Сахароснижающие растения ближнего востока

 Middle East Medicinal Plants in the Treatment of Diabetes: A Review

Alaa M. Abu-Odeh and Wamidh H. Talib

Абстрактный

Диабет является глобальной проблемой здравоохранения, и число больных диабетом постоянно растет. Традиционная противодиабетическая терапия связана с высокой стоимостью и ограниченной эффективностью. Использование средств народной медицины и растительных экстрактов для лечения диабета набирает все большую популярность во многих странах. Страны Ближневосточного региона имеют долгую историю использования фитотерапии для лечения различных заболеваний, включая диабет. В этом обзоре мы собрали и обобщили все исследования in vivo и in vitro, проведенные для растений с потенциальной антидиабетической активностью в ближневосточном регионе. Наиболее изучены растения семейств Asteraceae и Lamiaceae. Есть надежда, что этот обзор внесет научный вклад в доказательство этноботанического использования лекарственных растений в качестве противодиабетических средств. Необходимо проделать работу, чтобы определить бархатцев, механизм действия и соединение, ответственное за активность. Кроме того, следует исследовать параметры безопасности и фармакокинетики.

Диабет является серьезной проблемой эндокринного здоровья, которая быстро развивается во всем мире. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 2025 году число больных диабетом увеличится до 300 миллионов человек. Регионы Ближнего Востока и Северной Африки занимают второе место в мире по темпам роста заболеваемости диабетом, при этом прогнозируется, что число людей с диабетом увеличится на 96,2% в 2035 г., что приведет к увеличению социального и экономического бремени во многих странах.

Синдром сахарного диабета описывает метаболическое расстройство с нарушением углеводного, жирового и белкового обмена, возникающее в результате дефектов секреции инсулина, действия инсулина или того и другого, что в конечном итоге приводит к хронической гипергликемии и широкому спектру осложнений, включая поражение нервной системы, почек, кровеносных сосудов, глаз, сердца, стоп и кожи. На протяжении веков народная медицина использовала растения для лечения огромного количества заболеваний, включая диабет, поскольку они считаются доступными и безопасными.

Было задокументировано, что 656 видов цветковых растений традиционно используются при диабете. Использовались разные части растений, в том числе цветы, плоды, семена, листья, ягоды, кора и корни. Растения выбирают в зависимости от доступности, стадии прогрессирования, сопутствующих заболеваний, доступности и безопасности  (https://stateoftheworldsplants.org/2017/).

Недавно было проведено несколько исследований in vitro и in vivo для изучения многочисленных трав, которые, как утверждается, снижают уровень глюкозы в крови, но из примерно 250 000 растений менее 2500 были изучены на предмет фармакологической эффективности против диабета.

В настоящее время метформин, полученный из Galega officinalis, и олигосахарид акарбоза, полученный путем ферментации Actinoplanes utahensi, являются противодиабетическими препаратами природного происхождения.

Ограниченная эффективность, узкая переносимость, повышенное количество побочных эффектов и осложнений, высокая стоимость и снижение приверженности к лечению являются основными недостатками традиционной противодиабетической терапии, которые вызывают необходимость открытия новых противодиабетических растений.

В настоящем обзоре была предпринята попытка собрать и обобщить известные противодиабетические лекарственные растения Ближнего Востока. Обзор также охватывает общепринятое название растения, используемые части, тип экстракта, фитохимические составляющие, тестовую модель и предполагаемый механизм действия, а также дает рекомендации для будущих исследований.

2. Лекарственные растения с потенциальной противодиабетической активностью на Аравийском полуострове

Аравийский полуостров формируется из Королевства Саудовская Аравия, Кувейта, Бахрейна, Йемена, Катара и ОАЭ и расположен на юго-западе Азии.

Королевство Саудовская Аравия занимает около четырех пятых Аравийского полуострова с населением более 33,3 млн человек. За последние три десятилетия распространенность сахарного диабета увеличилась в 10 раз. Фактически, им страдают более 25% взрослого населения. Оман занимает 8-е место в первой десятке стран региона Ближнего Востока и Северной Африки (БВСА) по распространенности диабета в 2010 г. (13,4%) и 2030 г. (14,9%), в то время как распространенность сахарного диабета составляет 16,7% в взрослое население Катара.

В развивающихся странах использование видов лекарственных растений насчитывает тысячи лет и составляет важную часть культуры, поскольку значительная часть населения по-прежнему полагается на них для лечения серьезных заболеваний, включая диабет.

2.1. Оман

2.1.1.Гипогликемическое действие водного экстракта цельного растения аюги исследовали на нормальных крысах и крысах со стрептозоциновым диабетом. Однократное пероральное введение 10 мг/кг экстракта значительно снижало уровень глюкозы в плазме в течение 2-6 часов как у крыс с нормогликемией, так и у крыс с гипергликемией. Однако ежедневное лечение одним и тем же экстрактом в течение 21 дня незначительно снижало уровень глюкозы в плазме только на третьей неделе у нормогликемических крыс, в то время как у крыс с диабетом наблюдалось значительное снижение после первой недели и постоянное снижение в дальнейшем, что подтверждает его традиционное использование для лечения сахарного диабета.

Напротив, непрерывная внутривенная инфузия водного экстракта всего растения вызывала выраженную гипогликемию только у крыс с диабетом.

Считается, что наблюдаемая фармакологическая активность связана с флавоноидами, которые могут усиливать секрецию инсулина, предотвращать апоптоз β-клеток и модулировать пролиферацию. В частности, нарингин и апигенин способны значительно снижать уровень глюкозы в крови, демонстрируя тем самым большой потенциал в качестве противодиабетических средств.

Фитоэкдистероиды экстрагировали из Ajuga iva и тестировали на их потенциальное антидиабетическое действие на крысах с аллоксановым диабетом. Уровни глюкозы и инсулина значительно снизились после введения фитоэкдистероидов. Кроме того, они ослабляли метаболические изменения, вызванные диабетом. Их эффекты можно объяснить стимуляцией выживших β-клеток островков Лангерганса к высвобождению большего количества инсулина, контролирующего потенциал β-клеток.

2.1.2. Moringa pergrina (Moringaceae) Ранее сообщалось, что M. pergrina обладает гипогликемическими свойствами. Сообщалось о противодиабетической активности фракции водно-спиртового экстракта семян и надземных частей M. peregrina у крыс со стрептозоциновым диабетом. Оба экстракта значительно снижали уровень глюкозы в крови по сравнению с пероральным противодиабетическим эталонным препаратом гликлазидом. С другой стороны, н-гексановая фракция была единственной, которая проявляла очень значительную антигипергликемическую активность, которая была приписана эффекту ацетата лупеола и β-ситостерола.

Этаноловый и водный экстракты семян M. peregrina в дозе 150 мг/кг снижали уровень глюкозы в крови у диабетических крыс и повышали активность ферментных антиоксидантов, таких как каталаза (КАТ), супероксиддисмутаза (СОД), глутатионпероксидаза. и глутатион-S-трансфераза.

