ОЦЕНКА МУТАГЕННОГО И АНТИМУТАГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО И ПИЩЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Мутагенез 6
1.1.1. Химические мутагены 6
1.1.2. Физические мутагены 10
1.1.3. Биологические мутагены 12
1.1.4. Адаптивный мутагенез микроорганизмов 13
1.2. Антимутагенез 13
1.2.1. Антиоксиданты 15
1.3. Тест Эймса (The Ames test): его сущность, область применения 16
1.3.1. Характеристика штаммов Salmonella typhimutium 17
1.3.2. Проблемы экстраполяции результатов теста Эймса на человека 18
1.3.3. Область применения теста Эймса 19
1.4. Общая характеристика растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) 21
1.4.1. Биохимический состав растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) .. 22
1.4.2. Минеральный состав растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) 24
1.5. Проростки как функциональная органическая продукция 24
1.5.1. Характеристика биологически активных веществ проростков Fagopyrum
esculentum Moench. (Гречихи посевной) 25
1.5.2. Характеристика биологически активных веществ проростков Trigonella foenum-
graecum L. (Пажитника сенного) 28
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
2.1. Характеристика тест-штамма Salmonella t. ТА100 30
2.2. Методика приготовления растительных экстрактов 30
2.2.1. Методика приготовления растительных экстрактов Elaeagnus angustifolia L.
(Лоха узколистного) 30
2.2.2. Методика приготовления экстракта проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) 32
2.2.3. Методика приготовления экстракта проростков Trigonella foenum-graecum L.
(Пажитника сенного) 33
2.3. Методика приготовления питательных сред 34
2.3.1. Методика приготовления нижнего агара 34
2.3.2. Методика приготовления верхнего агара 35
2.4. Посев Salmonella typhimurium ТА100 на скошенный агар 36
2.5. Окраска Salmonella typhimurium ТА100 по Грамму 37
2.6. Методика приготовления бактериальной суспензии 38
2.7. Методика оценки мутагенных свойств растительных экстрактов в тесте Эймса 39
2.8. Методика оценки антимутагенных свойств растительных экстрактов в тесте Эймса
42
2.9. Статистическая обработка данных и их анализ 43
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 44
3.1. Мутагенный потенциал экстрактов растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох
узколистный) 44
3.2. Мутагенный потенциал экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) и Trigonella foenum-graecum L. (Пажитника сенного) 49
3.3. Антимутагенный потенциал экстрактов растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох
узколистный) 52
3.4. Антимутагенный потенциал экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) и Trigonellafoenum-graecum L. (Пажитника сенного) 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
ВЫВОДЫ 62
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 63
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1. Мутагенез 6
1.1.1. Химические мутагены 6
1.1.2. Физические мутагены 10
1.1.3. Биологические мутагены 12
1.1.4. Адаптивный мутагенез микроорганизмов 13
1.2. Антимутагенез 13
1.2.1. Антиоксиданты 15
1.3. Тест Эймса (The Ames test): его сущность, область применения 16
1.3.1. Характеристика штаммов Salmonella typhimutium 17
1.3.2. Проблемы экстраполяции результатов теста Эймса на человека 18
1.3.3. Область применения теста Эймса 19
1.4. Общая характеристика растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) 21
1.4.1. Биохимический состав растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) .. 22
1.4.2. Минеральный состав растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный) 24
1.5. Проростки как функциональная органическая продукция 24
1.5.1. Характеристика биологически активных веществ проростков Fagopyrum
esculentum Moench. (Гречихи посевной) 25
1.5.2. Характеристика биологически активных веществ проростков Trigonella foenum-
graecum L. (Пажитника сенного) 28
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 30
2.1. Характеристика тест-штамма Salmonella t. ТА100 30
2.2. Методика приготовления растительных экстрактов 30
2.2.1. Методика приготовления растительных экстрактов Elaeagnus angustifolia L.
(Лоха узколистного) 30
2.2.2. Методика приготовления экстракта проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) 32
2.2.3. Методика приготовления экстракта проростков Trigonella foenum-graecum L.
