Физиолого-биохимическое исследование in vivo влияния полифенолов и 20-гидроксиэкдизона из зерен киноа на устойчивость к физическим нагрузкам у крыс Вистар

Резюме

Повышение способности организма человека адаптироваться в условиях физического стресса является актуальным с позиции использования специализированных пищевых продуктов, содержащих в своем составе функциональные пищевые ингредиенты (ФПИ) с эффективностью, доказанной в исследованиях in vivo.

Цель данного исследования - оценка влияния ФПИ из зерен киноа (Chenopodium quinoa) с высоким содержанием полифенолов и фитоэкдистероидов на физическую выносливость крыс-самцов линии Вистар.

Материал и методы. Эксперимент проведен в течение 36 сут с использованием 50 крыс-отъемышей самцов линии Вистар. Животные были рандомизированно разделены на 3 группы (n=12): "Контроль", "Бег" и "Бег-ФПИ". Крысы групп "Контроль" и "Бег" в течение эксперимента получали стандартный полусинтетический рацион. Крысы группы "Бег-ФПИ" получали полусинтетический рацион с добавлением ФПИ в количестве 0,055±0,003%, содержащий фитоэкдистероиды (50,4±0,6 мг/г) и полифенолы (212,0±2,0 мг/г). В течение эксперимента у крыс оценивали состояние нейромоторики (сила хватки передних лап), память, поведенческие реакции в тестах "Приподнятый крестообразный лабиринт" (ПКЛ), "Условный рефлекс пассивного избегания" (УРПИ) и "Открытое поле" (ОП). 1 раз в неделю животные групп "Бег" и "Бег-ФПИ" подвергались умеренным физическим нагрузкам на "Беговой дорожке". На 36-е сутки эксперимента животные этих групп подвергались истощающей физической нагрузке, после чего их помещали в обменные клетки для сбора суточной мочи. По окончании эксперимента в сыворотке крови анализировали содержание кортикостерона, активность каталазы, показатели белкового, липидного и минерального обмена, показатели функционального состояния печени и системы антиоксидантной защиты, в суточной моче определяли уровни простагландина Е2 и дофамина.

Результаты. В физиологических тестах (ПКЛ, ОП) было показано, что еженедельная физическая нагрузка повышала тревожность лабораторных животных. Введение в рацион ФПИ приводило к нормализации оцениваемых показателей (тест ПКЛ). В результате 36-дневного потребления ФПИ на фоне физических нагрузок было выявлено статистически значимое снижение на 22% концентрации в крови крыс основного маркера стресса - кортикостерона и рост на 23% суточной экскреции с мочой ингибитора стресса - простагландина Е2, по сравнению с животными группы "Бег" (p<0,05) до уровня, не отличающегося от показателей контрольных животных. По результатам истощающей физической нагрузки отсутствовали различия в показателях выносливости между группами "Бег" и "Бег-ФПИ". Потребление ФПИ препятствовало образованию избыточного аммиака, достоверно снижая уровень мочевины в крови и нормализуя ее экскрецию с мочой, повышенную в группе "Бег" на 19%, до уровней у контрольных животных.

Заключение. Полученные результаты продемонстрировали адаптогенные свойства разработанного ФПИ в ответ на стресс, вызванный еженедельными умеренными и разовой истощающей физическими нагрузками. Полученные данные о биологическом действии разработанного ФПИ на адаптационный потенциал лабораторных животных послужат экспериментальным обоснованием для его включения в составы специализированных пищевых продуктов.

Ключевые слова:зерна киноа; стресс; 20-гидроксиэкдизон; полифенолы; крысы; физическая нагрузка; память; тревожность; дофамин

Финансирование. Работа проведена при финансировании РНФ (грант № 19-16-00107-П "Новые функциональные пищевые ингредиенты адаптогенного действия, предназначенные для увеличения работоспособности организма человека и повышения его когнитивного потенциала"), https://rscf.ru/project/22-16-35008/.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие конфликтов интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Шипелин В.А.; сбор и обработка данных - Бирюлина Н.А., Петров Н.А., Сидорова Ю.С., Зорин С.Н.; написание текста - Шипелин В.А.; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы.

