ВИЗНАЧЕННЯ АНТИОКСИДАНТНОЇ АКТИВНОСТІ ЗАБАРВЛЕНИХ РОСЛИННИХ ЕКСТРАКТІВ IN VITRO

DETERMINATION OF ANTIOXIDANT ACTIVITY IN COLOR PLANT EXTRACTS IN VITROG.R. Lamazian, I.M. Sytnik, P.A. Chernovol, I.S. Chekman, M.V. KhaitovychBogomolets National Medical University, KyivIntroduction. To date, the relationship between free radical oxidation and the development of most pathological processes - endocrinology and cardiovascular diseases is proved. Modern living conditions, the negative impact of environmental factors, emotional stresses, genetic factors - all these are a prerequisite for initiating redox balance disturbances in the body. A key role in this regard belongs to reactive oxygen species (ROS), which cause development of oxidative stress (OS). Recently, the antioxidant properties of medicinal plants (MP) in the prevention and correction of the OS are actively studied. It is commonly known that MP is a source of polyphenolic compounds - powerful natural antioxidants that inhibit free radical oxidation chain reaction through inhibition of oxidative enzymes, the formation of metal chelates or neutralization of radicals.The aim of this work was to study the antioxidant activity (AOA) of Hypericum perforatum (L.) and Citrullus colocynthis (L.) Shrad. extracts on the model of superoxide radical inhibition in vitro.Investigation methods. Determination of AOA was carried out spectrophotometrically according to the change in absorbance of studied extracts in a model test system of adrenaline autoxidation in an alkaline medium at a wavelength of 340 nm. Assessment of AOA was conducted by the degree of inhibition of superoxide radical, taking into account the impact of extracts’ color that absorbs certain wavelength in the visible spectrum.Results and discussion. Investigated extracts show high AOA in a range of all concentrations, preventing the formation of superoxide radical in vitro. It was somewhat higher in H. perforatum versus C. colocynthis. It should be noted that the AOA of extracts depends on their concentration. The highest value of AOA for H. perforatum (95,77%) is detected at a concentration of 0.5 mg/ml. C. colocynthis showed maximum AOA (88.62%) at a concentration of 0,5˟10-3 mg/ml.Values of absorbance after ten minutes exposure indicate that with time the AOA of extracts decreases due to their multi-component composition and interinfluence of biologically active substances, which can be both antagonists and synergists.It is known that the antioxidant effect of MP is achieved due to nonenzymatic molecules represented mainly by polyphenolic compounds – flavonoids, phenolcarbonic acids, catechins, stilbenes etc. Activation of cell protective mechanisms by plants polyphenols significantly reduces the manifestations of the OS. Thus, a number of epidemiological and experimental studies indicate that regular action of natural polyphenols improves the quality of patients’ lives with diabetes, Alzheimer's disease, hypertension, metabolic syndrome.Conclusions. 1. In was established that the plant extracts of H. perforatum (L.) and C. colocynthis (L.) Shrad. possess AOA in a range of all concentrations.2. Extracts activity depends on the concentration. The highest value of AOA for H. perforatum (95,77%) is detected at a concentration of 0.5 mg/ml and for C. colocynthis (88.62%) - at a concentration of 0,5˟10-3 mg/ml.3. The decrease in AOA with time (10 minutes exposure) was revealed, which may be due to the interinfluence of biologically active substances in extracts.References1. Significance of antioxidant potential of plants and its relevance to therapeutic applications / D. M. Kasote, S. S. Katyare, M. V. Hegde [et al.] // International Journal of Biological Sciences. – 2015. – Vol. 11, № 8. – P. 982–991.2. Chemical and molecular mechanisms of antioxidants: experimental approaches and model systems/ Jian-Ming Lüa, P. H. Lin, Q. Yao [at al.] // J Cell Mol Med. – 2010. – Vol.14, № 4. – P.840–860.3. Upadhyay S. Role of polyphenols and other phytochemicals on molecular signaling / S. Upadhyay, M. Dixit // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2015. – Vol. 2015. – [Elektronnyy resurs].