Аннотация

Транс-коричная кислота является фенольным соединением с широким спектром биологической активности, включая антиоксидантную и антибактериальную способность. Обладает высоким потенциалом для применения в пищевой и косметической промышленности. Целью работы являлось выделение транс-коричной кислоты из шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis) и исследование ее геропротекторной направленности на модели нематоды Caenorhabditis elegans.
Объектами исследования являлись корневая культура S. baicalensis и ее экстракт, транс-коричная кислота, полученная из экстракта корневой культуры S. baicalensis, и штамм C. elegans. Выделение транс-коричной кислоты проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Исследование геропротекторной активности транс-коричной кислоты осуществляли путем оценки влияния на продолжительность жизни, стрессоустойчивость и репродуктивные способности нематод C. elegans при концентрациях 10, 50, 100 и 200 мкмоль/л. Продолжительность жизни нематоды изучали в процессе культивирования при 20 °С в течение 61 дня. Для оценки стрессоустойчивости при окислительном стрессе в каждую ячейку планшета добавляли 15 мкл 1М параквата, при температурном стрессе – повышали температуру до 33 °С. Репродуктивные способности оценивали с использованием нематод, которые культивировали в S-среде с добавлением Escherichia coli OP50 и транс-коричной кислоты в необходимой концентрации в течение 72 ч.
Максимальная продолжительность жизни наблюдалась у нематод, обработанных 50 мкмоль/л транс-коричной кислоты (9,8 %). При окислительном стрессе транс-коричная кислота приводила к увеличению выживаемости во всем диапазоне испытуемых концентраций, а под действием температуры снижала процент выживших нематод. При концентрации транс-коричной кислоты 100 мкмоль/л омечено увеличение репродуктивности в 1,48 раз.
Основываясь на полученных данных, транс-коричную кислоту из S. baicalensis можно рекомендовать как биологически активное соединение с геропротекторной активностью. Однако необходимы дополнительные исследования на других модельных организмах с подробными исследованиями токсичности.

Ключевые слова

Транс-коричная кислота, корневая культура, Scutellaria baicalensis, Caenorhabditis elegans, геропротектор, продолжительность жизни, стрессоустойчивость, репродуктивность