Для цитирования: Шипелин В.А., Бирюлина Н.А., Сидорова Ю.С., Петров Н.А., Зорин С.Н., Мазо В.К., Бессонов В.В. Физиолого-биохимическое исследование in vivo влияния полифенолов и 20-гидроксиэкдизона из зерен киноа на устойчивость к физическим нагрузкам у крыс Вистар // Вопросы питания. 2024. Т. 93, № 1. С. 80-91. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-1-80-91

Одним из перспективных направлений науки о питании является разработка способов направленной нутриентной поддержки организма человека при различных видах стресса, в том числе вызванного повышенными физическими нагрузками. Это обусловливает необходимость создания специализированных пищевых продуктов, содержащих в своем составе функциональные пищевые ингредиенты (ФПИ) с доказанным адаптогенным, антиоксидантным и анксиолитическим действием [1]. Фитоэкдистероиды, входящие в состав разнообразных лекарственных и пищевых растений, известны своей широкой биологической активностью, связанной с их анаболическим, адаптогенным, противодиабетическим, гиполипидемическим и гепатопротекторным действием [2, 3]. Отдельный интерес вызывает изучение сочетанного метаболического действия фитоэкдистероидов и минорных биологически активных веществ (БАВ) - полифенолов при различных стрессовых состояниях. Соответствующую комбинацию БАВ можно найти в составе традиционных массово используемых в питании человека псевдозлаковых культур, в числе которых зерна киноа (Chenopodium quinoa) [4]. Употребление зерен киноа в пищу не только способно удовлетворить рекомендуемую суточную норму многочисленных пищевых веществ, включая аминокислоты (в особенности незаменимые - метионин и лизин), пищевые волокна, витамины (В1, В2, В6, С, Е), минеральные вещества (Ca, P, Fe и Zn), но и может способствовать снижению уровня окислительного стресса благодаря присутствию в своем составе пептидов и таких БАВ, как рутин, кверцетин и др. [5, 6]. Наличие у зерен киноа уникального профиля флавоноидов и фитоэкдистероидов объясняет широкий спектр их биологической активности [7, 8]. Химический состав зерен киноа представлен полифенолами, стероидами и фитоэкдистероидами, среди которых флавоноиды, флавонолы, антоцианины, дигидрофлавоны, дигидрофлавонолы, изофлавоны и халконы [9, 10], находящимися как в свободной, так и в связанной форме [11]. Продемонстрированные в работе [12] опосредованные эффекты вторичных метаболитов киноа на каскады p38 MAPK, TNF-α и IGF-1/PI3K/Akt/ и пути транскрипционного фактора FOXO, связанные с регуляцией биосинтеза белка и его деградации в мышечных клетках, делают зерна киноа перспективным кандидатом для проведения исследований по оценке возможности их дальнейшего применения в качестве источника БАВ или ФПИ при интенсивных физических нагрузках. Зерна киноа проявляют различные анксиолитические свойства, обусловленные как наличием в составе синапиновой кислоты [11], способной потенцировать ГАМК-индуцированные токи в отдельных кортикальных нейронах [13], так и присутствием фитоэкдистероидов, демонстрирующих в том числе противотревожные свойства [14]. В проведенном нами ранее исследовании [15] на in vivo модели психоэмоционального стресса, вызванного принудительной иммобилизацией крыс, ФПИ из зерен киноа продемонстрировал выраженное анксиолитическое и антиоксидантное действие, а также положительно влиял на повышенную в результате стресса экскрецию основных катехоламинов с мочой.

Цель настоящего исследования - комплексная физиолого-биохимическая оценка эффективности потребления ФПИ из зерен киноа на модели повышенной физической нагрузки у крыс-самцов линии Вистар [16].

Материал и методы

Получение и характеристика функциональных пищевых ингредиентов из зерен Chenopodium quinoa. Зерна киноа (Chenopodium quinoa), предварительно измельченные в лабораторном блендере (FimarFRI, Италия), просеивали через сито для отбора муки с диаметром частиц менее 0,35 мм. Содержание фитоэкдистероидов (20E) в ФПИ, оцененное методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием, составило 50,4±0,6 мг/г. Общее количество полифенолов, определенное спектрофотометрически методом по Фолину-Чокалтеу, составило 212,0±2,0 мг/г. Детальная процедура получения ФПИ, процедуры анализа фитоэкдистероидов, полифенольных соединений и их профиль были описаны ранее [17]. По результатам оценки острой пероральной токсичности ФПИ, проведенной ранее [15], значение ЛД50 превысило 5000 мг/кг массы тела (мыши), что характеризует ФПИ как вещество с низкой опасностью.