(Пажитника сенного) 33
2.3. Методика приготовления питательных сред 34
2.3.1. Методика приготовления нижнего агара 34
2.3.2. Методика приготовления верхнего агара 35
2.4. Посев Salmonella typhimurium ТА100 на скошенный агар 36
2.5. Окраска Salmonella typhimurium ТА100 по Грамму 37
2.6. Методика приготовления бактериальной суспензии 38
2.7. Методика оценки мутагенных свойств растительных экстрактов в тесте Эймса 39
2.8. Методика оценки антимутагенных свойств растительных экстрактов в тесте Эймса
42
2.9. Статистическая обработка данных и их анализ 43
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 44
3.1. Мутагенный потенциал экстрактов растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох
узколистный) 44
3.2. Мутагенный потенциал экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) и Trigonella foenum-graecum L. (Пажитника сенного) 49
3.3. Антимутагенный потенциал экстрактов растения Elaeagnus angustifolia L. (Лох
узколистный) 52
3.4. Антимутагенный потенциал экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench.
(Гречихи посевной) и Trigonellafoenum-graecum L. (Пажитника сенного) 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
ВЫВОДЫ 62
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 63
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ
Мутации играют важную роль в процессе онтогенеза и филогенеза живых организмов. Они представляют собой стойкие изменения генетического материала. Очень редко мутации могут быть полезными, в большинстве случаев оказывают либо нейтральное, либо негативное воздействие на геном живых организмов, нарушают процессы жизнедеятельности (Абилев С.К. и соавт., 2015).
В результате воздействия на организм мутагенов возникает нестабильность геномов живых организмов, что ведёт к старению, клеточной гибели, сокращению продолжительности жизни, раку, возникновению различного рода уродств. Таким образом, на организменном и популяционном уровнях возникают вредные генетические последствия, вызванные мутациями (Абилев С.К. и соавт., 2015).
Противостоять геномной нестабильности живых организмов могут вещества, называемые антимутагенами. Попадая в живой организм (как правило, вместе с пищей), антимутагены снижают негативное действие мутагенных факторов окружающей среды на живой организм, тем самым защищая его от различного рода изменений генома (Абилев С.К. и соавт., 2015).
Актуальность данного исследования обусловлена важностью поиска веществ, защищающих генетический аппарат живых организмов от повреждений; необходимостью изучения мутагенного и антимутагенного потенциалов растительного сырья, с целью дальнейшего использования растений, обладающих антимутагенным эффектом, для профилактики различных заболеваний, сопровождающихся повреждением генома; важностью профилактики мутагенного воздействия факторов окружающей среды на организм путём применения функциональных продуктов питания растительного происхождения.
Цель данного исследования: оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы выбранного растительного сырья функционального и пищевого назначения.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы экстрактов семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. (Лоха узколистного) с помощью бактериальной тест-системы Эймса.
2. Оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench. (Гречихи посевной) и Trigonella foenum-graecum L. (Пажитника сенного) с помощью бактериальной тест-системы Эймса.
3. Оценить потенциал практического применения экстрактов семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. и проростков Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L.
Объект исследования: Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный), Fagopyrum esculentum Moench. (Гречиха посевная), Trigonella foenum-graecum L. (Пажитник сенной).
Предмет исследования: мутагенный и антимутагенный потенциалы Elaeagnus angustifolia L., Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L.
Научная новизна: впервые получены данные об антимутагенных свойствах растительных экстрактов Elaeagnus angustifolia L., Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L. для исследуемых концентраций 1, 0,1 и 0,01 мг/мл в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100. В данной работе исследуемые растительные экстракты впервые предложены к разработке как антимутагенные препараты.
Теоретическая значимость: данные об антимутагенном потенциале исследуемых растительных экстрактов в дальнейшем сыграют роль стимула для теоретических исследований в генетической токсикологии; пополнена база теоретических знаний о мутагенном и антимутагенном потенциалах исследуемых растительных экстрактов.