– Rezhym dostupu: http://dx.doi.org/10.1155/2015/5042534. Praktykum po farmakohnozyy: Ucheb. posobye dlya stud. vuzov / [Kovalev V. N., Popova N. V.y dr.]; pod obshch. red. V. N. Kovaleva.— KH.: Yzd-vo NFaU; Zolotye stranytsy, 2003.— S. 64-65.5. Tykhonov A. Y. Tekhnolohyya lekarstv: Ucheb. dlya farmats. vuzov y fak.: Per. s ukr. / A. Y. Tykhonov, T. H. Yarnykh. — KH.: Yzd-vo NFaU; Zolotye stranytsy, 2002. – S. 331-337.6. Morhuntsova S.A. Antyoksydantna aktyvnistʹ S-zamishchenykh khinazolinu v umovakh inhibuvannya superoksydradykala in vitro / S.A. Morhuntsova, I.F.Byelenichev // Visnyk Zaporizʹkoho natsionalʹnoho universytetu. – 2009. – № 1. –S.161–165. 7. Impact of origin and biological source on chemical composition, anticholinesterase and antioxidant properties of some St. Johnʺs Wort species (Hypericum spp., Hypericaceae) from the central Balkans / B. Božin, N. Kladar, N. Grujić [et al.] // Molecules. – 2013. – № 18. – P.11733–11750.8. Syrota T.V. Novyy podkhod v yssledovanyy reaktsyy avtookyslenyya adrenalyna: vozmozhnostʹ polyarohrafycheskoho opredelenyya aktyvnosty superoksyddysmutazy y antyoksydantnykh svoystv razlychnykh preparatov / Syrota T.V. // Byomedytsynskaya khymyya. – 2012. – T. 58, vyp. 1. – S. 77–87.9. Jayaraman R. Evaluation of Citrullus colocynthis fruits on in vitro antioxidant activity and in vivo DEN/PB induced hepatotoxicity / R. Jayaraman, Christina A.J.M. // IJARNP. – 2013. – Vol. 6, № 1. – P. 1–9.10. Flavone c-glycosides and cucurbitacin glycosides from citrullus colocynthis / A. Delazar, S. Gibbons, A. R. Kosari [et al.] // DARU. – 2006. – Vol.14, № 3. – P. 109–114. 11. Igwenyi I. O. Phytochemical Analysis and Vitamin Composition of Irvigna Gabonesis and Citrullus Colocynthis / I. O. Igwenyi // IOSR-JPBS. – 2014. – Vol. 9, № 3. – P. 37–40.12. Pro- ta antyoksydantna systemy i patolohichni protsesy v orhanizmi lyudyny / O.H. Reznikov, O.M. Polumbryk, YA.H. Balʹon [ta in.] // Visn. NAN Ukrayiny. – 2014. – № 10. – S.17–29.13. Polyphenol stilbenes: molecular mechanisms of defence against o xidative stress and aging-related diseases / M. Reinisalo, A.Kårlund, A. Koskela [et al.] // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2015. – Vol. 2015. –– [Elektronnyy resurs].– Rezhym dostupu: http://dx.doi.org/10.1155/2015/34052

Investigation of antioxidant defense mechanisms of Citrullus Colocynthis fruits and N-acetylcysteine in the diabetes mellitus model on rats

The aim of study: to investigate the presence and mechanisms of antioxidant activity in dry extract of Citrullus Colocynthis fruits and N-acetylcysteine. Materials and methods. MDA, SOD, catalase, glutathione were studied in liver homogenate of streptozotocin-induced diabetic rats (group "model", groups X1 and X2 - rats with diabetes who were given a plant extract per os at a dose of 200 mg / kg and 400 mg / kg respectively, X3 - rats with diabetes who were given NAC per os at a dose of1.5 g / kg) and healthy rats (group "Control"). Fatty acid composition of erythrocyte and heart homogenate was determined by a gas chromatography. Results. In "Model" the growth of MDA, reduction of SOD and catalase were observed. In X1 and X2 groups MDA concentration and SOD activity decreased in relative to "Model" and "Control" and catalase activity, on the contrary, increased reaching the level of "Control" and even higher (X2). Glutathione concentration also decreased and this negative effect was increasing with increasing of plant extract dose. NAC caused a decrease of MDA in relative to "Model", normalized levels of SOD and catalase and effectively increased the concentration of glutathione compared with "Model". 