Содержание животных. В эксперименте использовали крыс-самцов линии Вистар. Животные были получены из питомника "Столбовая" (Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России, Московская область, Российская Федерация). Животных содержали парами в клетках из поликарбоната при следующих условиях окружающей среды: температура 21-24 °C, относительная влажность 45-60%, цикл освещения день/ночь - 12/12 ч. Животные получали сбалансированный полусинтетический рацион в соответствии с AIN93M [18] и питьевую воду, очищенную на установке обратного осмоса (Merck-Millipore, США). Все процедуры с животными проводились в соответствии со стандартными принципами надлежащей лабораторной практики [19], ГОСТ 33216-2014 "Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными" и ГОСТ Р 70355-2022 "Продукция пищевая специализированная. Общие требования к проведению доклинических испытаний на лабораторных животных". Дизайн исследований был одобрен Комитетом по этике ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" (код протокола № 02-19, 06/10/2019).

Дизайн 36-дневного исследования адаптогенных свойств функциональных пищевых ингредиентов из зерен киноа на модели повышенных энерготрат. Для дифференцировки животных на активных или пассивных особей перед экспериментом изучали их поведенческий фенотип. Предварительное разделение животных на группы, сходные по поведению, повышает сходимость полученных результатов [20]. Для этого после 7-дневного карантина 50 крыс-самцов линии Вистар с начальной массой тела 60±5 г разделяли в тесте "Приподнятый крестообразный лабиринт" (ПКЛ) в зависимости от их поведения. Активность крыс в лабиринте регистрировали с помощью системы видеонаблюдения Smart 3.0.04 (Panlab Harvard Apparatus, Испания). Продолжительность пребывания в лабиринте составляла 5 мин. Во время тестирования регистрировали количество посещенных рукавов лабиринта, время, проведенное в закрытых (ЗР) и в открытых рукавах (ОР), а также двигательную активность. Для оценки динамики поведенческих изменений на 32-й день эксперимента проводили повторное тестирование в ПКЛ. Характеристики используемого ПКЛ и процедура оценки тревожного поведения и локомоторной активности подробно описаны ранее в работе [21].

В качестве модели повышенных физических нагрузок использовали тест "Беговая дорожка" (Treadmill, PanLab, Испания). Тест используется для принудительных упражнений и точной оценки развития усталости у лабораторных грызунов. До начала исследования необходимо оценить способность животных к обучению [22]. Продолжительность первой обучающей тренировки составила 10 мин; скорость ленты постепенно увеличивали с 15 до 18 см/с, наклон беговой дорожки 0°. По результатам обучения на "Беговой дорожке" животные, не способные бегать, были исключены из эксперимента. Таким образом, в эксперимент было отобрано 36 крыс из 50.

Отобранных животных рандомизированно с учетом отсутствия различий в массе тела, результатам теста ПКЛ и "Беговая дорожка" разделили на 3 группы (n=12 в каждой): "Контроль", "Бег" и "Бег-ФПИ". Крысы групп "Контроль" и "Бег" в течение 36 сут эксперимента получали стандартный полусинтетический рацион. Крысы 3-й опытной группы "Бег-ФПИ" получали модифицированный изокалорийный и изоазотистый полусинтетический рацион с добавлением ФПИ в количестве 0,055±0,003%, что соответствует практически нижней границе фармакологической дозы для человека в пересчете на 20E (100-1000 мг/сут) [23]. Животные получали корм и воду в режиме неограниченного доступа; через день проводили учет поедаемости корма. Массу тела животных регистрировали 2 раза в неделю.

Тренировочные тесты на беговой дорожке у животных опытных групп "Бег" и "Бег-ФПИ" проводили 1 раз в неделю. Продолжительность нагрузки на стадии тренировок составила 10 мин, скорость ленты с течением времени повышали с 16-19 до 19-22 см/с, наклон полотна составлял 0°. Фиксировали общую протяженность пройденного расстояния, общее время касания электродов для каждого животного, количество контактов с электродами.

Состояние нейромоторики изучали путем измерения мышечного тонуса животных с помощью определения силы хватки передних лап у крыс согласно [24]. Силу хватки определяли в граммах, замеряя максимальные показания динамометра. Силу хватки животных измеряли еженедельно на протяжении всего эксперимента.

Оценку поведенческих реакций, кратковременной и долгосрочной памяти крыс проводили с использованием теста "Условный рефлекс пассивного избегания" (УРПИ) по методике и на оборудовании, описанном ранее [25]. Исследование проводили на 14-е сутки эксперимента, проверку обучения - закрепления памятного следа - на 15-е сутки, долгосрочную память - на 29-е сутки эксперимента.