Водно-спиртовой экстракт листьев M. peregrina продемонстрировал ингибирующий потенциал в отношении трех модельных ферментных анализов in vitro: α-глюкозидазы, α-амилазы и дипептидилпептидазы IV (DPP IV). Результаты для α-амилазы поджелудочной железы показали, что фермент реагировал на экстракт при увеличении концентрации, уменьшал ингибирующий потенциал кишечной α-глюкозидазы и вызывал постепенное ингибирование активности фермента DPP IV млекопитающих.

Экстракт листьев M.peregrina в хлороформе вызывал значительное снижение уровня глюкозы в крови у обработанных мышей, вероятно, за счет увеличения периферической утилизации глюкозы.

2.1.3. Rhazya stricta (Apocynaceae) Недавно было обнаружено, что пероральное введение экстракта листьев 0,5, 2 и 4 г/кг снижает уровень глюкозы в плазме и повышает уровень инсулина у крыс со стрептозоциновым диабетом.

В другом исследовании было проанализировано влияние различных доз водного экстракта Rhazya на белок адипонектин и резистентность к инсулину. Данные показали значительную обратную корреляцию между уровнями адипонектина и резистентностью к инсулину, а также значительное повышение уровней адипонектина, что считается многообещающей терапевтической стратегией при лечении диабета.

Неочищенный метанольный экстракт листьев R. stricta обладал лучшим противодиабетическим действием по сравнению с другими метанольными экстрактами различных частей растений, которые были протестированы in vivo на самцах и самках мышей-альбиносов на снижение уровня глюкозы в крови и других параметров крови. Экстракт листьев фракционировали с использованием н-гексана, этилацетата, хлороформа и воды. Все фракции были протестированы на одинаковую активность. Этилацетатная фракция оказалась наиболее эффективной в крови натощак и случайной крови в отношении снижения уровня глюкозы и была сравнима с метформином.

Позже три оманских традиционных лекарственных растения, т. е. Ajuga iva, Pteropyrum scoparium и Rhazya stricta, были протестированы на предмет их влияния на снижение заболеваемости диабетом. Результаты исследования показали, что выбранные растения снижали уровень сахара в крови обработанных мышей; экстракты R. stricta и A. iva оказывали более выраженное действие, чем P. scoparium. Гипогликемический эффект экстракта R. stricta может быть обусловлен его потенцирующим действием на механизм высвобождения инсулина; это предполагает механизм действия, напоминающий механизм действия сульфонилмочевины.

2.2. Катар

Cynomorium coccineum (Cynomoriaceae)

Фармакологические исследования показали, что растения Cynomorium обладают многими биологическими активностями, включая антиоксидантную, иммуностимулирующую, антидиабетическую, нейропротекторную и другие биоактивности, о некоторых из которых уже сообщалось в традиционной медицине.

α-глюкозидаза и α-амилаза являются ключевыми ферментами для контроля постпрандиального уровня сахара в крови и управления гипергликемией. Водный экстракт C. coccineum продемонстрировал относительно высокую активность ингибирования α-глюкозидазы и умеренное ингибирование α-амилазы, что указывает на то, что съедобное растение может быть диетическим решением для лечения диабета на ранних стадиях в сочетании с другими фармакологическими средствами.

2.3. Саудовская Аравия

2.3.1. Avicennia marina (Avicenniaceae) Спиртовой экстракт листьев A. marina в дозах 250 и 500 мг/кг значительно снижал уровень глюкозы в крови. Он также снижал уровень мочевины в сыворотке, что подтверждает способность защищать жизненно важные ткани, например, почки, а также улучшал биохимические показатели, такие как сывороточный фосфор, альбумин и глобулин.

Метанольная экстракция воздушных корней A. marina привела к выделению стигмастерол-3-O-β-D-глюкопиранозида, который может быть ответственным за наблюдаемый антигипергликемический эффект.

Пероральное добавление этанольных экстрактов из листьев A. marina в дозе 2 мг/г оказывало значительное гипогликемическое действие на мышей со стрептозоциновым диабетом, подобное действию водного и водно-спиртового экстрактов. Возможный механизм, лежащий в основе антигипергликемического действия A. marina, был связан с побуждением β-клеток к высвобождению большего количества инсулина и снижением окислительного стресса за счет повышения антиоксидантной активности ферментов каталазы, глутатион-S-трансферазы и супероксиддисмутазы.

2.3.2. Caralluma sinaica (Asclepiadaceae) Спиртовой экстракт C. sinaica оценивали на кроликах со стрептозоциновым диабетом. Эффект снижения уровня глюкозы в крови при приеме спиртового экстракта в дозе 100 мг/кг был более выражен у животных с диабетом, чем у животных, получавших глибенкламид. Кроме того, он обладал способностью предотвращать увеличение гипергликемии после пероральной нагрузки глюкозой. При увеличении дозы со 150 до 200 мг/кг токсических и поведенческих изменений у животных не наблюдалось.

Экстракт растения может обратить вспять потерю веса и увеличить количество гликогена в печени у крыс с диабетом. Это может быть связано со способностью экстракта восстанавливать адекватный уровень инсулина, который предотвращает метаболические изменения, связанные с диабетом, липогенезом и гликогенезом, а также расщеплением мышечных белков.

2.3.3. Ducrosia anethifolia (Apiaceae) Спиртовой экстракт D. anethifolia и его основные изолированные фуранокумарины продемонстрировали ингибирующее действие in vitro на ферменты, метаболизирующие углеводы, α-амилазу, α-глюкозидазу и β-галактозидазу в зависимости от концентрации. Наиболее сильными ингибиторами были империрин и 5-метоксипсорален, тогда как псорален, оксипеуцеданингидрат и изооксипеуцеданин были умеренными ингибиторами. Биологическая активность этанольного экстракта D. anethifolia показала гипогликемический эффект, который может быть связан с усилением панкреатической секреции инсулина островковыми β-клетками, транспортом глюкозы крови в периферические ткани или антиоксидантной активностью в ряде областей.

Антигипергликемический эффект различных выделенных фуранокумариновых соединений объясняли их стимулирующим действием в отношении захвата глюкозы клетками и уменьшением окислительного повреждения поджелудочной железы.

2.3.4. Jatropha curcas (Euphorbiaceae) Хлороформный экстракт листьев J. curcus в дозах 250 и 500 мг/кг проявляет противодиабетический эффект у крыс с аллоксановым диабетом; это также вызвало изменение значений холестерина, триглицеридов, ЛПВП и ЛПНП по сравнению с необработанными диабетическими крысами.

Гипогликемический потенциал перорально вводимого водного экстракта корня J. curcas в дозах 250 и 450 мг/кг исследовали на аллоксановых диабетических крысах. Экстракт вызывал устойчивое значительное снижение уровня глюкозы в крови и проявлял противоинфекционную активность и улучшающий эффект при аллоксан-индуцированной анемии.