Практическая значимость: основным практическим достижением является
обнаружение и характеристика антимутагенных эффектов растительных экстрактов, полученных из семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. и проростков Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L. Установлено также отсутствие у исследуемых растительных экстрактов мутагенного потенциала. Таким образом, растительные экстракты могут быть рекомендованы к разработке как антимутагенные препараты, предотвращающие индуцированный мутагенез у человека.
Апробация работы. Материалы данной исследовательской работы были представлены на ХХХ Международной научно-практической конференции «Российская наука в современном мире» (Москва, 2020), III Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки и образования» (Пенза, 2020), Международной научно-практической конференции «Инновационные исследования: теоретические основы и практическое применение» (Саратов, 2020). По теме исследовательской работы опубликовано 3 научных статьи.
В результате воздействия на организм мутагенов возникает нестабильность геномов живых организмов, что ведёт к старению, клеточной гибели, сокращению продолжительности жизни, раку, возникновению различного рода уродств. Таким образом, на организменном и популяционном уровнях возникают вредные генетические последствия, вызванные мутациями (Абилев С.К. и соавт., 2015).
Противостоять геномной нестабильности живых организмов могут вещества, называемые антимутагенами. Попадая в живой организм (как правило, вместе с пищей), антимутагены снижают негативное действие мутагенных факторов окружающей среды на живой организм, тем самым защищая его от различного рода изменений генома (Абилев С.К. и соавт., 2015).
Актуальность данного исследования обусловлена важностью поиска веществ, защищающих генетический аппарат живых организмов от повреждений; необходимостью изучения мутагенного и антимутагенного потенциалов растительного сырья, с целью дальнейшего использования растений, обладающих антимутагенным эффектом, для профилактики различных заболеваний, сопровождающихся повреждением генома; важностью профилактики мутагенного воздействия факторов окружающей среды на организм путём применения функциональных продуктов питания растительного происхождения.
Цель данного исследования: оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы выбранного растительного сырья функционального и пищевого назначения.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы экстрактов семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. (Лоха узколистного) с помощью бактериальной тест-системы Эймса.
2. Оценить мутагенный и антимутагенный потенциалы экстрактов проростков Fagopyrum esculentum Moench. (Гречихи посевной) и Trigonella foenum-graecum L. (Пажитника сенного) с помощью бактериальной тест-системы Эймса.
3. Оценить потенциал практического применения экстрактов семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. и проростков Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L.
Объект исследования: Elaeagnus angustifolia L. (Лох узколистный), Fagopyrum esculentum Moench. (Гречиха посевная), Trigonella foenum-graecum L. (Пажитник сенной).
Предмет исследования: мутагенный и антимутагенный потенциалы Elaeagnus angustifolia L., Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L.
Научная новизна: впервые получены данные об антимутагенных свойствах растительных экстрактов Elaeagnus angustifolia L., Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L. для исследуемых концентраций 1, 0,1 и 0,01 мг/мл в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100. В данной работе исследуемые растительные экстракты впервые предложены к разработке как антимутагенные препараты.
Теоретическая значимость: данные об антимутагенном потенциале исследуемых растительных экстрактов в дальнейшем сыграют роль стимула для теоретических исследований в генетической токсикологии; пополнена база теоретических знаний о мутагенном и антимутагенном потенциалах исследуемых растительных экстрактов.
Практическая значимость: основным практическим достижением является
обнаружение и характеристика антимутагенных эффектов растительных экстрактов, полученных из семян, цветков, плодовой мякоти и листьев Elaeagnus angustifolia L. и проростков Fagopyrum esculentum Moench. и Trigonella foenum-graecum L. Установлено также отсутствие у исследуемых растительных экстрактов мутагенного потенциала. Таким образом, растительные экстракты могут быть рекомендованы к разработке как антимутагенные препараты, предотвращающие индуцированный мутагенез у человека.