Способность к исследовательскому поведению, тревожность и стремление крыс изучать новую территорию оценивали на 25-е сутки эксперимента в тесте "Открытое поле" (ОП) по методике и на оборудовании, описанном ранее [25]. Тестирование животных выполняли в периоды их минимальной суточной активности с 10:00 до 15:00.

На 36-е сутки эксперимента животных групп "Бег" и "Бег-ФПИ" подвергали истощающей физической нагрузке на "Беговой дорожке". Продолжительность нагрузки увеличивали до потери у крыс способности к бегу, скорость ленты плавно повышали с 19 до 43 см/с, наклон полотна составил 10°. Сразу после бега животных помещали в обменные клетки для сбора суточной мочи. На 37-е сутки крыс, предварительно лишенных корма, выводили из эксперимента путем декапитации под легким эфирным наркозом. Собранную после декапитации животного кровь центрифугировали в течение 15 мин при 4000 об/мин, отбирали сыворотку крови, которую хранили до анализа при температуре -80 °C. Анализировали содержание дофамина в моче, показатели белкового, липидного и минерального обмена в сыворотке крови, показатели функционального состояния печени и показатели системы антиоксидантной защиты. Схема дизайна эксперимента представлена на рис. 1.

Методы исследования биохимических показателей. В сыворотке крови крыс на автоматическом биохимическом анализаторе Konelab 20i (Thermo Scientific, США) определяли показатели белкового обмена (содержание общего белка, мочевины, креатинина), липидного обмена [уровень общего холестерина, липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), триглицеридов], пуринового обмена (концентрация мочевой кислоты), минерального обмена (концентрация фосфора, магния, кальция), функционального состояния печени [уровень общего билирубина, активность аланин- (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), щелочной фосфатазы] и уровень глюкозы; в моче концентрацию мочевины, мочевой кислоты, креатинина, магния, фосфора и кальция.

В сыворотке крови крыс с помощью коммерческих наборов реактивов методом количественного конкурентного иммуноферментного анализа определяли активность каталазы (Cayman, США) и содержание кортикостерона (IDS Limited, США).

Содержание простагландина Е2 в моче крыс определяли методом иммуноферментного анализа с использованием коммерческого набора реактивов (R&D systems, США). Определение содержания дофамина в моче проводили на жидкостном хроматографе Agilent 1100 (Agilent Technologies, США) с тройным квадрупольным масс-спектрометрическим детектором Thermo TSQ с ионизацией электрораспылением, автосемплером и программным обеспечением обработки хроматографических данных Chem Station и Endura по методике, указанной ранее [15].

Статистический анализ. Статистическую обработку полученных данных проводили в программе SPSS Statistics 24 (IBM, США) и Microsoft Excel for Windows. Вычисляли набор показателей описательной статистики. Вероятность принятия нулевой гипотезы о совпадении распределений сравниваемых выборок определяли с использованием двустороннего t-критерия Стьюдента для попарно связанных значений, непараметрического post hoc теста Вилкоксона-Манна-Уитни, критерия Краскела-Уоллиса и ANOVA. Данные представлены как среднее значение и стандартная ошибка среднего (M±m). Критический уровень значимости нулевой статистической гипотезы (p) принимали равным 0,05.

Результаты и обсуждение

Интегральные показатели. Результаты формирования групп животных, исходя из данных тестов ПКЛ, "Беговая дорожка" и массы тела, представлены в табл. 1.

При ежедневном осмотре на протяжении всего эксперимента поведение животных, двигательная активность, состояние шерстного покрова, потребление корма и воды было удовлетворительным.

Среднее потребление корма животными разных групп на протяжении эксперимента (по неделям) и среднее кумулятивное за весь эксперимент представлено на рис. 2.

Среднее кумулятивное потребление корма (рис. 2Б) животными группы "Бег-ФПИ", получавшими ФПИ, было статистически значимо ниже показателя животных групп "Контроль" и "Бег". Анализируя понедельное потребление корма животными (рис. 2А), видно, что потребление корма животными группы "Бег-ФПИ" было достоверно меньше по сравнению с контрольными животными на 1-й, 3-й и 4-й неделе эксперимента; значимые различия с потреблением животными группы "Бег" наблюдались только на 1-й неделе.