Противодиабетическое действие различных экстрактов листьев J. curcas, петролейного эфира, этилацетата и метанола оценивали на крысах со стрептозоциновым диабетом. Все они вызвали значительное улучшение уровней глюкозы и α-амилазы. Гистопатологическое исследование выявило регенеративное и защитное действие экстрактов на β-клетки и печень.

Антиоксидантные, антигипергликемические и улучшающие свойства растительных экстрактов могут предложить потенциальный терапевтический источник для лечения диабета, связанного с присутствием флавоноидов.

2.3.5. Loranthus acaciae (Loranthaceae) Антидиабетическую активность неочищенного этанольного экстракта и его фракций н-гексана, хлороформа и н-бутанола исследовали на аллоксановых диабетических крысах, а также проводили тесты на толерантность к глюкозе у нормальных крыс.

Сырой экстракт и хлороформная фракция в дозе 500 мг/кг оказывали наиболее выраженное гипогликемическое действие у крыс-диабетиков со снижением уровня сахара в крови на 33,6 и 47%. Этот эффект был статистически значимым по сравнению с группой, получавшей глибенкламид.

Считалось, что L.acaciae уплотняет диабет благодаря своим флавоноидам, которые, как предполагается, демонстрируют мощную антиоксидантную активность и действуют как ингибиторы биологических мишеней, в основном таких ферментов, как α-гликозидаза, α-амилаза и дипептидилпептидаза IV (DPP-4). То эти результаты еще раз подтверждают заявление и использование L. acaciae в народной медицине Саудовской Аравии в качестве противодиабетического препарата.

2.3.6. Lyceum shawii (Solonaceae) Экспериментально традиционные антидиабетические свойства оценивали у нормальных крыс и крыс с диабетом, страдающих стрептозоцином, с использованием спиртового экстракта надземных частей L. shawii. У нормальных крыс, а также у крыс с гипергликемией наблюдался значительный гипогликемический потенциал, который был сопоставим с гипогликемическим препаратом глибенкламидом как после перорального, так и внутрибрюшинного введения.

Фитохимический скрининг помогает объяснить антидиабетическую активность L. shawii. Сообщалось, что дитерпеноиды ингибируют α-гликозидазу. Сообщалось, что гликозиды, полисахариды и сапонины защищают островки поджелудочной железы и β-клетки, а флавоноиды обладают ингибирующим действием на глюкозидазу и антиоксидантной активностью.

В исследовании также изучался острый и хронический токсический потенциал лечения L. shawii с использованием мышей в качестве экспериментальной модели. Тревожных признаков острой токсичности не было, но растение обладало значительным сперматотоксическим потенциалом при хроническом использовании.

2.3.7. Marrubium vulgare (Lamiaceae) После введения экстракта надземных частей M.vulgare повышенный уровень глюкозы в плазме у крыс с диабетом снижался, подобно эффекту глибенкламида. Возможный механизм экстракта был приписан фенольным соединениям, которые служили антиоксидантами, и достигался за счет стимуляции высвобождения инсулина из остатков β-клеток поджелудочной железы.

2.3.8. Moringa oleifera (Moringaceae) Сообщалось, что введение водного экстракта M. oleifera проявляло мощные антигипергликемические и антигиперлипидемические эффекты как у инсулинорезистентных, так и у инсулинодефицитных крыс.

Введение порошка семян моринги крысам со стрептозоциновым диабетом вызывало снижение уровня глюкозы в крови натощак и повышало антиоксидантную активность ферментов крови. Однако противодиабетическая активность более высокой дозы порошка семян (100 мг/кг) была более эффективной, чем у более низкой дозы (50 мг/кг).

M. oleifera содержит три класса фитохимических веществ: глюкоморингины, фенолы и флавоноиды. Все это может способствовать противодиабетической активности за счет стимуляции секреции инсулина и защиты интактных функциональных β-клеток от дальнейшего ухудшения или образования разрушенных β-клеток.

2.3.9. Morus nigra (Moraceae) Экстракт листьев M.nigra значительно снижал уровень глюкозы и значительно повышал уровень инсулина у животных с диабетом.

У аллоксановых диабетических крыс лечение экстрактами плодов M. alba или M. nigra значительно снижало гипергликемию, почти до нормального уровня. О таком же эффекте сообщалось ранее у мышей со стрептозоциновым диабетом.

Антидиабетический эффект можно объяснить ингибированием α-глюкозидазы, α-маннозидазы и β-галактозидазы. Считалось, что за эту активность ответственны N-содержащие псевдосахара. Кроме того, фагомин усиливал секрецию инсулина, вызванную глюкозой, подобно действию препарата сульфонилмочевины, и увеличивал поглощение глюкозы тканями.

2.3.10. Ocimum forskolei (Lamiaceae) Экстракт O.forskolei из листьев и стеблей показал многообещающие результаты в тесте на ингибирование α-амилазы. Они имели почти одинаковый потенциал ингибирования α-амилазы (72,3 и 78,9 мкг/мл для экстрактов листьев и венчиков соответственно), что свидетельствует о том, что O. forskolei может эффективно замедлять гидролиз полисахаридов.

2.3.11. Plicosepalus curviflorus (Loranthaceae) Традиционно стебель P. curviflorus использовался для лечения рака в Йемене и для лечения диабета в Саудовской Аравии. Растворимые в петролейном эфире, этилацетате и метаноле фракции P. curviflorus подвергали колоночной хроматографии. Было обнаружено, что два новых галлата флавана проявляют значительную гипогликемическую активность при тестировании на крысах.

Антигипергликемическую активность P. curviflorus и его состава в виде суспензии наночастиц оценивали на крысах с диабетом с высоким содержанием жиров/стрептозоцином. Общие экстракты P. curviflorus, а также составы твердых липидных наночастиц (SLN) продемонстрировали значительное снижение уровня глюкозы в крови и резистентности к инсулину, по крайней мере, частично связанное с антиоксидантными эффектами, у крыс с диабетом и их составов SLN.

2.3.12. Retama raetam (Fabaceae) Введение метанольного экстракта R. raetam в дозе 250 или 500 мг/кг ежедневно в течение 4 недель показало заметный антигипергликемический эффект у крыс с диабетом, что объясняется ингибированием почечной реабсорбции глюкозы, о чем свидетельствует увеличение глюкозурия.

Растение содержит много хинолизидиновых алкалоидов, которые, как сообщается, проявляют гипогликемическую активность из-за их свойств высвобождения инсулина и антиоксидантной активности, в дополнение к ингибированию всасывания глюкозы, которое зависит от дозы.

2.3.13. Ризофора mucronata (Rhizosphoraceae) Как водные, так и водно-спиртовые экстракты коры R. mucronata обладают значительной гипогликемической и антигипергликемической активностью, связанной с их способностью ингибировать α-глюкозидазу.

