Введение к работе
Актуальность проблемы. Полифенольные соединения являются одними из наиболее распространенных вторичных метаболитов высших растений [Чернов Ю.Н. и др., 2004; Pereira D.M. et al., 2009]. Широкий спектр фармакологической активности многообразных по структуре полифенолов, их распространенность определяют традиционный потребительский интерес к полифенольным фитопрепаратам для коррекции патологических состояний различной этиологии [Писарев Д.И. и др., 2012; Tsao R., 2010]. В этой связи актуальной задачей является разработка и поиск новых высокоэффективных лекарственных средств растительного происхождения на основе полифенолсодержащего сырья.
Флора российского Дальнего Востока отличается большим количеством реликтовых видов, содержащих уникальные биологически активные вещества (БАВ). Природные ресурсы данного региона предоставляют большие возможности для получения полифенольных соединений различных классов, которые долгое время были мало востребованы вследствие их недостаточной химической и биологической изученности [Максимов О.Б. и др., 2002]. В качестве перспективных источников ценных полифенолов можно рассматривать незабудочник шелковистый Eritrichium sericeum Lehm.; воробейник краснокорневой Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc. (семейство Boraginaceae); марену сердцелистную Rubia cordifolia L. (семейство Rubiaceae); маакию амурскую Maackia amurensis Rupr. et Maxim, (семейство Fabaceae). Данные растения продуцируют не менее 29 полифенолов различных классов: олигомеров кофейной кислоты, антрахинонов, изофлавоноидов, птерокарпанов и стильбенов [Bulgakov V.P. et al., 2001; Fedoreyev S.A. et al., 2005, 2008].
В настоящее время широкое использование полифенолов растений дальневосточной флоры ограничено недостаточной сырьевой базой и узким ареалом их распространения, а также низким содержанием ценных вторичных метаболитов в отдельных видах нативных растений. Изыскание путей компенсации дефицита растительного сырья привело к разработке принципиально новых методов получения БАВ на основе использования культуры клеток и тканей растений на искусственных питательных средах. Большие успехи в данной области достигнуты дальневосточной школой биотехнологии растений, возглавляемой Ю.Н. Журавлевым [Булгаков В.П. и др., 2004]. Неуклонный рост интереса к методу культивирования растительных клеток и тканей обусловлен их неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными видами растительного сырья [Каухова И.Е., 2007; Носов A.M., 2010; Mulabagal V., Tsay H.-S., 2004]. В связи с этим, развитие биотехнологических способов получения полифенолов исследуемых растений не только создает надежную сырьевую базу БАВ специфической активности, но и в экологическом аспекте обеспечивает сохранение растительных популяций редких видов. Индивидуальные полифенолы клеточных культур маакии, марены и представителей семейства Бурачниковые, обладая специфической биологической активностью, могут обеспечивать этиопатогенетическое направление фитотерапии отдельных нозологических групп заболеваний почек.
Актуальность повышения эффективности фармакотерапии заболеваний почек определяется широкой распространенностью
нефропатий, особенно хронических форм, тяжестью течения и наличием осложнений, являющихся одной из причин инвалидизации и смертности [Аляев Ю.Г., 2010; Бикбов Б.Т., 2011; Шилов Е.М., 2007]. По данным официальной статистики Министерства здравоохранения РФ в период с 2005 по 2010 гг. в России прирост абсолютного числа пациентов с заболеваниями мочевыделительной системы составил 12,5 %; пациентов с гломерулярными и тубулоинтерстициальными болезнями почек - 3,5 %; с мочекаменной болезнью - 15,7 % [Аполихин О.И. и др., 2012]. Несмотря на значительные успехи в терапии отдельных нозологических единиц, проблема их профилактики и лечения остается актуальной, что обусловливает необходимость поиска новых отечественных высокоэффективных препаратов. Одним из путей решения данной проблемы является использование препаратов на основе полифенолов, полученных биотехнологическим способом. В рамках реализации Федеральной целевой программы «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности РФ на период до 2020 года и дальнейшую перспективу» по разработке и производству отечественных инновационных препаратов, включая биотехнологические, кафедра фармакологии ГБОУ ВПО АГМУ осуществляет комплексное фармакологическое исследование вторичных метаболитов полифенольной природы, полученных биотехнологическим способом. Результаты этого исследования представлены в настоящей работе.
