Влияние антоцианинов черники и черной смородины на метаболические нарушения у крыс с алиментарным ожирением

Красуцкий Александр Геннадьевич; Аксенов Илья Владимирович; Балакина Анастасия Станиславовна; Трусов Никита Вячеславович; Гусева Галина Владимировна; Тутельян Виктор Александрович

Резюме

Ожирение является одной из наиболее актуальных проблем современного здравоохранения, прежде всего в связи с его вкладом в формирование метаболических нарушений, приводящих к развитию ассоциированных патологий, в том числе неалкогольной жировой болезни печени и сахарного диабета. Основной причиной наблюдаемого в последние десятилетия роста распространенности ожирения среди населения экономически развитых стран считается изменение образа жизни, включая потребление избыточного по калорийности рациона с повышенным содержанием насыщенных жиров и простых углеводов. Биологически активные соединения растительного происхождения рассматриваются в настоящее время как перспективные средства регуляции метаболических процессов. Особое внимание при этом привлекают антоцианины - полифенольные соединения, содержащиеся в значительном количестве в чернике и черной смородине.

Цель работы - изучение влияния антоцианинов черники и черной смородины на метаболические нарушения у крыс с алиментарным ожирением.

Материал и методы. Проспективное исследование было проведено на 24 крысах-самцах линии Wistar с исходной массой тела 72,0±0,8 г, получавших в течение 13 нед полусинтетический сбалансированный рацион (1-я группа); высококалорийный холинодефицитный рацион (ВКХДР) (2-я группа); ВКХДР с добавлением экстракта черники и черной смородины в среднесуточной дозе 11 мг антоцианинов на 1 кг массы тела (3-я группа). Были изучены морфометрические параметры, толерантность к глюкозе, биохимические показатели крови, антиоксидантный статус, экспрессия генов ферментов и транскрипционных факторов углеводного и липидного обмена в печени.

Результаты. Употребление животными 2-й группы ВКХДР приводило к развитию алиментарного ожирения и жирового гепатоза, повышению активности аланинаминотрансферазы в крови, активности параоксоназы-1 и экспрессии гена глутатионпероксидазы в печени, снижению толерантности к глюкозе, концентрации свободных жирных кислот, общего холестерина, мочевой кислоты и общей антиоксидантной активности в крови, подавлению экспрессии генов ферментов липогенеза de novo и гликолиза, мембранных белков - переносчиков глюкозы в печени относительно показателей крыс 1-й группы. Добавление антоцианинов в 3-й группе смягчало негативные метаболические эффекты ВКХДР, сопровождалось нормализацией уровня свободных жирных кислот и общего белка в крови, экспрессии гена глутатионпероксидазы в печени.

Заключение. Включение антоцианинов черники и черной смородины в состав ВКХДР нормализует отдельные показатели антиоксидантного статуса, липидного и белкового обмена, не оказывая значимого влияния на массу и состав тела, а также толерантность к глюкозе и выраженность жирового гепатоза у крыс. Полученные данные могут быть востребованы при разработке специализированной пищевой продукции, предназначенной для использования в рамках комплексной профилактики и терапии алиментарного ожирения.

Ключевые слова: антоцианины; высококалорийный холинодефицитный рацион; алиментарное ожирение; жировой гепатоз; толерантность к глюкозе; морфометрические параметры; биохимические показатели крови; антиоксидантный статус; экспрессия генов ферментов и транскрипционных факторов

Ожирение является одной из наиболее актуальных проблем современности, что связано с его значительным вкладом в развитие метаболических нарушений, приводящих к развитию ассоциированных патологий, в том числе неалкогольной жировой болезни печени и сахарного диабета [1, 2]. Распространенность ожирения имеет тенденцию к росту. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2022 г. ожирение имели около 16% взрослого населения мира, при этом его распространенность среди взрослых более чем удвоилась по сравнению с 1990 г. [3]. Согласно данным Всемирного атласа ожирения, при сохранении существующих тенденций число взрослых, страдающих ожирением, в ближайшие десятилетия будет продолжать расти, что позволяет рассматривать его как одну из ведущих медико-социальных угроз современности [4]. Основными факторами роста распространенности ожирения считаются изменение структуры питания, избыточное потребление энергии за счет рационов с высоким содержанием насыщенных жиров и простых углеводов, а также снижение уровня физической активности [5].