Расчетное потребление 20Е в составе ФПИ животными опытной группы "Бег-ФПИ" составило 1,83±0,02 мг/кг массы тела в сутки; расчетное потребление флавоноидов - 9,4±0,1 мг/кг массы тела в сутки.

Динамика массы тела крыс на протяжении всего эксперимента не различалась между группами, несмотря на сниженное среднее кумулятивное потребление корма в группе "Бег-ФПИ", что, вероятно, обусловлено незначительно повышенной мышечной массой животных, подвергавшихся еженедельным тестам на беговой дорожке в группах "Бег" и "Бег-ФПИ", на фоне сниженного аппетита, связанного с принудительными тестами (масса тела животных на момент окончания эксперимента составила в группе "Контроль" - 312±11 г, "Бег" - 307±7 г, "Бег-ФПИ" - 302±7 г). В исследовании [26] аналогичное снижение аппетита у самцов-крыс в условиях хронической адаптации к умеренным тренировкам было ассоциировано со снижением уровня интерлейкина-6 в гипоталамусе, играющего важную роль в регулировании аппетита, расхода энергии и массы тела [27].

Оценка поведенческих реакций, функций памяти, силы хватки и физических упражнений на беговой дорожке

Во время первого тестирования в ПКЛ при распределении животных по группам отсутствовали различия в показателях, характеризующих тревожно-подобные функции крыс [21, 25] (рис. 3А, Б), исследовательскую (рис. 3В) и двигательную активность (рис. 3Г). При втором тестировании в ПКЛ на 32-е сутки эксперимента животные опытной группы "Бег" меньше (p<0,05) времени проводили в открытых рукавах лабиринта (см. рис. 3А) по сравнению с первым тестированием; общая пройденная дистанция у животных этой группы также была достоверно ниже (p<0,05) (см. рис. 3Г). Для животных группы "Бег-ФПИ" выявлено повышение двигательной активности, выраженное в статистически значимо (p<0,05) увеличенной пройденной дистанции в сравнении с животными контрольной группы (см. рис. 3Г).

На рис. 4 представлены результаты тестирования в тесте ОП после 25 сут кормления животных экспериментальными рационами. По показателям тревожности (см. рис. 4В, Г, Д, Е) выявлено, что животные групп "Бег" и "Бег-ФПИ", подверженные еженедельным физическим упражнениям, статистически значимо (p<0,05) меньше времени проводили в центре лабиринта и, соответственно, больше времени в зоне периферии (p<0,05) по сравнению с животными группы контроля, что свидетельствует о повышенной тревожности животных обеих опытных групп. При этом эти животные статистически значимо (p<0,05) больше перемещались по лабиринту (см. рис. 4А) по сравнению с животными контрольной группы. Сочетанное использование 2 физиологических тестов - ПКЛ и ОП - показало, что еженедельная физическая нагрузка повышала тревожность лабораторных животных. Употребление ФПИ приводило к нормализации тревожно-подобных функций в тесте ПКЛ, несмотря на отсутствие эффекта в тесте ОП.

В 1-й день тестирования - выработки УРПИ, во всех группах были выявлены животные, не входившие в темный отсек камеры (от 1 до 2 животных) и исключенные из дальнейшего тестирования. На 2-е сутки тестирования краткосрочной памяти значимых различий между группами не выявлено. На 14-е сутки тестирования долгосрочной памяти латентное время входа в темный отсек камеры животными опытных групп "Бег" и "Бег-ФПИ", подвергаемых еженедельной умеренной физической нагрузке, было статистически значимо ниже (p<0,05) по сравнению с показателем животных группы "Контроль", что свидетельствует о влиянии регулярных физических нагрузок на долгосрочную память крыс. Отсутствовали изменения в силе хватки между животными всех групп, также в течение эксперимента не было выявлено различий в поведении животных в тесте "Беговая дорожка" по всем регистрируемым показателям (данные не показаны). По результатам истощающей физической нагрузки на 36-е сутки не выявлено различий между группами в показателях выносливости в тесте (время бега для группы "Бег" составило 42±2 мин, группы "Бег-ФПИ" - 45±2 мин) и пройденной дистанции (данные не показаны).

Биохимические показатели

В табл. 2 представлены результаты определения некоторых биохимических показателей в сыворотке крови животных и суточной моче.