Антидиабетическая активность экстракта листьев R. mucronata показала многообещающие результаты у крыс с диабетом, вызванным стрептозоцином. Экстракт уменьшал окислительный стресс и повышал активность антиоксидантов, а также обладал инсулиномиметическим действием. Кроме того, флавоноиды могут играть важную роль в предотвращении апоптоза β-клеток и стимулировании размножения β-клеток, помимо секреции и повышения активности инсулина.

2.3.14. Salvadora persica (Salvadoraceae) Введение экстракта S.persica значительно снижало уровень глюкозы в крови в первую неделю лечения, и это было более очевидно на третьей неделе для обеих использованных доз. Salvadora persica содержит β-ситостерол с известными антиоксидантными эффектами, и многие амиды, как сообщалось, обладают эффектом, стимулирующим секрецию инсулина, и активностью, ингибирующей α-глюкозидазу [49].

2.4. Йемен

Йемен – небольшая страна, занимающая важное место в юго-западной части Аравийского полуострова. Йеменское нагорье испытывает относительно большое количество осадков и имеет умеренный климат, что придает им высокое топографическое разнообразие, что наряду с климатическими факторами привело к разнообразной и богатой флоре.

2.4.1. Azadirachta indica (Meliaceae) Водный экстракт листьев нима тестировали на аллоксановых диабетических кроликах при ежедневном введении в течение 25 дней. Снижение уровня глюкозы в крови было значительным по сравнению с контролем в зависимости от дозы и времени.

Гипогликемический эффект экстракта коры корня нима был протестирован на крысах с аллоксановым диабетом, и снижение уровня глюкозы было значительным только при высоких дозах.

Масляный экстракт нима обладал способностью снижать уровень глюкозы в крови в течение короткого периода времени, а также улучшал толерантность к глюкозе после 4-недельного периода лечения, о чем свидетельствуют пероральные тесты на толерантность к глюкозе у крыс с аллоксановым диабетом.

Различные части нима активно использовались для лечения диабета. Улучшение экспрессии сигнальных молекул инсулина, повышение выработки инсулина, ингибирование действия адреналина на метаболизм глюкозы, улучшение белка-транспортера глюкозы-4, что приводит к увеличению использования периферической глюкозы, ингибирование выработки глюкозы в печени и свойства по удалению свободных радикалов. антидиабетический механизм Нима.

2.4.2. Boswellia carterii (Burseraceae) Урсан, олеанан и люпин Olibanum были определены как ответственные за наблюдаемую активность во многих случаях. Фармакологические испытания водного экстракта на стрептозоцин-никотинамидных диабетических крысах показали гипогликемический эффект, сходный с эффектом глибенкламида и метформина. Эффект, возможно, обусловлен стимуляцией секреции инсулина оставшимися β-клетками, антиоксидантной активностью и повышением уровня инсулина в сыворотке. Считается, что B. carterii проявляет противодиабетическое действие за счет гликогена печени, ингибирования дегенеративных изменений в β-клетках поджелудочной железы в модели аллоксанового диабета и подавления апоптоза периинсулярных клеток, и эти эффекты были приписаны Производные β-босвеллиевой кислоты.

2.4.3. Cissus rotundifolia (Vitaceae) Данные по глюкозе в крови ясно показали, что водный экстракт C. rotundifolia оказывает значительное гипогликемическое действие на крыс со стрептозоциновым диабетом. Непрерывное лечение 100 мг/кг C. rotundifolia в течение 28 дней приводило к значительному снижению уровня глюкозы в крови у крыс с диабетом.

Противодиабетическая активность растения была проверена на здоровых людях. Здоровые добровольцы получали в случайном порядке контрольную тушеную муку/контрольный пшеничный хлеб и испытуемую тушеную пищу/пшеничный хлеб, содержащий муку циссуса. По сравнению с контролем, прием циссуса вызывал значительное снижение уровня глюкозы и инсулина в плазме в различные моменты времени после приема пищи, возможно, из-за крахмала и водорастворимых некрахмальных полисахаридов.

Сообщалось, что растение содержит кверцетин, который известен своей способностью ингибировать инсулинозависимую активацию PI3K (фосфоинозитид-3-киназы) и снижать всасывание глюкозы в кишечнике путем ингибирования переносчика глюкозы. Другие виды того же рода, в том числе C. verticillata и C. quadragualis, обладают гипогликемической и гиполипидемической активностью.

2.4.4. Dracaena cinnabari (Dracaenaceae) Смолу этанолового экстракта ствола киновари тестировали на антидиабетическую активность против клеточной линии MCF-7 с использованием различных растворителей, и было обнаружено, что индуцирующая поглощение глюкозы активность этилацетатного экстракта выше, чем у метформина, который означает возможность использования этого экстракта в качестве источника противодиабетических препаратов. Спиртовой экстракт смолы киновари для аллоксановых диабетических крыс. Обе дозы экстракта 100 и 300 мг/кг приводили к значительному снижению уровня глюкозы в крови натощак с восстановлением разрушения клеток поджелудочной железы.

Гипогликемическая активность может быть связана с флавоноидами — основными химическими составляющими видов Dracaena — через ингибирование активности α-глюкозидазы, подавление всасывания углеводов в кишечнике и индукцию активности поглощения глюкозы.

2.4.5. Opuntia ficus-indica (Cactaceae) В более раннем исследовании сравнивалось воздействие водного экстракта и смеси кожуры стеблей и плодов, приготовленной из O. indica, на нормогликемических самцах крыс Wistar. Эффект снижения уровня глюкозы в крови и эффект увеличения инсулина в плазме водного экстракта был очевидным и статистически значимым, но в меньшей степени, чем эффект глибурида. Через 15 и 30 мин наблюдались оптимальные эффекты повышения уровня инсулина в плазме и снижения уровня глюкозы в крови соответственно при дозе 5,88 мг/кг. С другой стороны, запатентованная смесь не влияла на базальный уровень глюкозы в дозе 6 мг/кг в течение 180 мин, но проявляла стимулирующий эффект на базальную секрецию инсулина в плазме, что указывает на его прямое действие на β-клетки.

Масляные экстракты проявляли сильные антиоксидантные свойства и вызывали значительное дозозависимое снижение уровня глюкозы в плазме. Кроме того, экстракт вызывал повышение уровня экспрессии гена переносчика глюкозы 2 (Slc2a2), присутствующего в печени, активность которого необходима как для секреции глюкозы, так и для поддержания внутриклеточной концентрации глу-6-фосфата. низкий, избегая постоянной активации гликолитических и липогенных генов.

2.4.6. Исследования ингибирования α-амилазы и α-глюкозидазы Pulicaria inuloides (Asteraceae) показали, что эфирное масло Pulicaria inuloides вызывало зависящее от концентрации снижение процента ингибирования α-амилазы и α-глюкозидазы. Самая высокая концентрация Pulicaria inuloides (250 мкг/мл) показала максимальное ингибирование почти 85,50% и 86,52% α-амилазы и α-глюкозидазы соответственно.