Биологически активные соединения растительного происхождения рассматриваются в настоящее время как перспективные средства регуляции метаболических процессов. Особое внимание исследователей при этом привлекают антоцианины (полифенольные соединения, относящиеся по химической структуре к флавоноидам) [6-9], богатыми источниками которых в рационе являются черника и черная смородина [10]. Полагают, что антоцианины способны модулировать патофизиологические процессы, связанные с ожирением и неалкогольной жировой болезнью печени, оказывая антиоксидантное и противовоспалительное действие, регулируя липидный и углеводный обмен, а также состояние кишечной микробиоты [6, 11-13].

Цель работы - изучение влияния антоцианинов черники и черной смородины на метаболические нарушения у крыс с алиментарным ожирением.

Материал и методы

Экспериментальное исследование было проведено на крысах-самцах линии Wistar, полученных из питомника филиала "Столбовая" ФГБУН НЦБМТ ФМБА России. Эксперимент получил одобрение этического комитета ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" и проведен в соответствии с рекомендациями ГОСТ 33216-2014 "Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами". Животные после недельного карантина находились по 2 особи в пластиковых клетках на подстилке из древесных стружек при искусственном освещении с равной продолжительностью ночного и дневного периодов. Крысы были разделены на 3 группы (по 8 животных в каждой) и получали в течение 13 нед полусинтетический рацион [14]: сбалансированный (1-я группа, контроль; первая неделя - ad libitum, далее - в количестве, равном потреблению во 2-й группе) или высококалорийный холинодефицитный (ВКХДР) (2-я и 3-я группы; ad libitum). ВКХДР, который получали животные 3-й группы, обогащали стандартизованным экстрактом черники и черной смородины (Healthberry 865, Evonik Nutrition & Care GmbH, ФРГ) в среднесуточной дозе 11 мг антоцианинов на 1 кг массы тела. Выбранная доза соответствовала (с учетом межвидовых различий [15]) максимально допустимому уровню потребления антоцианинов в составе специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище¹. Выведение крыс из эксперимента проводили декапитацией с предварительным (за 16 ч) отъемом корма.

¹ Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю): решение Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 г. (с изменениями на 16 декабря 2025 г.), Приложение 5.

Для оценки толерантности животных к глюкозе за 20 сут до окончания эксперимента проводили измерение ее уровня в крови, взятой из хвостовой вены [с помощью набора Accu‑Chek Performa Nano (Roche, США)] непосредственно до и через 30, 60, 90 и 120 мин после внутрижелудочного введения натощак глюкозы в дозе 2 г/кг массы тела в виде 40% раствора (ОАО НПК "ЭСКОМ", Россия).

Количество общей жировой ткани в организме крыс определяли за 5 сут до окончания эксперимента методом магнитно-резонансной релаксометрии с использованием анализатора EchoMRI-1100 (EchoMRI LLC, США).

Измерение массы тела проводили с использованием весов SK-2000 (A&D Scales Co., Ltd., Корея), массы печени - весов Scout Pro SPU202 [Ohaus Instruments (Shanghai) Co., Ltd., КНР].

Активность аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ), концентрацию общего белка, триглицеридов, свободных жирных кислот (СвЖК), холестерина общего (ХС), липопротеинов высокой (ЛПВП) и низкой (ЛПНП) плотности, глюкозы и мочевой кислоты в плазме крови определяли с использованием биохимического анализатора (Konelab 20i, Thermo Clinical Labsystems Oy, Финляндия).

Активность параоксаназы-1 (PON-1) и общую антиоксидантную активность (АОА) в крови и печени определяли спектрофотометрическим методом; содержание жира в печени - гравиметрическим методом [14]. Спектрофотометрическое определение в печени активности гемоксигеназы-1 (НО-1) проводили по методике S.J. McNally и соавт. [16].

Экспрессию генов ферментов и транскрипционных факторов, участвующих в антиоксидантной защите [каталаза (Cat), супероксиддисмутаза (Sod1), глутатион­пероксидаза (Gpx1)], липидном и углеводном обмене [ацетил-КоА-карбоксилаза 1 (Acaca), синтаза жирных кислот (Fasn), стеароил-КоА-десатураза (Scd), карнитин‑О‑пальмитоилтрансфераза 1 (Cpt1a), цитратсинтаза (Cs), липаза (Lipc), мембранный белок - переносчик глюкозы и фруктозы Glut2 (Slc2a2), субстрат рецептора инсулина (Irs1), пируваткиназа (Pklr), фосфофруктокиназа (Pfkl), рецептор ЛПВП (Scarb1), транскрипционный фактор FoxO1 (Foxо1), фосфолипаза А2 (Pla2g4a)] исследовали методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени [17].