При оценке биохимических показателей крови животных (см. табл. 2) при сравнении групп "Бег" и "Бег-ФПИ" отмечается достоверное повышение на 34% АСТ. Вместе с этим ФПИ вызывает незначительное снижение уровня триглицеридов, достигшее уровня статистической значимости (p<0,05) при сравнении с показателем животных контрольной группы. Повышенная беговая нагрузка на фоне потребления ФПИ вызвала достоверное снижение концентрации глобулинов, мочевины и мочевой кислоты в сыворотке крови у животных группы "Бег-ФПИ" по сравнению с животными контрольной группы (p<0,05). Выявленные различия находятся в пределах колебаний физиологической нормы для крыс данной линии и данного возраста [28]. Физическая нагрузка у животных группы "Бег" приводила к достоверному снижению активности каталазы в крови по сравнению с контрольной группой. В то же время в группе "Бег-ФПИ" активность фермента оставалась на уровне значений контрольных животных, что, по-видимому, свидетельствует о некотором снижении окислительного стресса в организме крыс на фоне физической нагрузки.

Интенсивная мышечная работа у крыс группы "Бег" в сравнении с группой контроля способствовала достоверному повышению на 19% экскреции с мочой мочевины в результате усиленного дезаминирования аминокислот и образования избыточного аммиака, являющегося как центральным, так и периферическим фактором возникновения усталости, вызванной физической нагрузкой [29]. Потребление крысами ФПИ возвращало данный показатель к уровню контрольных животных.

На рис. 5 представлены результаты определения концентрации кортикостерона в сыворотке крови животных и суточной экскреции простагландина Е2 с мочой.

Потребление животными ФПИ, содержащего фитоэкдистероиды и полифенолы, оказало влияние на баланс основного маркера стресса крыс - кортикостерона: препятствовало увеличению концентрации кортикостерона в крови и снижению суточной экскреции с мочой простагландина Е2, статистически значимо (p<0,05) отличающихся у животных группы "Бег" на фоне истощающей физической нагрузки от показателей животных группы "Контроль".

На рис. 6 представлены результаты определения суточной экскреции дофамина с мочой.

Потребление ФПИ способствовало статистически значимому повышению у крыс в группе "Бег-ФПИ" суточной экскреции дофамина с мочой по сравнению с его выведением у животных групп "Бег" и "Контроль". Стимулировать почечную экскрецию дофамина могут различные потребляемые пищевые продукты, содержащие предшественник дофамина - L-дигидроксифенилаланин, увеличивающий выработку дофамина почками [30]. Псевдозлаковые культуры богаты беталаинами - образованными из тирозина азотсодержащими пигментами и являющимися предшественниками L-дигидроксифенилаланина [31, 32]. Киноа в свою очередь содержит беталаины - бетацианины, такие как бетанин и изобетанин в диапазоне 1,5-61 мг на 1 кг зерна [32].

Заключение

Результаты проведенного in vivo исследования продемонстрировали адаптогенные свойства разработанного ФПИ в ответ на стресс, вызванный еженедельными умеренными физическими нагрузками с последующей разовой истощающей нагрузкой на беговой дорожке. Ежедневное потребление крысами ФПИ в составе рациона в рамках настоящей 36-дневной модели повышенных физических энерготрат оказало положительное влияние на целый ряд биохимических показателей, характеризующих метаболические изменения на фоне физических нагрузок, и состояние стресса.

Новые сведения о биологическом действии разработанного ФПИ на адаптационный потенциал лабораторных животных послужат экспериментальным обоснованием для его включения в составы специализированных пищевых продуктов, предназначенных для питания лиц, чья профессиональная деятельность связана с особыми (повышенными) нагрузками, с вредными условиями труда и/или проживающих и работающих в неблагоприятных климатических условиях.

Литература

1. Head K.A., Kelly G.S. Nutrients and botanicals for treatment of stress: adrenal fatigue, neurotransmitter imbalance, anxiety, and restless sleep // Altern. Med. Rev. 2009. Vol. 14, N 2. P. 114-140.