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Folch J, Busquets O, Ettcheto M, Sánchez-López E, Pallàs M, Beas-Zarate C, et al. Experimental models for aging and their potential for novel drug discovery. Current Neuropharmacology. 2018;16(10):1466–1483. https://doi.org/10.2174/1570159X15666170707155345
2. Schmeer C, Kretz A, Wengerodt D, Stojiljkovic M, Witte OW. Dissecting aging and senescence – current concepts and open lessons. Cells. 2019;8(11). https://doi.org/10.3390/cells8111446
3. Bartke A. New directions in research on aging. Stem Cell Reviews and Reports. 2022;18(4):1227–1233. https://doi.org/10.1007/s12015-021-10305-9
4. Gems D. What is an anti-aging treatment? Experimental Gerontology. 2014;58:14–18. https://doi.org/10.1016/j.exger.2014.07.003
5. Zimina MI, Sukhih SA, Babich OO, Noskova SYu, Abrashina AA, Prosekov AYu. Investigating antibiotic activity of the genus bacillus strains and properties of their bacteriocins in order to develop next-generation pharmaceuticals. Foods and Raw Materials. 2016;4(2):92–100. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-2-92-100
6. Chatsirisupachai K, Palmer D, Ferreira S, de Magalhães JP. A human tissue-specific transcriptomic analysis reveals a complex relationship between aging, cancer, and cellular senescence. Aging Cell. 2019;18(6). https://doi.org/10.1111/acel.13041
7. Asyakina LK, Fotina NV, Izgarysheva NV, Slavyanskiy AA, Neverova OA. Geroprotective potential of in vitro bioactive compounds isolated from yarrow (Achilleae millefolii L.) cell cultures. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):126–134. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-126-134
8. Dyshlyuk LS, Fedorova AM, Loseva AI, Eremeeva NI. Callus cultures of Thymus vulgaris and Trifolium pratense as a source of geroprotectors. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(2):423–432. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-2-423-432
9. Zyaitdinov DR, Evteev AV, Bannikova AV. Study of antioxidant and prebiotic properties of xylooligosaccharides and pofyphenols from secondary bioproducts of Cereafs. Modern Science and Innovations. 2020;31(3):50–58. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2020.3.7
10. Wang Z, Ge S, Li S, Lin H, Lin S. Anti-obesity effect of trans-cinnamic acid on HepG2 cells and HFD-fed mice. Food and Chemical Toxicology. 2020;137. https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111148
11. Son J, Jang JH, Choi IH, Lim CG, Jeon EJ, Bae Bang H, et al. Production of trans-cinnamic acid by whole-cell bioconversion from L-phenylalanine in engineered Corynebacterium glutamicum. Microbial Cell Factories. 2021;20(1). https://doi.org/10.1186/s12934-021-01631-1
12. Neganova ME, Semenov V, Semenova M, Redkozubova OM, Aleksandrova YuR, Lysova EA, et al. Bioisosteric analogues of cinnamic acid as effective neuroprotectors. Biomedical Chemistry: Research and Methods. 2018;1(3). (In Russ.). https://doi.org/10.18097/BMCRM00052
13. Антиоксидантное и мембраностабилизирующее действие природных флавоноидов при остром экспериментальном тетрахлорметановом гепатозе / Е. Г. Доркина [и др.] // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сборник научных трудов. Пятигорск: Пятигорская государственная фармацевтическая академия, 2005. С. 336–338.
14. Dyshlyuk LS, Dmitrieva AI, Ivanova SA, Golubtsova YuV, Ostroumov LA. Panax ginseng callus, suspension, and root cultures: extraction and qualitative analysis. Foods and Raw Materials. 2020;8(2):369–376. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-2-369-376.
15. Martin J, Dušek J. Flavonoid accumulation in Scutellaria baicalensis Georgii in vitro cultures upon treatment with sodium cinnamate. Ceska a Slovenska Farmacie. 2007;56(6):280–283.
16. Sytar O, Hemmerich I, Zivcak M, Rauh C, Brestic M. Comparative analysis of bioactive phenolic compounds composition from 26 medicinal plants. Saudi Journal of Biological Sciences. 2018;25(4):631–641. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2016.01.036
17. Yan B, Xu W, Su S, Zhu S, Zhu Z, Zeng H, et al. Comparative analysis of 15 chemical constituents in Scutellaria baicalensis stem-leaf from different regions in China by ultra-high performance liquid chromatography with triple quadrupole tandem mass spectrometry. Journal of Separation Science. 2017;40(18):3570–3581. https://doi.org/10.1002/jssc.201700473
18. Wang Z-L, Wang S, Kuang Y, Hu Z-M, Qiao X, Ye M. A comprehensive review on phytochemistry, pharmacology, and flavonoid biosynthesis of Scutellaria baicalensis. Pharmaceutical Biology. 2018;56(1):465–484. https://doi.org/10.1080/13880209.2018.1492620
19. Shen J, Li P, He C, Liu H, Liu Y, Sun X, et al. Simultaneous determination of 15 flavonoids from different parts of Scutellaria baicalensis and its chemometrics analysis. Chinese Herbal Medicines. 2019;11(1):20–27. https://doi.org/10.1016/j.chmed.2018.09.005
20. Milentyeva IS, Le VМ, Kozlova OV, Velichkovich NS, Fedorova AM, Loseva AI, et al. Secondary metabolites in in vitro cultures of Siberian medicinal plants: Content, antioxidant properties, and antimicrobial characteristics. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):153–163. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-153-163
21. Веснина А. Д., Дмитриева А. И., Дышлюк Л. С. Биологически активные вещества корневой культуры in vitro шлемника байкальского – перспективные геропротекторы // Пищевые технологии и биотехнологии: Материалы ХVII Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием, посвященная Году науки и технологий в Российской Федерации. Казань, 2021. C. 284–288.
22. Dyshlyuk LS, Dmitrieva AI, Drozdova MYu, Milentyeva IS, Prosekov AYu. Relevance of bioassay of biologically active substances (BAS) with geroprotective properties in the model of the nematode Caenorhabditis elegans in in vivo experiments. Current Aging Science. 2022;15(2):121–134. https://doi.org/10.2174/1874609814666211202144911
23. Peterson ND, Pukkila-Worley R. Caenorhabditis elegans in high-throughput screens for anti-infective compounds. Current Opinion in Immunology. 2018;54:59–65. https://doi.org/10.1016/j.coi.2018.06.003
24. Ferguson GD, Bridge WJ. The glutathione system and the related thiol network in Caenorhabditis elegans. Redox Biology. 2019;24. https://doi.org/10.1016/j.redox.2019.101171
25. Wittkowski P, Marx-Stoelting P, Violet N, Fetz V, Schwarz F, Oelgeschläger M, et al. Caenorhabditis elegans as a promising alternative model for environmental chemical mixture effect assessment – A comparative study. Environmental Science and Technology. 2019;53(21):12725–12733. https://doi.org/10.1021/acs.est.9b03266
26. Ma L, Zhao Y, Chen Y, Cheng B, Peng A, Huang K. Caenorhabditis elegans as a model system for target identification and drug screening against neurodegenerative diseases. European Journal of Pharmacology. 2018;819:169–180. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2017.11.051
27. Zhang S, Li F, Zhou T, Wang G, Li Z. Caenorhabditis elegans as a useful model for studying aging mutations. Frontiers in Endocrinology. 2020;11. https://doi.org/10.3389/fendo.2020.554994
28. Asyakina LK, Fedorova AM, Dyshlyuk LS. Optimization of the parameters of in vitro extraction of root cultures Scutellaria galericulata, Scutellaria baicalensis, Potentilla alba. Food Industry. 2021;(10):82–85. (In Russ.). https://doi.org/10.52653/PPI.2021.10.10.001