Полученные данные представлены в виде среднего арифметического и стандартной ошибки среднего (M±m). Для установления статистически значимых (р<0,05) различий между группами использовали дисперсионный анализ и post hoc тест множественного сравнения Тьюки после предварительной проверки на нормальность распределения (тест Шапиро-Уилка).

Результаты

Морфометрические показатели

Употребление крысами ВКХДР в течение 12 нед как с добавлением антоцианинов, так и без них приводило к статистически значимому увеличению массы тела и содержанию жира в печени по сравнению с контролем (табл. 1).

Толерантность к глюкозе

После внутрижелудочного введения глюкозы величина площади под кривой ее уровня в крови у крыс 2-й группы, получавших ВКХДР (925±34 у. е.), была статистически значимо выше, чем у животных контрольной группы (816±15 у. е., р<0,05), что свидетельствовало о снижении их толерантности к глюкозе. У животных 3‑й группы, чей рацион обогащали антоцианинами, площадь под кривой уровня глюкозы также повышалась (913±32 усл. ед.), однако только на уровне тенденции (р=0,06).

Биохимические показатели крови

В крови крыс 2-й группы, содержавшихся на ВКХДР, наблюдалось статистически значимое повышение активности АЛТ и тенденция (р=0,10) к увеличению содержания общего белка, достоверное снижение концентрации СвЖК и общего ХС на фоне тенденции (р=0,05) к уменьшению уровня мочевой кислоты по сравнению с показателями животных контрольной группы (табл. 2). Добавление антоцианинов в состав ВКХДР у крыс 3-й группы приводило к нормализации концентрации СвЖК и общего белка, не оказывая значимого влияния на другие изученные показатели крови.

Антиоксидантный статус

По сравнению с контролем (получавшим сбалансированный рацион) у крыс 2-й группы, находившихся на ВКХДР, в печени было отмечено снижение АОА, повышение активности PON-1 (на уровне тенденции, р=0,09) и экспрессии Gpx1. При этом у животных 3-й группы, получавших антоцианины в составе ВКХДР, АОА была достоверно ниже как в печени, так и в крови при отсутствии значимых различий в экспрессии Gpx1 (табл. 3).

Ферменты липидного и углеводного обмена

Употребление ВКХДР приводило у животных 2-й группы к подавлению относительно контроля экспрессии генов мембранных белков - переносчиков глюкозы и фруктозы Glut2 (Slc2a2), транскрипционного фактора глюкогенеза FoxO1 (Foxo1), ферментов гликолиза (Pklr) и липогенеза de novo (Acaca, Fasn и Scd) в печени (табл. 4). Включение антоцианинов в состав ВКХДР (3-я группа) сопровождалось тенденцией к снижению экспрессии гена рецептора к инсулину (Irs1, р=0,06) и транскрипционного фактора глюкогенеза (Foxо1, р=0,08) по сравнению с показателями животных 2-й группы.

Обсуждение

В настоящей работе были изучены биохимические механизмы действия антоцианинов черники и черной смородины на развитие алиментарного ожирения у крыс. Употребление животными высококалорийного рациона с избыточным содержанием насыщенных жиров и фруктозы в течение 12 нед приводило к снижению толерантности к глюкозе, развитию алиментарного ожирения и жирового гепатоза. При этом было выявлено подавление экспрессии ряда ключевых генов, регулирующих липидный и углеводный обмен в печени: ферментов липогенеза de novo (Acaca, Fasn, Scd) и гликолиза (Pklr), белков - переносчиков глюкозы и фруктозы Glut2 (Slc2a2) и транскрипционного фактора глюконеогенеза (Foxо1). Выявление у крыс, получавших ВКХДР, поражения печени (маркером которого является повышение активности АЛТ) в виде жирового гепатоза (значительное увеличение содержания жира) свидетельствует о нарушении баланса между поступлением и утилизацией жира в печени, что приводит к развитию окислительного стресса (вследствие интенсификации процессов перекисного окисления липидов) и компенсаторной индукции ферментов антиоксидантной защиты, в первую очередь глутатионпероксидазы, катализирующей дезактивацию пероксидов, а также PON‑1, обеспечивающей защиту ЛПВП и ЛПНП от окислительной модификации. Отмеченное в печени подавление АОА связано, вероятно, со снижением содержания мочевой кислоты, вносящей основной вклад в совокупную восстанавливающую активность [14], что, в свою очередь, может быть обусловлено нарушением пуринового обмена. Наблюдаемое при этом снижение уровня СвЖК и общего ХС в крови может являться следствием подавления в печени экспрессии генов, участвующих в энергетическом обмене (Foxo1, Pklr, Acaca, Fasn, Scd), что может отражать адаптационные изменения метаболизма в условиях избыточного накопления липидов в печени. Биохимическим механизмом отмеченного нарушения толерантности к глюкозе у крыс, получавших ВКХДР, может являться уменьшение количества мембранных белков - переносчиков глюкозы и фруктозы GLUT2, экспрессия генов которых (Slc2a2) значимо снижалась в печени.