2. Özdemir Z., Bildziukevich U., Wimmerová M., Macůrková A., Lovecká P., Wimmer Z. Plant adaptogens: natural medicaments for 21st century? // ChemistrySelect. 2018. Vol. 3. P. 2196-2214. DOI: https://doi.org/10.1002/slct.201702682

3. Das N., Mishra S.K., Bishayee A., Ali E.S., Bishayee A. The phytochemical, biological, and medicinal attributes of phytoecdysteroids: an updated review // Acta Pharm. Sin. B. 2021. Vol. 11, N 7. P. 1740-1766. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsb.2020.10.012

4. Ren G., Teng C., Fan X., Guo S., Zhao G., Zhang L. et al. Nutrient composition, functional activity and industrial applications of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) // Food Chem. 2023. Vol. 410. Article ID 135290. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135290

5. Shahbaz M., Raza N., Islam M., Imran M., Ahmad I., Meyyazhagan A. et al. The nutraceutical properties and health benefits of pseudocereals: a comprehensive treatise // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2023. Vol. 63, N 29. P. 10 217-10 229. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2071205

6. Filho A.M., Pirozi M.R., Borges J.T., Pinheiro Sant’Ana H.M., Chaves J.B., Coimbra J.S. Quinoa: nutritional, functional, and antinutritional aspects // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017. Vol. 57, N 8. P. 1618-1630. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2014.1001811

7. Li Y., Feng Z., Wu T., You H., Wang W., Liu X. et al. Quinoa peptides alleviate obesity in mice induced by a high-fat diet via regulating of the PPAR-α/γ signaling pathway and gut microbiota // Mol. Nutr. Food Res. 2023. Vol. 67, N 22. Article ID e2300258. DOI: https://doi.org/10.1002/mnfr.202300258

8. Ng C.Y., Wang M. The functional ingredients of quinoa (Chenopodium quinoa) and physiological effects of consuming quinoa: a review // Food Front. 2021. Vol. 2. P. 329-356. DOI: https://doi.org/10.1002/fft2.109

9. Zorin S.N., Petrov N.A., Bokov D.O., Bessonov V.V. Quinoa grains (Chenopodium quinoa Willd.) - a source of protein and biologically active substances // Res. J. Pharm. Technol. 2021. Vol. 14, N 11. P. 5781-5784. DOI: https://doi.org/10.52711/0974-360X.2021.01005

10. Liu Y., Liu J., Kong Z., Huan X., Li L., Zhang P. et al. Transcriptomics and metabolomics analyses of the mechanism of flavonoid synthesis in seeds of differently colored quinoa strains // Genomics. 2022. Vol. 114, N 1. P. 138-148. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2021.11.030

11. Lin M., Han P., Li Y., Wang W., Lai D., Zhou L. Quinoa secondary metabolites and their biological activities or functions // Molecules. 2019. Vol. 24, N 13. P. 2512. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24132512

12. Liu P.J., Hu Y.S., Wang M.J., Kang L. Nutrient weight against sarcopenia: regulation of the IGF-1/PI3K/Akt/FOXO pathway in quinoa metabolites // Curr. Opin. Pharmacol. 2021. Vol. 61. P. 136-141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coph.2021.10.001

13. Yoon B.H., Jung J.W., Lee J.J., Cho Y.W., Jang C.G., Jin C. et al. Anxiolytic-like effects of sinapic acid in mice // Life Sci. 2007. Vol. 81, N 3. P. 234-240. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lfs.2007.05.007

14. Franco R.R., de Almeida Takata L., Chagas K., Justino A.B., Saraiva A.L., Goulart L.R. et al. A 20-hydroxyecdysone-enriched fraction from Pfaffia glomerata (Spreng.) pedersen roots alleviates stress, anxiety, and depression in mice // J. Ethnopharmacol. 2021. Vol. 267. Article ID 113599. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jep.2020.113599

15. Sidorova Y.S., Shipelin V.A., Petrov N.A., Zorin S.N., Mazo V.K. Anxiolytic and antioxidant effect of phytoecdysteroids and polyphenols from Chenopodium quinoa on an in vivo restraint stress model // Molecules. 2022. Vol. 27, N 24. Article ID 9003. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27249003

16. Dougherty J.P., Springer D.A., Gershengorn M.C. The treadmill fatigue test: a simple, high-throughput assay of fatigue-like behavior for the mouse // J. Vis. Exp. 2016. Vol. 111. Article ID 54052. DOI: https://doi.org/10.3791/54052

17. Zorin S.N., Sidorova Yu.S., Petrov N.A., Perova I.B., Malinkin A.D., Bokov D.O. et al. A new functional food ingredient enriched by Phytoecdisteroids and Polyphenols from quinoa grains (Chenopodium quinoa Willd.) // Res. J. Pharm. Technol. 2021. Vol. 14, N 8. P. 4321-4328. DOI: https://doi.org/10.52711/0974-360X.2021.00750

18. Reeves P.G. Components of the AIN-93 diets as improvements in the AIN-76A diet // J. Nutr. 1997. Vol. 127, N 5. Suppl. P. 838S-841S. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/127.5.838s

19. Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory animals. Guide Laboratory for the Care and Use of Animals. Washington, DC : National Academies Press (US), 2011. ISBN 978-0-309-15400-0.

