X., Wang H., Zheng Z., Huang X., Yang L., Liu J., Wang K. Pectic polysaccharide from Smilax china L. ameliorated ulcerative colitis by inhibiting the galectin-3/NLRP3 inflammasome pathway // Carbohydr. Polym. 2022. Vol. 277. Article ID 118864. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118864
9. Zhao D.Q., Xue H., Sun H.J. Nervous mechanisms of restraint water-immersion stress-induced gastric mucosal lesion // World J. Gastroenterol. 2020. Vol. 26, N 20. P. 2533-2549. DOI: https://doi.org/10.3748/wjg.v26.i20.2533
10. Чевари С., Чаба И., Секей Й. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах клетки и метод определения ее в биологических материалах // Лабораторное дело. 1985. № 11. С. 678-681.
11. Paglia D.E., Valentine W.N. Studies on the quantative and qualitative characterization of erythrocyte glutathione peroxidase // J. Lab. Clin. Med. 1967. Vol. 70. P. 158-169. PMID: 6066618.
12. Gould T.D., Dao D.T., Kovacsics C.E. The open field test // Mood and Anxiety Related Phenotypes in Mice. Vol. 42. Neuromethods / ed. T.D. Gould. New York, NY : Humana Press, 2009. P. 1-20. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-60761-303-9_1
13. Wang J., Flaisher-Grinberg S., Li S., Liu H., Sun L., Zhou Y. et al. Antidepressant-like effects of the active acidic polysaccharide portion of ginseng in mice // J. Ethnopharmacol. 2010. Vol. 132, N 1. P. 65-69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jep.2010.07.042
14. Прокудина Е.С., Маслов Л.Н., Зоткин Н.Н., Курбатов Б.К., Джаги А.С., Де Петроцеллис Л. и др. Роль активных форм кислорода в механизме развития повреждения сердца и желудка при стрессе // Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова. 2018. Т. 104, № 1. С. 3-17. DOI: https://rusjphysiol.org/index.php/rusjphysiol/article/view/259
15. Chukwuebuka N.B., Elias D.T.M., Ijego A.E., Peggy O.E., Ejime A.C., Omeru O. et al. Changes in antioxidant enzymes activities and lipid peroxidase level in tissues of stress-induced rats // Biomed. Pharmacol. J. 2021. Vol. 14, N 2. P. 583-596. DOI: https://dx.doi.org/10.13005/bpj/2161
16. Huang C., Cao X., Chen X., Fu Y., Zhu Y. et al. A pectic polysaccharide from Ligusticum chuanxiong promotes intestine antioxidant defense in aged mice // Carbohydr. Polym. 2017. Vol. 174. P. 915-922. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2017.06.122
17. Wang J., Hu S., Nie S., Yu Q., Xie M. Reviews on mechanisms of in vitro antioxidant activity of polysaccharides // Oxid. Med. Cell. Longev. 2016. Vol. 2016. Article ID 5692852. DOI: https://doi.org/10.1155/2016/5692852
18. Sabater C., Molina-Tijeras J.A., Vezza T., Corzo N., Montilla A., Utrilla P. Intestinal anti-inflammatory effects of artichoke pectin and modified pectin fractions in the dextran sulfate sodium model of mice colitis. Artificial neural network modelling of inflammatory markers // Food Funct. 2019. Vol. 10, N 12. P. 7793-7805. DOI: https://doi.org/10.1039/c9fo02221j
19. Liu N., Yang W., Li X., Zhao P., Liu Y., Guo L. et al. Comparison of characterization and antioxidant activity of different citrus peel pectins // Food Chem. 2022. Vol. 386. Article ID 132683. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132683
20. Nunes C., Silva L., Fernandes A.P., Guine R.P.F., Domingues R.M., Coimbra M.A. Occurrence of cellobiose residues directly linked to galacturonic acid in pectic polysaccharides // Carbohydr. Polym. 2012. Vol. 87, N 1. P. 620-626. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.08.027
21. Yang B., Zhao M., Prasad K.N., Jiang G., Jiang Y. Effect of methylation on the structure and radical scavenging activity of polysaccharides from longan (Dimocarpus longan Lour.) fruit pericarp // Food Chem. 2010. Vol. 118, N 2. P. 364-368. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.04.128
22. Zou Z., Xi W., Hu Y., Nie C., Zhou Z. Antioxidant activity of citrus fruits // Food Chem. 2016. Vol. 196. P. 885-896. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.09.072
23. Wikiera A., Grabacka M., Byczyński Ł., Stodolak B., Mika M. Enzymatically extracted apple pectin possesses antioxidant and antitymor activity // Molecules. 2021. Vol. 26, N 5. P. 1434. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26051434
24. Smirnov V.V., Golovchenko V.V., Vityazev F.V., Patova O.A., Selivanov N.Yu., Selivanova O.G. et al. The antioxidant properties of pectin fractions isolated from vegetables using a simulated gastric fluid // J. Chem. 2017. Vol. 2017. Article ID 5898594. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/5898594
25. Kim D.-O., Chun O.K., Kim Y.-J., Moon H.Y., Lee C.Y. Quantification of polyphenolics and their antioxidant capacity in fresh plums // J. Agric. Food Chem. 2003. Vol. 51, N 22. P. 6509-6515. DOI: https://doi.org/10.1021/jf0343074
26. Chen H., Zhang M., Qu Z., Xie B. Antioxidant activities of different fractions of polysaccharide conjugates from green tea (Camellia Sinensis) // Food Chem. 2008. Vol. 106. P. 559-563. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.06.040
27. Zaitseva O., Khudyakov A., Sergushkina M., Solomina O., Polezhaeva T. Pectins as a universal medicine // Fitoterapia. 2020. Vol. 146. Article ID 104676. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fitote.2020.104676
28. Kumar M., Tomar M., Saurabh V., Sasi M., Punia S., Potkule J. et al. Delineating the inherent functional descriptors and biofunctionalities of pectic polysaccharides // Carbohydr. Polym. 2021. Vol. 269. Article ID 118319. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118319
29. Khotimchenko M.Y., Zueva E.P., Lopatina K.A., Khotimchenko Y.S., Shilova N.V. Gastroprotective effect of pectin preparations against indomethacin-induced lesions in rats // Int. J. Pharmacol. 2006. Vol. 2, N 4. P. 471-476. DOI: https://doi.org/10.3923/ijp.2006.471.476
30. Wang Y., Chen Y., Zhang X., Lu Y., Chen H. New insights in intestinal oxidative stress damage and the health intervention effects of nutrients: A review // J. Funct. Foods. 2020. Vol. 75. Article ID 104248. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jff.2020.104248