Обогащение антоцианинами ВКХДР оказывало положительное влияние на антиоксидантный статус, липидный и белковый обмен, что выражалось в нормализации экспрессии Gpx1 в печени, уровня СвЖК и общего белка в крови. Полученные результаты согласуются с данными современных систематических обзоров и метаанализов, свидетельствующих о способности антоцианинов оказывать благоприятное влияние на показатели липидного обмена и окислительного стресса при неалкогольной жировой болезни печени [13, 18, 19]. Антиоксидантное действие антоцианинов могло быть связано как с предупреждением образования активных форм кислорода, так и с их нейтрализацией вследствие прямого взаимодействия [6, 20]. Выявленная тенденция к снижению экспрессии гена субстрата рецептора к инсулину (Irs1) (что способствует повышению уровня глюкозы в крови [21]) и активирующего глюконеогенез и гликогенолиз транскрипционного фактора FoxO1 [22, 23] (что, в свою очередь, препятствует синтезу глюкозы) свидетельствует о разнонаправленном влиянии антоцианинов на углеводный обмен.

Заключение

Содержание крыс на ВКХДР приводит к развитию алиментарного ожирения, жирового гепатоза, окислительного стресса, подавлению процессов гликолиза и липогенеза de novo, нарушению пуринового обмена и толерантности к глюкозе. Введение антоцианинов черники и черной смородины в состав экспериментального рациона с повышенным содержанием насыщенных жиров и фруктозы приводит к нормализации антиоксидантного статуса, липидного и белкового обмена, не оказывая при этом существенного влияния на массу и состав тела, а также на толерантность к глюкозе и выраженность жирового гепатоза у крыс. Полученные данные могут быть востребованы при разработке специализированной пищевой продукции, предназначенной для использования в рамках комплексной профилактики и терапии алиментарного ожирения.

Литература

1. Комшилова К.А., Трошина Е.А. Ожирение и неалкогольная жировая болезнь печени: персонализированные подходы коррекции метаболических рисков // Медицинский совет. 2018. № 6. С. 132-136. DOI: https://doi.org/10.21518/2079-701X-2018-6-132-136

2. Дедов И.И., Мокрышева Н.Г., Мельниченко Г.А., Трошина Е.А., Мазурина Н.В., Ершова Е.В. и др. Клинические рекомендации "Ожирение" Минздрава России. Версия 2024 года // Вестник репродуктивного здоровья. 2025. Т. 4, № 2. С. 14-30. DOI: https://doi.org/10.14341/brh12763

3. World Health Organization. Obesity and Overweight [Электронный ресурс]. Geneva : WHO, 2025. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/obesity-and-overweight (дата обращения: 29.04.2026).

4. World Obesity Federation. World Obesity Atlas 2025. London : World Obesity Federation, 2025.

5. Ng M., Reitsma M.B.; Collaborators of the GBD 2021 Adult BMI Forecasting Study et al. Global, regional, and national prevalence of adult overweight and obesity, 1990-2021, with forecasts to 2050: a forecasting study for the Global Burden of Disease Study 2021 // Lancet. 2025. Vol. 405, N 10 481. P. 813-838. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(25)00355-1

6. Красуцкий А.Г., Аксенов И.В. Антоцианы как элемент нутритивной поддержки спортсменов: эффекты и молекулярные механизмы действия // Вопросы питания. 2024. Т. 93, № 3. С. 5-13. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-3-5-13

7. Ma Z., Du B., Li J., Yang Y., Zhu F. An insight into anti-inflammatory activities and inflammation-related diseases of anthocyanins // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, N 20. Article ID 11076. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms222011076

8. Hair R., Sakaki J.R., Chun O.K. Anthocyanins, microbiome and health benefits in aging // Molecules. 2021. Vol. 26, N 3. Article ID 537. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules26030537

9. Li X., Shi Z., Zhu Y., Shen T., Wang H., Shui G. et al. Cyanidin-3-O-glucoside improves non-alcoholic fatty liver disease by promoting PINK1-mediated mitophagy in mice // Br. J. Pharmacol. 2020. Vol. 177, N 15. P. 3591-3607. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.15083