9 fatty acids (FA), 4 of which belong to the unsaturated one (oleic, linoleic, linolenic, arachidonic) and 5 - to saturated one (myristic, pentadecanoic, palmitic, margarine (heptadecanoic), stearic) were identified in heart homogenate and erythrocytes of rats. The plant extract significantly changes the ratio of fatty acids in the myocardium (increases the level of stearic and linoleic FA and decreases the level of pentadecanoic and arachidonic FA) and in erythrocytes (decreases the level of linoleic and linolenic FA and increases the level of saturated FA), practically without disturbing the balance between saturated and unsaturated FA. The quantitative composition of saturated FA doesn’t change statistically in the group X3 in relative to "Control". NAC helps to reduce the level of arachidonic FA and increase the level of linoleic FA. Conclusion. Membrane protection is the main mechanism of AOA of plant extract: saturated fatty acids quantity increase helps to protect the membranes from lipid peroxidation, and raising of the level of FA from omega-3 group provides flexibility of erythrocyte membrane and increases the ability of red blood cells to filtration. NAC acts with increasing the levels of antioxidant enzymes and glutathione

Дослідження механізмів антиоксидантного захисту плодів Citrullus Colocynthis та N-ацетилцистеїну на моделі цукрового діабету у щурів

The aim of study: to investigate the presence and mechanisms of antioxidant activity in dry extract of Citrullus Colocynthis fruits and N-acetylcysteine.Materials and methods. MDA, SOD, catalase, glutathione were studied in liver homogenate of streptozotocin-induced diabetic rats (group "model", groups X1 and X2 - rats with diabetes who were given a plant extract per os at a dose of 200 mg / kg and 400 mg / kg respectively, X3 - rats with diabetes who were given NAC per os at a dose of1.5 g / kg) and healthy rats (group "Control").Fatty acid composition of erythrocyte and heart homogenate was determined by a gas chromatography.Results. In "Model" the growth of MDA, reduction of SOD and catalase were observed. In X1 and X2 groups MDA concentration and SOD activity decreased in relative to "Model" and "Control" and catalase activity, on the contrary, increased reaching the level of "Control" and even higher (X2). Glutathione concentration also decreased and this negative effect was increasing with increasing of plant extract dose. NAC caused a decrease of MDA in relative to "Model", normalized levels of SOD and catalase and effectively increased the concentration of glutathione compared with "Model". 9 fatty acids (FA), 4 of which belong to the unsaturated one (oleic, linoleic, linolenic, arachidonic) and 5 - to saturated one (myristic, pentadecanoic, palmitic, margarine (heptadecanoic), stearic) were identified in heart homogenate and erythrocytes of rats.The plant extract significantly changes the ratio of fatty acids in the myocardium (increases the level of stearic and linoleic FA and decreases the level of pentadecanoic and arachidonic FA) and in erythrocytes (decreases the level of linoleic and linolenic FA and increases the level of saturated FA), practically without disturbing the balance between saturated and unsaturated FA. The quantitative composition of saturated FA doesn’t change statistically in the group X3 in relative to "Control". NAC helps to reduce the level of arachidonic FA and increase the level of linoleic FA.Conclusion. Membrane protection is the main mechanism of AOA of plant extract: saturated fatty acids quantity increase helps to protect the membranes from lipid peroxidation, and raising of the level of FA from omega-3 group provides flexibility of erythrocyte membrane and increases the ability of red blood cells to filtration.NAC acts with increasing the levels of antioxidant enzymes and glutathione. Цель работы – исследовать наличие и механизмы антиоксидантной защиты сухого экстракта плодов Citrullus Colocynthis и N-ацетилцистеина (NAC).Материалы и методы. МДА, СОД, каталаза, глутатион изучались в гомогенате печени крыс со СТЗ СД (группа «Модель», группы Х1 и Х2 – крысы с СД, которым per os вводили растительный экстракт в дозе 200 мг/кг и 400 мг/кг соответственно, Х3 – крысы с СД, которым per os вводили NAC в дозе 1,5 г/кг ) и здоровых крыс (группа «Контроль»). Жирнокислотный состав в эритроцитах и гомогенате сердца определяли методом газовой хроматографии.