Работа выполнена в соответствии с комплексной целевой программой АГМУ «Исследование природных лекарственных ресурсов Алтая для совершенствования лекарственного обеспечения населения» (Приказ № 257 Минздравсоцразвития от 20.05.2009). Отдельные этапы работы выполнялись в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» и неоднократно отмечались в числе основных достижений РАН и Отделения биологических наук РАН.
Цель исследования. Установить фармакотерапевтическую эффективность фитопрепаратов, полученных биотехнологическим способом, при экспериментальной почечной патологии различного генеза и выявить возможные механизмы их нефропротективного действия.
Задачи исследования:
-
Изучить влияние полифенольных комплексов клеточных культур маакии амурской, марены сердцелистной, воробейника краснокорневого и незабудочника шелковистого на экскреторную функцию почек крыс в физиологических условиях.
-
Исследовать противовоспалительную активность полифенольных комплексов клеточных культур на моделях острого и хронического воспаления.
-
Изучить влияние полифенольных комплексов клеточных культур на процессы свободно-радикального окисления в условиях индуцированного окислительного стресса различного генеза.
-
Определить наличие антимикробного действия полифенольных комплексов клеточных культур в отношении отдельных возбудителей инфекции мочевыводящих путей.
-
Сравнить фармакологическую активность двух различных полифенольных комплексов, полученных из маакии амурской. Выявить возможную связь между составом полифенолов и особенностями их действия.
-
Оценить фармакотерапевтическую эффективность полифенольных комплексов клеточных культур при экспериментальном гломерулонефрите.
-
Сравнить фармакотерапевтическую эффективность полифенольных комплексов марены сердцелистной и маакии амурской при экспериментальном оксалатном нефролитиазе.
-
Выявить общие закономерности в механизме нефропротективного действия полифенольных комплексов клеточных культур маакии амурской, марены сердцелистной, воробейника краснокорневого и незабудочника шелковистого.
-
Обосновать перспективность использования нового вида фитосырья, полученного биотехнологическим способом с направленным синтезом полифенолов, в фитотерапии заболеваний почек.
Научная новизна и теоретическая значимость. Полифенольные
комплексы, выделенные из клеточных культур маакии амурской, марены
сердцелистной, воробейника краснокорневого и незабудочника
шелковистого, обладают широким спектром фармакологической активности:
диуретической, гипопротеинурической, противовоспалительной,
антиоксидантнои и противомикробной. Впервые в экспериментальных условиях выявлена диуретическая активность полифенольных комплексов клеточных культур растений. Установлено, что их мочегонное действие обеспечивается сочетанием различных ренальных эффектов: увеличением скорости клубочковой фильтрации (клубочковый механизм), угнетением канальцевой реабсорбции электролитов (канальцевый механизм) и воздействием на почечную гемодинамику. Получены данные о влиянии полифенолов клеточных культур на про - / антиоксидантный статус организма в патологических условиях индуцированного оксидативного стресса различного генеза, ассоциированного с нефропатологией. Выявлены новые потенциальные антиоксиданты, обеспечивающие прямое антирадикальное действие и опосредованное действие, связанное с повышением активности ферментативного и неферментативного звеньев антиоксидантнои защиты. Обнаружена противовоспалительная активность полифенольных комплексов клеточных культур растений на моделях острого и хронического воспаления, а также выявлены наиболее перспективные растительные антифлогистики на основе биотехнологического сырья. В результате сравнительного изучения фармакологической активности двух различных полифенольных комплексов, полученных из маакии амурской, установлен вклад отдельных групп полифенольных соединений — стильбенов маакии в реализацию специфических видов активности: угнетение экссудативнои фазы острого воспаления, степени выраженности ренальных эффектов, активизации неферментативного звена антиоксидантнои защиты. На основании микробиологических исследований выбраны наиболее эффективные уроантисептики из изученных
полифенольных комплексов. Впервые на доклиническом уровне установлена эффективность полифенольных комплексов клеточных культур растений Дальнего Востока в комплексной терапии и профилактике (метафилактике) таких нозологических групп нефропатологии, как мочекаменная болезнь и гломерулонефрит. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования нового вида фитосырья биотехнологического происхождения для расширения ассортимента растительных нефропротекторов.