Апробация работы. Материалы данной исследовательской работы были представлены на ХХХ Международной научно-практической конференции «Российская наука в современном мире» (Москва, 2020), III Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы современной науки и образования» (Пенза, 2020), Международной научно-практической конференции «Инновационные исследования: теоретические основы и практическое применение» (Саратов, 2020). По теме исследовательской работы опубликовано 3 научных статьи.
На основании результатов, полученных в бактериальной тест-системе Эймса, экстракты семян, цветков, плодовой мякоти и листьев E. angustifolia L. и проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. можно охарактеризовать как немутагенные в диапозоне концентраций 1 - 0,01 мг/мл.
Исследуемые растительные экстракты проявили антимутагенные эффекты различной степени. Экстракт семян E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл не обладает выраженным антимутагенным потенциалом, не оказывает значительного влияния на выживаемость тестерного штамма. Экстракты цветков и листьев E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01мг/мл проявляют весь спектр антимутагенного потенциала (от выраженного до отсутствующего), наблюдается доза зависимый эффект. Экстракт плодовой мякоти E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает умеренным антимутагенным потенциалом. Антимутагенное действие экстрактов E. angustifolia L. может быть объяснено тем, что в составе растения содержится широкий спектр аминокислот, витаминов-антиоксидантов, флавоноидов, спонинов, терпеноидов.
Экстракт проростков F. esculentum Moench. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает выраженной и умеренной антимутагенной активностью, наблюдается доза зависимый эффект. Экстракт проростков T. foenum-graecum L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает выраженной и умеренной антимутагенной активностью, доза зависимого эффекта не обнаружено. Антимутагенное действие проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. может быть объяснено тем, что в составе исследуемых проростков содержится большое количество флавоноидов, биогенных аминов, полифенольных соединений, алкалоидов, витаминов-антиоксидантов.
Учитывая результаты данного исследования, рекомендуем к разработке в качестве антигенотоксических и генопротекторных препаратов растительные экстракты семян (0,1 мг/мл), цветков (1; 0,1 мг/мл), плодовой мякоти (1-0,01 мг/мл) и листьев (1; 0,1 мг/мл) E. angustifolia L. и экстракты проростков F. esculentum Moench. (1-0,01 мг/мл) и T. foenum- graecum L. (1-0,01 мг/мл). Дальнейшие исследования будут направлены на повторную постановку теста Эймса в присутствие метаболической активации (S-9 фракция печени крысы) и осуществление ВЭЖХ исследуемых растительных экстрактов.
1. Экстракты семян, цветков, плодовой мякоти и листьев E. angustifolia L. в диапазоне исследуемых концентраций (1-0,01 мг/мл) в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 не проявили мутагенного эффекта. Исследуемые экстракты не обладают мутагенным потенциалом.
2. Экстракты проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. в диапазоне исследуемых концентраций (1-0,01 мг/мл) в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 не проявили мутагенного эффекта. Исследуемые экстракты не обладают мутагенным потенциалом.
3. В бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 экстракт семян E. angustifolia L. в концентрации 0,1 мг/мл проявил умеренную антимутагенную активность (26%), в концентрациях 1 и 0,01 мг/мл антимутагенной активностью не обладал; экстракт цветков E. angustifolia L. проявил весь спектр антимутагенной активности от выраженной до отсутствующей в диапазоне исследуемых концентраций (60, 31, 24%); экстракт плодовой мякоти E. angustifolia L. проявил умеренную антимутагенную активность в диапазоне исследуемых концентраций (38, 38, 27%); экстракт листьев E. angustifolia L. проявил весь спектр антимутагенной активности от выраженной до отсутствующей в диапазоне исследуемых концентраций (52, 26, 19%).
4. В бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 экстракт проростков F. esculentum Moench. в концентрациях 1 и 0,1 мг/мл проявил выраженную антимутагенную активность, а в концентрации 0,01 мг/мл - умеренную; экстракт проростков T. foenum-graecum L. в концентрациях 1 и 0,01 мг/мл проявил выраженную антимутагенную активность, а в концентрации 0,1 мг/мл - умеренную.
