Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,006

Personal portfolio

DIHYDROQUERCETIN EXERTS GENOPROTECTIVE AND RADIOPROTECTIVE PROPERTIES

Shelkovskaya O.V. 1, 2 Ivanov V.E. 2 Karp O.E. 2
1 Pushchino State Research Institute for Natural Sciences
2 Federal state budgetary institution of science Institute of theoretical and experimental Biophysics Russian Academy of Sciences
By means of micronucleus test we analyzed effect of dihydroquercetin (taxifolin) on formation of polychromatic erythrocytes with micronuclei in the bone marrow of Kv:SHK male mice the action influence of X-ray, as well as on the survival of these mice after irradiation at a dose of 7 Gy. In this study various concentrations of dihydroquercetin (30, 150 and 300 mg/kg) were investigated. All of them administered intraperitoneally. In the micronucleus test, dihydroquercetin at a concentration of 30 mg/kg does not diminish significantly DNA damage and the formation of micronuclei in the bone marrow test. Survival test with dihydroquercetin results in a 100% death of animals, the same was observed in the control. It was found that dihydroquercetin reduces the formation of radiation-induced polychromatic erythrocytes with micronuclei by 20 % and 35 %, and prolongs survival of animals after exposure to ionizing radiation by 20 % and 60 %. Thus it was established that dihydroquercetin in the concentration of 150 and 300 mg/kg shows a protective effect at administration to the mice in vivo.
reactive oxygen species
oxidative stress
radioprotector
genoprotektor
dihydroquercetin
flavonoids
Активные формы кислорода (АФК) постоянно образуются в живой клетке как продукты нормального метаболизма кислорода. Воздействие факторов окружающей среды на организм, таких как ионизирующее излучение, УФ-излучения и т.д., также приводит к образованию АФК [1].  Данные химические соединения обладают высокой реакционной способностью, что позволяет им вступать в окислительно-восстановительные реакции с белками, липидами, углеводами и нуклеиновыми кислотами. В ДНК чувствительной мишенью при действии АФК является гуанин, который в результате окислительного повреждения превращается в 8-оксогуанин [6]. Образование 8-оксогуанина связано с такими процессами, как мутагенез, канцерогенез, старение и т.д. В настоящее время существует много разных радиозащитных веществ, которые способны предотвращать повреждающий эффект ионизирующей радиации. Однако выявление наиболее эффективных из них продолжается [2]. Большинство радиозащитных веществ - биоантиоксиданты [3]. Самыми перспективными являются антиоксиданты природного происхождения, способные модифицировать повреждающий эффект ионизирующего излучения [10, 4]. Флавоноиды - это наиболее изученный класс природных веществ, способные проявлять антиоксидантные, защитные, иммуномодулирующие и другие свойства [8]. Ярким представителем этого класса считается дигидрокверцетин (ДГК) [7]. ДГК впервые был обнаружен в коре ели Дуглоса, а позднее в  лиственнице даурской и сибирской. По молекулярному строению и функциям ДГК близок к кверцетину и рутину, но превосходит их по фармакобиологической активности. Ранее было показано, что ДГК проявляет антиоксидантные свойства [7, 9]. Цель данной работы заключалась в исследовании генопротекторных и радиозащитных свойств ДГК в системе in vivo.

Материалы и методы исследования

В работе использовали высокоочищенные препарат дигидрокверцетин, любезно предоставленный А.Б. Гавриловым (Пущино, ИПБ РАН ЗАО НПФ «Флавит»), пеpекиcь водоpода (XимМед, Pоccия), Тpиc(гидpокcи-метил)аминометан, 2,2´-азино-ди(3-этил-2,3-дигид-pобензотиазолин-6-cульфонат) аммония (ABTS) (Sigma, CША), натрий хлористый (AppliChem, Германия), масло иммерсионное (Cargill, США). В работе использованы следующие соли: NaH2PO4·2H2O и Na2HPO4·2H2O (Amresco, США).

Облучение. Облучение  растворов проводили на рентгеновской терапевтической установке РУТ-15 (15 мA, 200 кВ) (МосРентген, Россия) при мощности дозы 4 Гр/мин (фокусное расстояние 0,195 м) (Центр коллективного пользования ИБК РАН).

Микроядерный тест

Цитогенетические повреждения клеток красного костного мозга мышей определяли по образованию полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ), содержащих микроядра (МЯ). Мышей умерщвляли методом цервикальной дислокации через 28 ч после воздействия (рентгеновское излучение и/или введения раствора дигидрокверцетина). Гистологические препараты готовили по стандартной методике с некоторыми модификациями. При подсчете  ПХЭ, содержащих МЯ, использовали световой микроскоп "МикМед-2"(ЛОМО, Спб) с иммерсионным объективом при увеличении ´1000.

