Е.Р. Фасхутдинова1, И.С. Милентьева2, А.И. Лосева3, Л.К. Асякина4, Е.В. Остапова5

1–5 Кемеровский государственный университет (г. Кемерово, Россия)

1faskhutdinovae.98@mail.ru, 2irazumnikova@mail.ru, 3losevaa@mail.ru, 4alk_kem@mail.ru

Постановка проблемы. В процессе старения наблюдаются снижение физиологических функций организма и развитие различных заболеваний. Одним из биомаркеров старения является накопление пигмента липофусцина, возникающее в результате перекисного окисления липидов активными формами кислорода. Предотвратить данный процесс и снизить накопление липофусцина возможно за счёт употребления растительных экстрактов, а также препаратов на их основе, содержащих биологически активные вещества геропротекторного действия.

Цель работы – исследование действия экстракта каллусной культуры Ginkgo biloba и биологически активных веществ (БАВ) кверцетина и кемпферола, выделенных из него, на накопление липофусцина в организме Caenorhabditis elegans.

Результаты. В ходе эксперимента установлено, что наибольшее снижение флуоресценции липофусцина продемонстрировал кверцетин в концентрации 100 мкМ. В результате воздействия данной концентрации кверцетина на организм нематод произошло снижение флуоресценции на 20,1 % по сравнению с контролем (нематодах, культивируемых без добавления исследуемых веществ) на 15-е сутки эксперимента. Обработка нематод кемпферолом (200 мкМ) в течение 15 сут. привела к снижению интенсивности флуоресценции липофусцина на 18,9 %, что является наилучшим результатом среди других концентраций данного БАВ. Экстракт G. biloba показал меньшую эффективность снижения липофусцина по сравнению с индивидуальными БАВ. При этом наибольшая эффективность наблюдалась у 10-кратного разведения экстракта, снизившего интенсивность флуоресценции липофусцина на 16,2 % на 15-е сутки наблюдений.

Практическая значимость. Кверцетин и кемпферол, выделенные из экстракта каллусной культуры G. biloba, ингибируют процесс накопления липофусцина, следовательно, их применение в качестве компонентов биологически активных добавок или функциональных продуктов питания геропротекторной направленности является перспективным направлением в борьбе с заболеваниями старения.

Фасхутдинова Е.Р., Милентьева И.С., Лосева А.И., Асякина Л.К., Остапова Е.В. Влияние экстракта Ginkgo biloba и его биологически активных веществ на накопление липофусцина в теле Caenorhabditis elegans // Технологии живых систем. 2023. T. 20. № 4. С. 121-130. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202304-12