Для подтверждения гипогликемического эффекта крысам с диабетом вводили эфирное масло в дозе 400 мг/кг (массы тела) перорально в течение 21 дня. Лечение P. inuloides, назначенное диабетической группе, способно значительно снизить уровень глюкозы в крови, аналогично стандартному глибенкламиду.

Антигипергликемический эффект может быть объяснен несколькими механизмами, такими как его способность нарушать всасывание глюкозы в кишечнике за счет ингибирования α-глюкозидазы, увеличивать поглощение глюкозы из кровотока и ее окисление в периферических тканях, повышать чувствительность к инсулину, контролировать метаболизм липидов. тем самым фиксируя предполагаемое ингибирование передачи сигналов инсулина и удаляя свободные радикалы, что приводит к увеличению количества рецепторов или транспортеров плазматической мембраны, необходимых для передачи сигналов и поглощения глюкозы из кровотока.

P. inuloids является безопасным и эффективным средством лечения диабета, может корректировать метаболические нарушения, связанные с диабетом, и может усиливать заживление печени согласно гистопатологическим исследованиям.

2.4.7. Solenostemma argel (Asclepiadaceae) Уровень глюкозы в крови крыс с гипергликемией, получавших метилпреднизолон, определяли после ежедневного перорального приема 1 г/кг экстракта аргеля в течение 10 дней или глибенкламида в дозе 6 мг/кг. Пероральное введение экстракта приводило к значительному снижению уровня глюкозы в сыворотке натощак у крыс с диабетом, что было сравнимо с группой, получавшей глибенкламид.

Уровень аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ) в сыворотке был значительно ниже в группе Аргеля по сравнению с контрольной группой, что указывает на возможный гепатопротекторный эффект экстракта. С другой стороны, введение глибенкламида приводило к значительному повышению уровней АЛТ и АСТ в сыворотке крови, что свидетельствует о его побочных эффектах.

Аналогичный эффект наблюдался у белых крыс с диабетом, получавших водный экстракт S. argel. Автор сообщил о способности экстракта влиять на активность α-амилазы через 2 часа.

3. Лекарственные растения с потенциальной противодиабетической активностью в Египте

Международная диабетическая федерация (IDF) включила Египет в первую десятку стран мира по количеству больных диабетом. Ожидается, что к 2035 году это число вырастет до 13,1 миллиона.

В Египте много и биоразнообразных видов лекарственных и ароматических растений. Крупномасштабный египетский биозавод

y, целью которого было скрининг 264 растительных экстрактов на предмет их ингибирующей активности in vitro в отношении α-глюкозидазы. Из всех экстрактов 63 достигли ингибирования α-глюкозидазы на уровне более или равном 70% при тестируемой концентрации (25 частей на миллион, а наиболее активным растительным экстрактом является Pinusrox burghii (IC50 составляет 2,47 частей на миллион).

3.1. Кассия остролистная (Fabaceae)

Было показано, что несколько родственных видов снижают уровень глюкозы в крови. Гидроэтанольный экстракт листьев C. acutifolia показал высокий сахароснижающий эффект в дозах 10 и 50 мг/кг. Антрахинон, хризофанол, был выделен из листьев C. acutifolia и показал умеренные антидиабетические свойства в культуре клеток. Предполагается, что его активность опосредована воздействием на транспорт глюкозы и фосфорилирование тирозина рецептора инсулина, улучшением действия инсулина или инсулинонезависимых эффектов.

3.2. Centaurea alexanderina (сложноцветные)

Значительное снижение повышенного уровня глюкозы в крови наблюдалось у крыс с нормогликемическим и стрептозоциновым диабетом. Экстракт метанола в дозах 600 и 300 мг/кг показал значительное снижение уровня глюкозы в плазме после тридцати дней лечения, а максимальный эффект наблюдался через 60 дней лечения.

3.3. Cyperus laevigatus (Циперовые)

Биохимические маркеры вызвали снижение уровня глюкозы и повышение уровня инсулина в сыворотке в группе диабетиков, получавших экстракт C. laevigatus, что можно объяснить активностью флавоноидов. Кроме того, гистологическое исследование поджелудочной железы крыс, получавших экстракт, показало нормальную архитектуру, которая была связана со способностью флавоноидов, флавоноидных гликозидов и фенольных кислот регенерировать β-клетки.

3.4. Fraxinus орнус (Oleaceae)

Водно-спиртовой экстракт плодов F.ornus показал выраженный антигипергликемический эффект. Улучшение действия инсулина или независимые от инсулина эффекты были постулированы как возможный механизм антидиабетического эффекта.

3.5. Phoneix dactylifera (Arecaceae)

Сообщалось, что пероральное введение экстракта семян финика в сочетании с инсулином оказывало антигипергликемическое действие по сравнению с одним только экстрактом семян у крыс со стрептозоциновым диабетом и могло минимизировать токсическое воздействие диабета на печень и почки у крыс с диабетом.

Хороший гликемический контроль был достигнут введением водной суспензии семян P. dactylifera. Это привело к значительному снижению (на 51%) уровня глюкозы в крови по сравнению с нелеченой диабетической группой. Кроме того, сообщается, что он обладает защитным действием против диабетических осложнений как для почек, так и для печени. Водно-спиртовой экстракт листьев P. dactylifera оказывал сильное ингибирующее действие на α-глюкозидазу и значительную противодиабетическую активность, превосходящую противодиабетическое лекарство акарбозу у крыс с аллоксановым диабетом.

3.6. Непета катария (Lamiaceae)

Все сырые экстракты N. cataria, этанол, петролейный эфир и экстракты хлороформа показали значительное улучшение уровня глюкозы и инсулина в крови, а также улучшение β-клеток гепатоцитов и поджелудочной железы у крыс с диабетом. Гипогликемическое действие экстракта было объяснено наличием антиоксидантов, таких как флавоноиды и полифенолы, которые могут предотвратить прогрессирующее нарушение функции β-клеток поджелудочной железы и могут улучшить все ферменты, гидролизующие щеточную кайму углеводов.

3.7. Securigera securidaca (Fabaceae)

Ранее водный экстракт семян S. securidaca показал значительное снижение уровня глюкозы в крови у мышей с глюкозой и крыс с аллоксановым диабетом. Было установлено, что гипогликемический эффект семян связан с содержанием в них флавоноидов. Спиртовой экстракт цветков показал значительную антидиабетическую активность с эффективностью, сравнимой с гликлазидом, у крыс с аллоксановым диабетом.