Тест на выживаемость

Выживаемость самцов аутбредных мышей Kv: SHK после воздействия рентгеновского излучения определяли ежедневно в течение 30 суток. Дигидрокверцетин в концентрации 30-300 мг/кг живого веса в физиологическом растворе вводили животным внутрибрюшинно перед тотальным рентгеновским облучением в дозе 7 Гр. Контролем служила группа мышей без введения препарата, облученных в дозе 7 Гр.

Результаты и их обсуждения

В Таблице 1 представлено влияние рентгеновского излучения  в дозе 1 Гр на уровень поврежденности ДНК клеток красного костного мозга мышей. Из таблицы видно, что после облучения  животных процент ПХЭ с МЯ увеличился на 9 раз от 0,42±0,03 % при отсутствии воздействия до 3,93±0,04 %  при дозе 1 Гр.  Введение  ДГК мышам в концентрациях 30 мг/кг за 15 мин до облучения не оказывает существенного влияния на количество ПХЭ с МЯ. Результаты микроядерного теста для животных этой группы статистически не отличаются относительно контроля облученного в той же дозе. Тогда как при введении ДГК в концентрациях 150 и 300 мг/кг наблюдаются статистически значимые отличия относительно контроля. Введение ДГК в концентрации 150 мг/кг приводит к уменьшению количества ПХЭ с МЯ относительно облученного контроля на 20 %, введение ДГК в концентрации 300 мг/кг приводит к уменьшению количества ПХЭ с МЯ относительно облученного контроля почти на 35 %. Нужно отметить, что введение ДГК интактным мышам не приводило к изменению поврежденности ДНК, то есть дигидрокверцетин не проявляет генотоксические свойства даже при концентрациях 300 мг/кг.

Таблица 1

Влияние ДГК в концентрации 30, 150 и 300 мг/кг при его однократном внутрибрюшинном введении за 15 мин до воздействия рентгеновского облучения в дозе 1 Гр на процентное содержание ПХЭ с МЯ

№

Воздействие

ПХЭ с МЯ, %

1

0 Гр

0,42±0,03

2

ДГК 300 мг/кг + 0Гр

0,39±0,04

3

1 Гр

3,93±0,11

4

ДГК 30 мг/кг + 1Гр

3,73±0,12

5

ДГК 150 мг/кг + 1Гр

3,22±0,13

6

ДГК 300 мг/кг + 1Гр

2,60±0,24

Примечание. Указаны средние значения и их стандартные ошибки (n=5).

Исследовано влияние ДГК на выживаемость мышей при его внутрибрюшинном однократном введении за 15 мин до тотального рентгеновского облучения в летальной дозе 7 Гр (Таблица 2). Эффект ДГК увеличивается при повышении его концентрации. Установлено, что при внутрибрюшинном введении ДГК в концентрации 150 и 300 мг/кг за 15 минут до тотального облучения в дозе 7 Гр, в течение 30 суток выживает 20 % и 60 % животных соответственно при 100 % гибели облученных животных в контрольной группе и при введении ДГК в концентрации 30 мг/кг. Таким образом, установлено, что ДГК проявляет существенные генопротекторные и радиозащитные свойства.

Таблица 2

Влияние ДГК на выживаемость мышей при однократном внутрибрюшинном введении за 15 минут до воздействия рентгеновского излучения в дозе 7 Гр.

Концентрация, мг/кг

Процент выживших к 30 суткам после облучения (количество выживших к 30 суткам / количество животных, участвующих в эксперименте)

30

0 (0/20)

150

20 (4/20)

300

60 (18/30)

Примечание. Каждая экспериментальная группа состояла из 20-30 мышей. р - 0,05.

Ранее в лаборатории клеточной инженерии Заичкиной С.И. и ее коллегами было показано, что дигидрокверцетин при диапазоне малых и умеренных доз проявлял защитное действие от цитогенетических порождений в костном мозге [5]. Таким образом, дигидрокверцетин при воздействии рентгеновского излучения проявляет существенные генопротекторные и радиопротекторные свойства.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-04-00730-а и 14-44-03562-р_центр_а.

Рецензенты:

Буданцев А.Ю., д.б.н., профессор, главный научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук, г. Пущино;

Гудков С.В., д.б.н., ведущий научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук, г. Пущино.