10. Moyer R.A., Hummer K.E., Finn C.E., Frei B., Wrolstad R.E. Anthocyanins, phenolics and antioxidant capacity in diverse small fruits // J. Agric. Food Chem. 2002. Vol. 50, N 3. P. 519-525. DOI: https://doi.org/10.1021/jf011062r

11. Xu Y., Ke H., Li Y., Хie L., Su H., Xie J. et al. Malvidin-3-O-glucoside from blueberry ameliorates non-alcoholic fatty liver disease by regulating TFEB-mediated lysosomal function and activating the Nrf2/ARE signaling pathway // J. Agric. Food Chem. 2021. Vol. 69, N 16. P. 4663-4673. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c06695

12. Ruy C.C., Dos Santos T.W., Pereira Q.C., Ribeiro M.L. Anthocyanins modulation of gut microbiota to reverse obesity-driven inflammation and insulin resistance // Nutrients. 2025. Vol. 17, N 23. Article ID 3727. DOI: https://doi.org/10.3390/nu17233727

13. Khan N.N., Zurayyir E.J., Almuslem M.Y., Alshamrani R, Alamri R.A., Sulaimani G.H. et al. Anthocyanins as adjuvant treatment for non-alcoholic fatty liver disease: a systematic review and meta-analysis // Cureus. 2024. Vol. 16, N 6. Article ID e63445. DOI: https://doi.org/10.7759/cureus.63445

14. Kravchenko L.V., Aksenov I.V., Nikitin N.S., Guseva G.V., Avrenyeva L.I., Trusov N.V. et al. Lipoic acid exacerbates oxidative stress and lipid accumulation in liver // Nutrients. 2021. Vol. 13, N 6. Article ID 1999. DOI: https://doi.org/10.3390/nu13061999

15. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под ред. Р.У. Хабриева. 2-е изд. Москва : Медицина, 2005. 832 с. ISBN: 5-225-04219-8.

16. McNally S.J., Ross J.A., Garden O.J., Wigmore S.J. Optimization of paired enzyme assay for heme oxygenase activity // Anal. Biochem. 2004. Vol. 332, N 2. P. 398-400. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ab.2004.06.024

17. Трусов Н.В., Семин М.О., Шипелин В.А., Апрятин С.А., Гмошинский И.В. Экспрессия генов в печени крыс, получавших с рационом комплекс ресвератрола и L-карнитина, в норме и при ожирении // Вопросы питания. 2021. Т. 90, № 5. С. 25-37. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-5-25-37

18. Kozłowska A. Clinical insights into non-alcoholic fatty liver disease and the therapeutic potential of flavonoids: an update // Nutrients. 2025. Vol. 17, N 6. Article ID 956. DOI: https://doi.org/10.3390/nu17060956

19. Mandal B., Das R., Mondal S. Anthocyanins: potential phytochemical candidates for the treatment of non-alcoholic fatty liver disease // Ann. Pharm. Fr. 2024. Vol. 82, N 3. P. 373-391. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pharma.2024.02.005

20. Huang W., Zhu Y., Li C., Sui Z., Min W. Effect of blueberry anthocyanins on antioxidant properties in endothelial cells // Oxid. Med. Cell. Longev. 2016. Vol. 2016. Article ID 1591803. DOI: https://doi.org/10.1155/2016/1591803

21. Ткачук В.А., Воротников А.В. Молекулярные механизмы развития резистентности к инсулину // Биохимия. 2014. Т. 79, № 8. С. 987-1003. DOI: https://doi.org/10.1134/S0006297914080016

22. Nakae J., Kitamura T., Silver D.L., Accili D. The forkhead transcription factor FoxO1 confers insulin sensitivity onto glucose-6-phosphatase expression // J. Clin. Invest. 2001. Vol. 108, N 9. P. 1359-1367. DOI: https://doi.org/10.1172/JCI12876

23. Haeusler R.A., Kaestner K.H., Accili D. FoxOs function synergistically to promote glucose production // J. Biol. Chem. 2010. Vol. 285, N 46. P. 35 245-35 248. DOI: https://doi.org/10.1074/jbc.C110.175851

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© ООО Издательская группа «ГЭОТАР-Медиа». Использование текстового и иллюстративного материала данного издания для обучения любых систем искусственного интеллекта, включая машинное обучение и нейросети, запрещено без письменного разрешения правообладателя.