Результаты. В группе «Модель» наблюдали повышение уровня МДА, понижение уровня СОД и каталазы. В группах Х1 и Х2 концентрация МДА и активность СОД уменьшились относительно группы «Модель» и «Контроль», а активность каталазы, наоборот, возросла, достигнув уровня «Контроля» и даже выше (Х2). Концентрация глутатиона также понизилась, а с увеличением дозы растительного экстракта этот негативный эффект усилился.NAC вызвал понижение МДА относительно группы «Модель», нормализовал уровни СОД и каталазы и способствовал эффективному росту концентрации глутатиона относительно «Модели».В гомогенате сердца и эритроцитах крыс идентифицировано 9 ЖК, из которых 4 относятся к ненасыщенным ЖК: олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая , и 5 – к насыщенным: миристиновая, пентадекановая, пальмитиновая, маргариновая (гептадекановая), стеариновая.Растительный экстракт существенно изменяет соотношение ЖК в миокарде (повышает уровень стеариновой и линолевой ЖК и понижает уровень пентадекановой  и арахидоновой ЖК) и в эритроцитах (понижает уровень линолевой и повышает уровень линоленовой и насыщенных ЖК), практически не нарушая баланса между насыщенными и ненасыщенными ЖК. Количественный состав насыщенных ЖК в группе Х3 статистически достоверных изменений относительно контроля не претерпевает, NAC способствует понижению уровня арахидоновой и повышению уровня линолевой ЖК.Выводы. Мембранопротекция является основным механизмом АОА растительного экстракта: повышение уровня насыщенных ЖК способствует защите мембраны от ПОЛ, а повышение уровня ЖК группы омега-3 в составе эритроцитов придаёт их мембране гибкости и повышает способность эритроцитов к фильтрации.NAC действует путём увеличения уровня антиоксидантных ферментов и глутатиона.Мета роботи – дослідити наявність і механізми антиоксидантного захисту сухого екстракту плодів Citrullus Colocynthis та N-ацетилцистеїну (NAC).Матеріали та методи. МДА, СОД, каталаза, глутатіон вивчались у гомогенаті печінки щурів із СТЗ ЦД (група «Модель», групи Х1 та Х2 – щури із ЦД, яким per os уводили рослинний екстракт у дозі 200 мг/кг і 400 мг/кг відповідно, Х3 – щури із ЦД, яким per os уводили NAC у дозі 1,5 г/кг) і здорових щурів (група «Контроль»). Жирнокислотний склад в еритроцитах і гомогенаті серця визначали методом газової хроматографії.Результати. У групі «Модель» спостерігали зростання рівня МДА, зниження рівня СОД і каталази. У групах Х1 та Х2 концентрація МДА та активність СОД зменшились щодо групи «Модель» і «Контроль», а активність каталази, навпаки, зросла, досягнувши рівня «Контролю» й навіть вище (Х2). Концентрація глутатіону також знизилась, а зі збільшенням дози рослинного екстракту цей негативний ефект посилився.NAC викликав зниження МДА щодо групи «Модель», нормалізував рівні СОД і каталази, сприяв ефективному зростанню концентрації глутатіону відносно «Моделі».У гомогенаті серця та еритроцитах щурів ідентифіковано 9 ЖК, із них 4 належать до ненасичених ЖК: олеїнова, лінолева, ліноленова, арахідонова, та 5 – до насичених: міристинова, пентадеканова, пальмітинова, маргаринова (гептадеканова), стеаринова. Рослинний екстракт значно змінює співвідношення ЖК у міокарді (збільшує рівень стеаринової, лінолевої ЖК і знижує рівень пентадеканової та арахідонової ЖК) і в еритроцитах (знижує рівень лінолевої та збільшує рівень ліноленової й насичених ЖК), практично не порушуючи балансу між насиченими та ненасиченими ЖК. Кількісний вміст насичених ЖК у групі Х3 статистично вірогідних змін щодо «Контролю» не зазнає, NAC сприяє зниженню рівня арахідонової та збільшенню рівня лінолевої ЖК.Висновки. Мембранопротекція є основним механізмом АОА рослинного екстракту: збільшення рівня насичених ЖК сприяє захисту мембрани від ПОЛ, а збільшення рівня ЖК групи омега-3 у складі еритроцитів надає їхній мембрані гнучкості й підвищує здатність еритроцитів до фільтрації.NAC діє шляхом збільшення рівня антиоксидантних ферментів і глутатіону.