Механизм гипогликемии был приписан нескольким фенольным соединениям; Сообщалось, что виценин-2 является антиоксидантом, который сильно ингибирует α-глюкозидазу, изокверцетрин и астрагалин являются ингибиторами гликирования, рутин, как сообщается, усиливает утилизацию глюкозы периферическим скелетными мышцами, стимулирует β-клетки, кверцетин и кемпферол. Сообщалось, что для улучшения стимулированного инсулином усвоения глюкозы зрелыми адипоцитами рутин и гесперидин увеличивают печеночный гликолиз и концентрацию гликогена и снижают печеночный глюконеогенез, а катехин проявляет потенциальную инсулиномиметическую активность.

3.8. Тригонелла звездчатая  Trigonella stellate (Fabaceae)

Спиртовой экстракт T. stellate не показал какой-либо значительной активации PPARα и PPARγ (рецептор, активируемый пролифератором пероксисом α/γ), но этилацетатная фракция показала активацию обоих генов. С другой стороны, выделенные соединения, производные метоксиизофлавана и диметоксиизофлавана, показали увеличение активности PPARα, в то время как другое соединение, производное глюкопиранозилизофлавана, показало способность активировать рецептор PPARγ. Другие зарегистрированные изолированные соединения проявляли активацию рецепторов PPARγ от легкой до умеренной.

3.9. Urtica pilulifera (Urticaceae)

Этилацетатная и хлороформная фракции экстракта U. pilulifera значительно снижали уровень глюкозы у крыс с диабетом. Ранее сообщалось, что лектин семян U. pilulifera имитирует действие инсулина, взаимодействуя с гликопротеиновыми остатками рецептора инсулина.

Другие биоактивные соединения могут способствовать противодиабетической активности, например, β-ситостерол, β-амирин и урсоловая кислота, за счет увеличения утилизации и метаболизма глюкозы в периферических тканях.

3.10. Zizyphus spina-christi (Rhamnaceae)

Экстракт бутанола из листьев Z. spinachristi и его основные сапонины гликозид и кристинин-А улучшают переносимость глюкозы при пероральном приеме и усиливают высвобождение инсулина, вызванное глюкозой, у крыс с диабетом II типа. Сообщалось, что сульфонилмочевиноподобная активность экстракта имеет безопасную ЛД50 3820 мг/кг по сравнению с глибенкламидом.

В другом исследовании пероральное введение экстракта листьев Z. spina-christi, в чистом виде или в форме в течение 28 дней, снижало уровень глюкозы в крови наряду со значительным увеличением уровня инсулина в сыворотке и антиоксидантной способности. Также сообщалось о нормализации процентного содержания гликозилированного гемоглобина (HbA1C%) и дозозависимой ингибирующей активности экстракта в отношении α-амилазы. Экстракт листьев Z. spina-christi улучшал уровень глюкозы у диабетических крыс за счет увеличения секреции инсулина, что может быть связано с содержанием как сапонинов, так и полифенолов; ослабление всасывания глюкозы из пищи, что может быть связано с общим содержанием полифенолов; и восстановление содержания гликогена в печени и мышцах вместе со значительным снижением активности глюкозо-6-фосфатазы в печени и повышением активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы.

.

4. Лекарственные растения с потенциальной противодиабетической активностью в Иране

Бремя диабета в Иране растет. Распространенность диабета 2 типа составляла 11,4% взрослого населения, и было подсчитано, что к 2030 году этот показатель увеличится до 12,8% (9,2 миллиона). Иран имеет большое разнообразие лекарственных растений из-за специфических климатических условий.

В настоящее время считается, что α-амилаза и α-глюкозидаза играют важную роль в контроле сахарного диабета, особенно у пациентов с диабетом 2-го типа. Несколько растений были рекомендованы в традиционной иранской медицине для лечения диабета.

Различные экстракты, такие как н-гексан и этилацетат, а также метанол различных частей Allium paradoxum, Buxus hyrcana, Convolvulus persicus, Pimpinella affinis, Parrotia persica, Primula heterochroma, Ruscus hyrcanus и Smilax excelsa, исследовали на содержание α-глюкозидазы и Ингибирование α-амилазы. Эти растения в основном служат пищевым ароматизатором. Некоторые экстракты S. excels, P. persica и P. heterochroma проявляли значительную противодиабетическую активность в анализах на α-амилазу и α-глюкозидазу, которые были даже более эффективны, чем акарбоза. Кроме того, C. persicus и P. heterochroma показали сильную антиоксидантную активность по сравнению с бутилированным гидрокситолуолом.

Для приготовления различных экстрактов растений использовали дихлорметан, н-гексан, хлороформ, этилацетат и метанол; Cinnamomum zeylanicum, Crataegus oxyacantha, Hibiscus sabdariffa, Morus alba, Portulaca oleracea, Rubus fruticosus, Syzygium flavorum, Teucrium polium, Trigonella foenum-graecum и Vaccinium arctostaphylos были протестированы на ингибирование α-глюкозидазы, α-амилазы и антиоксидантную активность. Метанольный экстракт S. ароматического оказывал самое сильное ингибирующее действие как на ферменты α-глюкозидазы, так и на ферменты α-амилазы. Ранее сообщалось, что водные экстракты обладают инсулиноподобным действием, например, увеличивают поглощение глюкозы адипоцитами. Среди других проанализированных растений C. zeylanicum, H. sabdariffa, R. fruticous, C. oxyacantha, V. arctostaphylos и M. alba проявляли сильную ингибирующую активность в отношении α-глюкозидазы по сравнению с эталонным препаратом, акарбозой.

Другие растительные экстракты были проверены на ингибиторную активность α-амилазы, и это были Juglans regia, Olea europaea, Camellia sinensis, Coriandrum sativum, Trigonella foenum-graecum, Urtica dioica, Urtica pilulifera, Arctium lappa, Calendula officinalis и Hibiscus gossypifolius.

Активность ингибирования α-амилазы варьировала среди протестированных растительных экстрактов, но все они продемонстрировали значительное дозозависимое снижение активности фермента α-амилазы. Наиболее сильное ингибирование коррелирует с экстрактами листьев Camellia sinensis, Trigonella foenum-graecum и Urtica dioica, а также семян Trigonella foenum-graecum.

Род Salvia обычно содержит множество фенольных метаболитов, особенно флавоноидов. Биоасса

y-направленное фракционирование экстракта Salvia virgate привело к выделению и идентификации активного флавонового соединения, хризоэриола. Соединение в зависимости от концентрации ингибировало активность α-амилазы со значением IC50 1,27 мМ.

Лекарственные растения этноботаники Ирана.

Род Allium насчитывает более 500 видов, из которых 93 известны из Ирана и лишь некоторые из них используются в пищу. Наиболее важные виды, существующие в этом роде, включают чеснок, лук и лук-порей, которые уже давно используются в качестве специй и в лечебных целях, в том числе для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний и диабета, стимуляции иммунной системы, защиты от инфекций и проявления антигипертензивных свойств. -старение, а также противораковые свойства. Эти биологические эффекты овощей Allium в основном связаны с сероорганическими соединениями.