5. Рекомендуем к разработке в качестве антигенотоксических и генопротекторных препаратов растительные экстракты семян, цветков, плодовой мякоти и листьев E. angustifolia L. и проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. в соответствующих концентрациях.
Исследуемые растительные экстракты проявили антимутагенные эффекты различной степени. Экстракт семян E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл не обладает выраженным антимутагенным потенциалом, не оказывает значительного влияния на выживаемость тестерного штамма. Экстракты цветков и листьев E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01мг/мл проявляют весь спектр антимутагенного потенциала (от выраженного до отсутствующего), наблюдается доза зависимый эффект. Экстракт плодовой мякоти E. angustifolia L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает умеренным антимутагенным потенциалом. Антимутагенное действие экстрактов E. angustifolia L. может быть объяснено тем, что в составе растения содержится широкий спектр аминокислот, витаминов-антиоксидантов, флавоноидов, спонинов, терпеноидов.
Экстракт проростков F. esculentum Moench. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает выраженной и умеренной антимутагенной активностью, наблюдается доза зависимый эффект. Экстракт проростков T. foenum-graecum L. в диапазоне концентраций 1-0,01 мг/мл обладает выраженной и умеренной антимутагенной активностью, доза зависимого эффекта не обнаружено. Антимутагенное действие проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. может быть объяснено тем, что в составе исследуемых проростков содержится большое количество флавоноидов, биогенных аминов, полифенольных соединений, алкалоидов, витаминов-антиоксидантов.
Учитывая результаты данного исследования, рекомендуем к разработке в качестве антигенотоксических и генопротекторных препаратов растительные экстракты семян (0,1 мг/мл), цветков (1; 0,1 мг/мл), плодовой мякоти (1-0,01 мг/мл) и листьев (1; 0,1 мг/мл) E. angustifolia L. и экстракты проростков F. esculentum Moench. (1-0,01 мг/мл) и T. foenum- graecum L. (1-0,01 мг/мл). Дальнейшие исследования будут направлены на повторную постановку теста Эймса в присутствие метаболической активации (S-9 фракция печени крысы) и осуществление ВЭЖХ исследуемых растительных экстрактов.
1. Экстракты семян, цветков, плодовой мякоти и листьев E. angustifolia L. в диапазоне исследуемых концентраций (1-0,01 мг/мл) в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 не проявили мутагенного эффекта. Исследуемые экстракты не обладают мутагенным потенциалом.
2. Экстракты проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. в диапазоне исследуемых концентраций (1-0,01 мг/мл) в бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 не проявили мутагенного эффекта. Исследуемые экстракты не обладают мутагенным потенциалом.
3. В бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 экстракт семян E. angustifolia L. в концентрации 0,1 мг/мл проявил умеренную антимутагенную активность (26%), в концентрациях 1 и 0,01 мг/мл антимутагенной активностью не обладал; экстракт цветков E. angustifolia L. проявил весь спектр антимутагенной активности от выраженной до отсутствующей в диапазоне исследуемых концентраций (60, 31, 24%); экстракт плодовой мякоти E. angustifolia L. проявил умеренную антимутагенную активность в диапазоне исследуемых концентраций (38, 38, 27%); экстракт листьев E. angustifolia L. проявил весь спектр антимутагенной активности от выраженной до отсутствующей в диапазоне исследуемых концентраций (52, 26, 19%).
4. В бактериальной тест-системе Эймса на штамме Salmonella t. TA100 экстракт проростков F. esculentum Moench. в концентрациях 1 и 0,1 мг/мл проявил выраженную антимутагенную активность, а в концентрации 0,01 мг/мл - умеренную; экстракт проростков T. foenum-graecum L. в концентрациях 1 и 0,01 мг/мл проявил выраженную антимутагенную активность, а в концентрации 0,1 мг/мл - умеренную.
5. Рекомендуем к разработке в качестве антигенотоксических и генопротекторных препаратов растительные экстракты семян, цветков, плодовой мякоти и листьев E. angustifolia L. и проростков F. esculentum Moench. и T. foenum-graecum L. в соответствующих концентрациях.