Практическая значимость работы. Обосновано направление
создания нефропротекторов на основе полифенольных комплексов,
полученных из культур клеток растений. Результаты комплексного
исследования нефропротективных свойств полифенольных комплексов
клеточных культур растений маакии амурской, марены сердцелистной,
воробейника краснокорневого и незабудочника шелковистого доказывают
перспективность дальнейших исследований с целью создания
инновационных лекарственных средств биотехнологического
происхождения. Реализованный в работе методический подход к изучению фармакотерапевтической эффективности полифенольных комплексов клеточных культур растений может служить обоснованием для целенаправленного поиска веществ полифенольной структуры с нефропротективными свойствами. Полученные данные о преимущественном механизме действия полифенольных комплексов клеточных культур в реализации специфических видов фармакологической активности, в том числе противовоспалительной, диуретической, антиоксидантной и др., формируют этиопатогенетическое обоснование применения новых перспективных фитокомплексов на основе клеточных культур в других направлениях протекции органной дисфункции. Выявленные особенности воздействия полифенолов клеточных культур на активность процессов свободно-радикального окисления, детерминированного повреждающими факторами различного происхождения, расширяют представления о доминирующих механизмах действия полифенольных антиоксидантов.
Положения, выносимые на защиту:
-
Полифенольные комплексы клеточных культур маакии амурской, марены сердцелистной, воробейника краснокорневого и незабудочника шелковистого обладают диуретической, салуретической, противовоспалительной, антибактериальной активностью, а также регулируют интенсивность протекания процессов свободно-радикального окисления, проявляя избирательность действия к звеньям антиоксидантной защиты организма.
-
Полифенольные комплексы клеточных культур растений могут служить основой для создания инновационных фитопрепаратов, предназначенных для лечения и профилактики заболеваний почек иммуно-воспалительной, инфекционно-воспалительной и токсико-метаболической этиологии.
-
Установленные общие закономерности в механизме нефропротективного действия полифенольных комплексов клеточных культур.
-
Новый вид фитосырья, получаемый биотехнологическим способом с направленным синтезом полифенолов, является перспективным сырьевым источником нефропротективных препаратов.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывали и обсуждали на юбилейной конференции, посвященной 25-летию фармацевтического факультета БГМУ «Актуальные вопросы современной фармации и фармацевтического образования» (Уфа, 2006); международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию кафедры фармакологии ДГМА и 70-летию проф. Ш.М. Омарова «Фармакология и фармакотерапия: достижения и перспективы» (Махачкала, 2006); региональной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 40-летию фармацевтического факультета КГМУ «Достижения, проблемы и перспективы фармацевтической науки и практики» (Курск, 2006); III и IV съездах фармакологов России (Санкт-Петербург, 2007; Казань, 2012); III и IV Всероссийской конференции «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья» (Барнаул, 2007, 2009); республиканской научной конференции «Создание новых лекарственных препаратов» (Томск, 2007); межрегиональной научно-методической юбилейной конференции, посвященной 90-летию ВГУ «Проблемы здоровьесбережения школьников и студентов. Новые научные тенденции в медицине и фармации» (Воронеж, 2008); шестом Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); международной научно-практической конференции «Pharmacy of Kazakhstan: integration of science, education and production» (Шимкент, 2009); научно-практической конференции «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (Новый Свет, Украина, 2009, 2011); Всероссийском конфессе нефрологов (Санкт-Петербург, 2009); на научно-практической конференции, посвященной 35-летию фармацевтического факультета АГМУ (Барнаул, 2010); седьмом съезде научного общества нефрологов России (Москва, 2010); Всеукраинской научно-практической конференции «Актуальные вопросы создания новых лекарственных средств» (Харьков, 2012); VIII международном симпозиуме «Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты» (Москва, 2012).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 51 научной работе, из них - 20 в рецензируемых научных журналах, рекомендованных перечнем ВАК Минобрнауки РФ для опубликования основных научных результатов диссертаций и 1 - за рубежом.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 260 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и списка цитируемой литературы, в котором приведено 320 источников, из них 180 - иностранных авторов. Работа иллюстрирована 44 таблицами и 27 рисунками.