4.1. Лук ампелопразум (Liliaceae)

Эфирные масла зеленых частей египетского A. ampeloprasum, которые не являются съедобными, были протестированы на диабетическую активность на крысах со стрептозоциновым диабетом. Экстракт показал значительное снижение уровня глюкозы и улучшение липидного профиля и параметров окислительного стресса. Необходимы дальнейшие исследования для определения активных компонентов.

Недавно аллоксановых диабетических крыс лечили водно-спиртовым экстрактом A. ampeloprasum, который показал эффект лечения гипергликемии у крыс и значительно снизил уровень холестерина и триглицеридов, что согласуется с предыдущими исследованиями.

Хорошо известно, что дисбаланс между образованием активных форм кислорода и метаболизмом приводит к целому ряду заболеваний, включая диабет. Антиоксидантная сила экстракта A. ampeloprasum более заметна, чем у других растений этого рода, из-за значительно большего количества полифенольных соединений, фенольных кислот, флавоноидов, дубильных веществ и сапонинов, чем у других растений того же рода. Следовательно, эти соединения могут играть важную роль в поддержании целостности β-клеток поджелудочной железы.

Как правило, растения рода Allium могут вызывать снижение уровня глюкозы в экспериментально индуцированной модели диабета или после нагрузки глюкозой за счет увеличения периферического потребления глюкозы, ингибирования всасывания глюкозы в кишечнике или усиления секреции инсулина остаточными β-клетками.

4.2. Allium ascalonicum (лилейные)

Тиосульфинаты летучих соединений серы типичны для видов Allium и, как сообщается, вызывают многие биологические эффекты чеснока, а также ответственны за их характерный острый аромат и вкус.

Метанольный экстракт A. ascalonicum снижал уровень глюкозы в крови у крыс с аллоксановым диабетом, что напоминает гипогликемическое действие глибенкламида. В отдаленном периоде эффект снижения уровня глюкозы в крови был аналогичен эффекту метформина. Род Allium богат флавоноидами, которые могут ингибировать ферменты, ответственные за контроль глюконеогенеза, глюкокиназу и глюкозо-6-фосфатазу, а также могут увеличивать накопление глюкозы в печени с уменьшением распада гликогена [166].

4.3. Лук посевной (Liliaceae)

Было проведено несколько экспериментов для проверки гипогликемической активности растения. В большинстве исследований было обнаружено, что чеснок эффективен в снижении уровня глюкозы в сыворотке крови стрептозоцина, а также у крыс, мышей и кроликов с аллоксановым диабетом.

В 1996 г. Аугусти и Шила показали, что S-аллилцистеинсульфоксид и аллицин способны уменьшать диабетическое состояние у крыс почти в той же степени, что и глибенкламид и инсулин. Кроме того, сообщалось, что как чесночное масло, так и диаллилтрисульфид улучшают гликемический контроль у крыс со стрептозоциновым диабетом.

Водный экстракт свежих луковиц и семян чеснока, вводимый перорально или путем инъекций, показал значительное снижение уровня глюкозы в сыворотке у крыс со стрептозоциновым диабетом во всех опубликованных исследованиях.

Кроме того, метанольный экстракт Allium sativum снижал уровень глюкозы в крови у крыс с аллоксановым диабетом аналогично глибенкламиду. Он снижал уровень сахара в крови, как и метформин, на длительный период.

Предполагаемыми механизмами гипогликемического действия чеснока были стимуляция секреции инсулина, усиление утилизации глюкозы, ингибирование всасывания глюкозы в кишечнике и щадящий эффект инсулина.

4.4. Amygdalus lycioides (розоцветные)

Эффект водно-спиртового экстракта A. lycioides оценивали на крысах с диабетом. Уровень глюкозы в сыворотке крови и тест на толерантность к глюкозе снижались после обработки растительным экстрактом (1000 мг/кг), а общее количество и численная плотность β-клеток увеличивались.

Сообщалось, что флавоноиды, такие как кверцетин, ингибируют всасывание глюкозы в кишечнике, стимулируют секрецию инсулина и регенерируют β-клетки поджелудочной железы, гипотеза, которая была подтверждена стереологическими исследованиями.

и демонстрация сильной активности по удалению антиоксидантов; все возможные механизмы антидиабетической активности Amygdalus lycioides.

4.5. Amygdalus scoparia (розоцветные)

Ежедневное пероральное введение 200 мг/кг экстракта A. scoparia в течение 15 дней снижало концентрацию глюкозы в крови до нормального диапазона у мышей со стрептозоциновым диабетом, немного увеличивало размер островков поджелудочной железы и заметно регенерировало β-клетки.

4.6. Arctium lappa (сложноцветные)

Экстракт корня A. lappa оказывает противодиабетическое действие благодаря своим гиполипидемическим и инсулинотропным свойствам. Флавоноиды, которые известны как биоактивные антиоксиданты и противодиабетические средства, содержат алкалоиды, которые могут модулировать секрецию инсулина, и содержат сапонины, которые обладают эффектом снижения уровня глюкозы в крови, и все они ответственны за заявленную активность.

Согласно анализу биомаркеров, связанных с инсулином, было показано, что экстракт корня A. lappa оказывает улучшающее действие при осложнениях диабета 2 типа за счет усиления функции β-клеток, индукции чувствительности к инсулину и секреции инсулина, а также снижения индекс инсулинорезистентности.

Berberis integerrima (Berberidaceae)

Водный экстракт корня B. integerrima тестировали на крысах со стрептозоциновым диабетом. Различные дозы водного экстракта приводили к значительному снижению уровня глюкозы в крови и липидного профиля, в то время как уровень ЛПВП-холестерина заметно повышался. Напротив, ежедневное введение водного экстракта плодов не обладало гипогликемической и гиполипидемической активностью у крыс со стрептозоциновым диабетом.

Кроме того, было исследовано антигипергликемическое действие антоциановой фракции плодов B. integerrima на нормальных и стрептозоциновых диабетических крысах, а также оценен синергический эффект этой фракции с метформином или глибенкламидом. Уровень глюкозы в крови был значительно снижен у леченных диабетических крыс. Тем не менее синергетический эффект отсутствовал.

Виды барбарисов богаты антоцианами, которые могут защищать β-клетки поджелудочной железы от окислительного стресса за счет антиоксидантных свойств, способствовать высвобождению инсулина из β-клеток поджелудочной железы, активировать AMPK (5'-аденозинмонофосфат-активируемая протеинкиназа), основной фермент для повышения транспорт глюкозы в скелетные мышцы и ингибирование α-глюкозидазы в тонком кишечнике; все это признанные механизмы антидиабетической активности антоцианов.

4.8. Brassica napus (Брассиковые)

Введение сырого и приготовленного экстракта Brassica napus аллоксановым диабетическим крысам значительно снижало уровень глюкозы в крови по сравнению с контрольными крысами с диабетом.

