Экстракт жука Ulomoides dermestoides: исследование состава и антиоксидантной активности
Авторы исследования:
Н.А. Ушакова, Е.С. Бродский, О.В. Тихонова, А.Е. Донцов, М.В. Марсова, А.А. Шелепчиков и А.И. Бастраков
Институт экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Россия, 119071 Москва, Ленинский проспект, 33
Институт биохимии (ИБМК), Погодинская ул., 10, 119121 Москва, Россия
Институт биохимической физики им. Эмануэля РАН, Россия, 119334 Москва, ул. Косыгина, 4
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Россия, 119991 Москва, ул. Губкина, 3
Академический редактор: Naphtali Savion
Был получен биологически активный экстракт чернотелки вида Ulomoides dermestoides методом электроимпульсной плазменной динамической экстракции. Водный экстракт жука содержал комплекс антиоксидантных веществ, таких как антиоксидантные ферменты и небелковые антиоксиданты, а также комплекс антистрессовых белков теплового шока. Это определило высокую антиоксидантную активность водного экстракта жука, т.е., 1 мг сухого вещества / мл экстракта имеет антиоксидантную активность, эквивалентную 0,2 мМ Trolox (водорастворимый аналог витамина E).
Было показано, что экстракт жука может привести к увеличению средней продолжительности жизни нематоды Caenorhabditiselegans на 25–30% в нормальных условиях и на 12–17% в условиях окислительного стресса (с паракватом) и при этом значительно ингибирует фруктозилирование, реакцию сывороточного альбумина. Таким образом, водный экстракт Ulomoides dermestoides перспективен как биологически активный комплекс, проявляющий хорошую антиоксидантную активность.
Сегодня все насекомые, перспективные для разработки новых антибиотиков, иммуноактивных пептидов и веществ для фармацевтического применения, привлекают активное внимание исследователей. Интерес к использованию биомассы некоторых видов насекомых для производства биологически активных веществ усилился благодаря развитию технологий разведения некоторых видов в искусственных условиях.
В этом случае важно определить активные компоненты насекомых и получить доказательства их биологического воздействия на организм. Насекомые являются естественным источником веществ с биологической активностью, в том числе противомикробным, противовирусным, противовоспалительным, антиоксидантным и противоопухолевым действием.
В традиционной медицине Центральной и Южной Америки жук-чернотелка Ulomoides dermestoides используется для лечения воспалительных заболеваний и рака. Также сообщается о противовоспалительной и иммуномодулирующей активности водного экстракта этого жука, что свидетельствует о наличии фармакологически многообещающих компонентов. Насекомое способно быстро размножаться в искусственных условиях, подобных тем, которые описаны для родственного вида Alphitobius diaperinus. Это указывает на возможность получения возобновляемой биомассы.
Однако, чтобы оценить возможность его практического использования, необходимо получить характеристики его состава и оценить его биологическую активность. Для максимального извлечения полезных компонентов из биомассы важно использовать эффективные процессы экстракции. Электроимпульсная плазменная динамическая экстракция (EPDE) — известный метод экстракции, напоминающий разряд, при котором высоковольтный разряд используется для разрушения биологических объектов. При пропускании мощного электрического разряда в извлекаемой смеси возникают ударные волны, создающие высокое импульсное давление и мощные процессы кавитации. Под действием сил, вызванных высоковольтным разрядом (38000 вольт) в экстрагированной смеси (биологическое сырье и экстрагент), за миллисекунды генерируются ударные волны, создавая высокое импульсное давление.
В результате за миллисекундный интервал времени в ограниченном пространстве реактора высвобождается большое количество энергии, разрушая клеточные структуры - внешние и внутренние биологические мембраны.
Важно отметить, что процесс экстракции при использовании методики EPDE, в отличие от традиционно используемых методов, происходит без нагрева. Это связано с тем, что при прохождении электрического разряда через извлекаемую смесь из испаряющейся жидкости образуется парогазовая пленка, защищающая органическое сырье от возгорания. Таким образом, биологический материал не подвергается термическому повреждению, сохраняя все извлеченные биологически активные вещества в естественном состоянии. Такая обработка тканей увеличивает выход клеточных компонентов в экстракт при сохранении биологических свойств.
Для изучения биологической активности водного экстракта был использован комплексный подход, включающий анализ белков и небелковых гидрофильных компонентов экстракта с последующей оценкой его антиоксидантной активности в модельных системах. Незаменимым инструментом для характеристики белков в биологических образцах является жидкостная хроматография в сочетании с методом тандемной масс-спектрометрии (ЖХ – МС / МС). Для изучения водного экстракта U. dermestoides был выбран метод протеомного анализа, называемый GeLC – MS / MS. Небелковые компоненты экстракта были исследованы с помощью хроматографии-масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения.
Целью данной работы было всестороннее изучение состава и биологической активности водного экстракта из биомассы взрослого половозрелого U. Dermestoides. Антиоксидантную активность экстракта оценивали в различных модельных экспериментах, включая воздействие на хемилюминесценции люминола и, в частности, сравнение с действием аналога витамина Е Trolox.
Тестирование антиоксидантных эффектов проводилось на нематоде Caenorhabditis elegans в условиях окислительного стресса, вызванного токсином параквата. Исследование неферментативной антигликационной активности указывает на наличие в экстракте антиоксидантов, при этом на перспективные терапевтические и профилактические эффекты.
Полный текст исследования: https://www.mdpi.com/2076-3921/10/7/1055/htm