20. Sharanova N.E., Kirbaeva N.V., Toropygin I.Y., Khryapova E.V., Koplik E.V., Soto C.K. et al. Effect of acute emotional stress on proteomic profile of selected brain areas and lysosomal proteolysis in rats with different behavioral activity // Bull. Exp. Biol. Med. 2016. Vol. 161. P. 355-358. DOI: https://doi.org/10.1007/s10517-016-3413-3

21. Apryatin S.A., Shipelin V.A., Trusov N.V., Mzhelskaya K.V., Evstratova V.S., Kirbaeva N.V. et al. Comparative analysis of the influence of a high-fat/high-carbohydrate diet on the level of anxiety and neuromotor and cognitive functions in Wistar and DAT-KO rats // Physiol. Rep. 2019. Vol. 7. Article ID e13987. DOI: https://doi.org/10.14814/phy2.13987

22. de Souza R.F., Augusto R.L., de Moraes S.R.A., de Souza F.B., Gonçalves L.V.D.P., Pereira D.D. et al. Ultra-endurance associated with moderate exercise in rats induces cerebellar oxidative stress and impairs reactive GFAP isoform profile // Front. Mol. Neurosci. 2020. Vol. 13. P. 157. DOI: https://doi.org/10.3389/fnmol.2020.00157

23. Dinan L., Dioh W., Veillet S., Lafont R. 20-hydroxyecdysone, from plant extracts to clinical use: therapeutic potential for the treatment of neuromuscular, cardio-metabolic and respiratory diseases // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N 5. P. 492. DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines9050492

24. Apryatin S.A., Shipelin V.A., Sidorova Y.S., Petrov N.A., Gmoshinskii I.V., Nikityuk D.B. Interspecific differences in behavioral responses and neuromotorics between laboratory rodents receiving rations with easily digested carbohydrates // Bull. Exp. Biol. Med. 2018. Vol. 165, N 1. P. 5-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s10517-018-4086-x

25. Mzhelskaya K.V., Shipelin V.A., Shumakova A.A., Musaeva A.D., Soto J.S., Riger N.A. et al. Effects of quercetin on the neuromotor function and behavioral responses of Wistar and Zucker rats fed a high-fat and high-carbohydrate diet // Behav. Brain Res. 2020. Vol. 378. Article ID 112270. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbr.2019.112270

26. Foright R.M., Johnson G.C., Kahn D., Charleston C.A., Presby D.M., Bouchet C.A. et al. Compensatory eating behaviors in male and female rats in response to exercise training // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2020. Vol. 319, N 2. P. R171-R183. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpregu.00259.2019

27. Erta M., Quintana A., Hidalgo J. Interleukin-6, a major cytokine in the central nervous system // Int. J. Biol. Sci. 2012. Vol. 8, N 9. P. 1254-1266. DOI: https://doi.org/10.7150/ijbs.4679

28. Войтенко Н.Г. Вариабельность биохимических показателей крови и установление референсных интервалов в доклинических исследованиях. Сообщение 1: крысы // Лабораторные животные для научных исследований. 2020. № 1. С. 1-6. DOI: https://doi.org/10.29296/2618723X-2020-01-06

29. Chen S., Minegishi Y., Hasumura T., Shimotoyodome A., Ota N. Involvement of ammonia metabolism in the improvement of endurance performance by tea catechins in mice // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. Article ID 6065. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-63139-9

30. Qaddumi W.N., Jose P.A. The role of the renal dopaminergic system and oxidative stress in the pathogenesis of hypertension // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N 2. P. 139. DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines9020139

31. Feng Y., Yan X., Guo F., Wang S., Liu Z., Long W. Identification, expression analysis of quinoa betalain biosynthesis genes and their role in seed germination and cold stress // Plant Signal. Behav. 2023. Vol. 18, N 1. Article ID 2250891. DOI: https://doi.org/10.1080/15592324.2023.2250891

32. Jan N., Hussain S.Z., Naseer B., Bhat T.A. Amaranth and quinoa as potential nutraceuticals: a review of anti-nutritional factors, health benefits and their applications in food, medicinal and cosmetic sectors // Food Chem. 2023. Vol. 18. Article ID 100687 DOI: https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100687

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»