1. Zhang W., Qu J., Liu G.H., Belmonte J.CI. The ageing epigenome and its rejuvenation // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020. V. 21(3). P. 137–150. https://doi.org/10.1038/s41580-019-0204-5
2. Jalilovna K. D., Usmonovna U. M. The Effect of Biologically Active Additives on the Human Body Scholastic // Journal of Natural and Medical Education. 2023. V. 2(6). P 228–232.
3. Martemucci G., Costagliola C., Mariano M., D’andrea L., Napolitano P., D’Alessandro A.G. Free radical properties, source and targets, antioxidant consumption and health // Oxygen. 2022. V 2(2). P. 48–78. https://doi.org/10.3390/oxygen2020006
4. Fan X., Fan Z., Yang Z., Huang T., Tong Y., Yang D., Mao X., Yang M. Flavonoids – Natural Gifts to Promote Health and Longevity // International Journal of Molecular Sciences. 2022. V. 23(4). P. 2176. https://doi.org/10.3390/ijms23042176
5. Moreno-García A., Kun A., Calero O., Medina M., Calero M. An Overview of the Role of Lipofuscin in Age-Related Neurodegeneration // Front. Neurosci. 2018. V. 12. P. 464. https://doi.org/10.3389/fnins.2018.00464
6. Zhou D., Borsa M., Simon, A.K. Hallmarks and detection techniques of cellular senescence and cellular ageing in immune cells // Aging Cell. 2021. V. 20(2). P. e13316. https://doi.org/10.1111/acel.13316
7. Ayuda-Durán B., González-Manzano S., González-Paramás A.M., Santos-Buelga C. Caenorhabditis elegans as a Model Organism to Evaluate the Antioxidant Effects of Phytochemicals // Molecules. 2020. V. 25(14). P. 3194. https://doi.org/10.3390/molecules25143194
8. Li W.W., Wang H. J., Tan Y.Z., Wang Y.L., Yu S.N., Li Z. H. Reducing lipofuscin accumulation and cardiomyocytic senescence of aging heart by enhancing autophagy // Experimental Cell Research. 2021. V. 403(1). P. 112585. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2021.112585
9. Singh Kushwaha S., Patro N., Kumar Patro I. A sequential study of age-related lipofuscin accumulation in hippocampus and striate cortex of rats // Annals of Neurosciences. 2019. V. 25(4). P. 223–233.  https://doi.org/10.1159/000490908
10. Liao V.H.C. Use of Caenorhabditis elegans to study the potential bioactivity of natural compounds // Journal of agricultural and food chemistry. 2018. V. 66(8). P. 1737–1742. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b05700
11. Yue Y., Li S., Shen P., Park Y. Caenorhabditis elegans as a model for obesity research // Current Research in Food Science. 2021. V. 4. P. 692–697. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2021.09.008
12. Komura T., Yamanaka M., Nishimura K., Hara K., Nishikawa Y. Autofluorescence as a noninvasive biomarker of senescence and advanced glycation end products in Caenorhabditis elegans // npj Aging and Mechanisms of Disease. 2021. V. 7(1). P. 12. https://doi.org/10.1038/s41514-021-00061-y
13. Barbalho S.M., Direito R., Laurindo L.F., Marton L.T., Guiguer E.L., Goulart Rd.A, Tofano R.J., Carvalho A.C.A., Flato U.A.P., Capelluppi Tofano V.A., et al. Ginkgo biloba in the Aging Process: A Narrative Review // Antioxidants. 2022. V. 11(3). P. 525. https://doi.org/10.3390/antiox11030525
14. Singh D. Astrocytic and microglial cells as the modulators of neuroinflammation in Alzheimer’s disease // J. Neuroinflamm. 2022. V. 19. P. 206. https://doi.org/10.1186/s12974-022-02565-0
15. Pinto M.D.S., Kwon Y.-I., Apostolidis E., Lajolo F.M., Genovese M.I., Shetty K. Potential of Ginkgo biloba L. leaves in the management of hyperglycemia and hypertension using in vitro models // Bioresour. Technol. 2009. V. 100. P. 6599–6609. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.07.021
16. Yi H., Peng H., Wu X., Xu X., Kuang T., Zhang J., Du L., Fan G. The therapeutic effects and mechanisms of quercetin on metabolic diseases: pharmacological data and clinical evidence // Oxidative medicine and cellular longevity. 2021. V. 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6678662
17. Tao Y., Zhu F., Pan M., Liu Q., Wang P. Pharmacokinetic, metabolism, and metabolomic strategies provide deep insight into the underlying mechanism of Ginkgo biloba flavonoids in the treatment of cardiovascular disease // Frontiers in Nutrition. 2022. V. 9. P. 857370
18. Rarinca V., Nicoara M.N., Ureche D., Ciobica A. Exploitation of Quercetin’s Antioxidative Properties in Potential Alternative Therapeutic Options for Neurodegenerative Diseases // Antioxidants. 2023. V. 12(7). P. 1418. https://doi.org/10.3390/antiox12071418
19. Chen M., Xiao J., El-Seedi H.R., Woźniak K.S., Daglia M., Little P.J., Xu S. Kaempferol and atherosclerosis: From mechanism to medicine // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2022. P. 1–19. https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2121261
20. Siddique Y. H. Neurodegenerative diseases and flavonoids: special reference to kaempferol // CNS & Neurological Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-CNS & Neurological Disorders). 2021. V. 20(4). P. 327–342. https://doi.org/10.2174/187152732066621012912203
21. Xiao X., Hu Q., Deng X., Shi K., Zhang W., Jiang Y., Wang X. Old wine in new bottles: Kaempferol is a promising agent for treating the trilogy of liver diseases // Pharmacological Research. 2022. V. 175. P. 106005. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.106005
22. Le V., Sukhikh A., Larichev T., Ivanova S., Prosekov A., Dmitrieva A. Isolation of the Main Biologically Active Substances and Phytochemical Analysis of Ginkgo biloba Callus Culture Extracts // Molecules. 2023. V. 28(4). P. 1560. https://doi.org/10.3390/molecules28041560
23. Kampkötter A., Nkwonkam C. G., Zurawski R. F., Timpel C., Chovolou Y., Wätjen W., Kahl R. Investigations of protective effects of the flavonoids quercetin and rutin on stress resistance in the model organism Caenorhabditis elegans // Toxicology. 2007. V. 234(1-2).
    P. 113-123. https://doi.org/10.1016/j.tox.2007.02.006
24. Pietsch K., Saul N., Chakrabarti S. et al. Hormetins, antioxidants and prooxidants: defining quercetin-, caffeic acid- and rosmarinic acid-mediated life extension in C. elegans // Biogerontology. 2011. V. 12. P. 329–347. https://doi.org/10.1007/s10522-011-9334-7
25. Büchter C., Zhao L., Havermann S., Honnen, S., Fritz G., Proksch P., Wätjen W. TSG (2, 3, 5, 4′-tetrahydroxystilbene-2-O-β-D-glucoside) from the Chinese herb polygonum multiflorum increases life span and stress resistance of Caenorhabditis elegans // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2015. V. 2015. https://doi.org/10.1155/2015/124357
26. Kampkötter A., Gombitang Nkwonkam C., Zurawski R. F., Timpel C., Chovolou Y., Wätjen W., Kahl R. Effects of the flavonoids kaempferol and fisetin on thermotolerance, oxidative stress and FoxO transcription factor DAF-16 in the model organism Caenorhabditis elegans // Archives of toxicology. 2007. V. 81. P. 849–858. https://doi.org/10.1007/s00204-007-0215-4
27. Duangjan C., Rangsinth P., Gu X., Wink M., Tencomnao T. Lifespan extending and oxidative stress resistance properties of a leaf extracts from Anacardium occidentale L. in Caenorhabditis elegans // Oxidative medicine and cellular longevity. 2019. V. 2019. https://doi.org/10.1155/2019/9012396
28. Jiang S., Deng N., Zheng B., Li T., Liu R. H. Rhodiola extract promotes longevity and stress resistance of Caenorhabditis elegans via DAF-16 and SKN-1 // Food & function. 2021. V. 12(10). P. 4471–4483. https://doi.org/10.1039/D0FO02974B