Brassica napus богата антоцианами, которые играют роль в снижении и/или ингибировании α-глюкозидазы и индукции секреции инсулина посредством стимуляции β-клеток поджелудочной железы. Он также содержит серосодержащие аминокислоты, которые играют роль в гипогликемической функции, усилении действия инсулина на организм и увеличении синтеза гликогена в печени у крыс с диабетом.

4.9. Брассика рапа (Brassicaceae)

Экстракт листьев репы значительно снижал уровень глюкозы в сыворотке и предотвращал повышение уровня АЛТ в плазме дозозависимым образом. Эта активность может быть связана с высоким содержанием полифенольных соединений и наличием флавоноидов и дубильных веществ. Следовательно, химические компоненты листьев репы могли оказывать регенеративное действие на β-клетки и стимулировать эти клетки к выработке большего количества инсулина или содержать некоторые инсулиноподобные вещества.

4.10. Каппарис колючий C. spinosa (Capparaceae)

Несколько экспериментальных исследований подтвердили противодиабетические свойства водных и водно-спиртовых экстрактов C. spinosa. Антигипергликемический эффект наблюдался для различных частей растения, включая плоды, листья, корень и семена, а также в широком диапазоне доз и сроков обработки.

Сообщалось о сахароснижающем эффекте водного экстракта плодов C. spinosa у крыс с диабетом, вызванным стрептозоцином, после перорального введения 20 мг/кг. Эффект не обнаруживался у нормогликемических крыс.

Антигипергликемические эффекты C. spinosa обусловлены ингибированием активности α-амилазы, снижением экспрессии мРНК и активностью PEPCK (фосфоенолпируваткарбоксикиназы) и G6Pase (глюкозо-6-фосфатазы), которые вызывают снижение базального уровня эндогенной глюкозы. продукцию печенью, стимуляцию внутриклеточных сигнальных путей инсулина и усиление поглощения глюкозы печенью, мышцами и жировой тканью, вызывая улучшение чувствительности к инсулину в этих тканях.

4.11. Centaurea bruguierana (сложноцветные)

Гипогликемический эффект C. bruguierana был продемонстрирован с использованием различных экстрактов плодоносящих надземных частей.

Все экстракты снижали уровень глюкозы в крови примерно так же, как глибенкламид, и достигали равновесного состояния через 3 часа. Сахароснижающий эффект водного экстракта продолжал нарастать.

Беталаины

Беталаины представляют собой водорастворимые пигменты, присутствующие в вакуолях растений порядка Caryophyllales и грибов родов Amanita, Hygrocybe и Hygrophorus. Беталамовая кислота входит в состав всех беталаинов. Тип заместителя беталаминовой кислоты определяет класс беталаинов. Бетацианины (от красноватого до фиолетового) содержат остаток цикло-3,4-дигидроксифенилаланина (цикло-ДОФА), в то время как бетаксантины (от желтого до оранжевого) содержат другие остатки аминокислот или аминов. Наиболее распространенным бетацианином является бетанин (свекольный красный), присутствующий в красной свекле Beta vulgaris, который является глюкозидом бетанидина.

Беталаины являются пигментами около 17 семейств растений порядка Caryophyllales. Беталаины можно разделить на два подкласса: бетацианины (красно-фиолетовые) и бетаксантины (от желтого до оранжевого). Интересно, что антоцианы и беталаины, которые, по-видимому, имеют сходные/идентичные функции, никогда не обнаруживались вместе в одном и том же растении, поэтому, по-видимому, они взаимоисключающие. Беталаины гидрофильны и накапливаются в вакуолях клеток, преимущественно в эпидермальных и субэпидермальных тканях растений, синтезирующих эти пигменты. Беталаины придают цвет цветкам многих родов растений, таких как Mirabilis, Glottiphylum и Portulaca. У Caryophyllales антоцианы определяют окраску в семействах Caryophylaceae и Molluginaceae.

Наиболее известными пищевыми источниками беталаинов у Caryophyllales являются корни красной свеклы (Beta vulgaris L.), зернистый или листовой амарант (Amarathus sp.), плоды кактусов Opuntia sp., Eulychnia sp. и Hylocereus sp., среди них драконьи плоды преимущественно Hylocereus polyrhizus (Web.) Britton and Rose) и сходных видов, мангольд цветной (B. vulgaris L .ssp.cicla), Celosia argentea L. и Bougainvillea sp. Менее распространенные источники включают клубни уллуко (Ullucus tuberosus Caldas) и кровяные ягоды (ягоды Rivina humilis L.). Некоторые виды амаранта употребляют в свежем или приготовленном виде. Интересно, что ткани зерновых амарантов, таких как Amaranthus cruentus L., A. coudatus L. и A. hybridus L., содержат больше бетацианинов, чем A. tricolor L., овощного амаранта. Phytolacca americana L. также может быть источником беталаинов, но не используется в качестве пищевого красителя, так как содержит токсичные сапонины и лектины. В семействе Portulacaceae беталаины были обнаружены в портулаке обыкновенном, Portulaca grandiflora Hook. и Talinum triangulare (Jacq.) Willd. Удивительно, но грибы рода Amanita, такие как Amanita muscaria (L.) Lam. (мухомор), Hygrocybe и Hygrophorus также содержат беталаины; их роль в грибах неизвестна. Недавно было описано естественное присутствие беталаина в бактериях: сообщалось, что бактерии Gluconacetobacter diazotrophicus продуцируют допаксантин.

Красная свекла (Beta vulgaris), содержащая два основных пигмента беталаина, красный бетанин и желтый вульгаксантин I, долгое время считалась уникальным источником беталаинов. Красная свекла выращивается во всем мире и широко и часто употребляется в пищу. Мировое производство свеклы оценивается примерно в 275 миллионов метрических тонн в 2018 году. Бетацианины составляют примерно 75–95% пигментов свеклы, остальные 5–25% составляют бетаксантины. Концентрация беталаинов в свекле красной составляет 200–2100 мг/кг сырого веса. Содержание беталаина значительно различается между сортами; в некоторых новых сортах достигается более высокое содержание беталаина [37,38]. Помимо основного бетацианина, бетанина (бетанидин 5-O-β-глюкозид; CAS 37279-84-8, называемый также свекольным красным, красная свекла содержит изобетанин (CAS 15121-53-6), эпимер бетанин. Содержание этих пигментов максимально на поверхности (кожуре) свеклы и неуклонно снижается к внутренней части корня. В свежей красной свекле были обнаружены два предшественника беталаина (беталаминовая кислота, CAS 18766-66-0 и цикло-ДОФА, CAS 18766-67-1) и восемь бетацианинов и продуктов их деградации: бетанин > необетанин (CAS 71199-29-6). ) > 2-декарбокси-необетанин ≈ изобетанин > 2,17-бидекарбокси-бетанин > изобетанин > 17-декарбокси-необетанин > 6'-O-ферулоил-бетанин > 6'-O-ферулоил-изобетанин вместе с двумя бетаксантинами: вульгаксантин I , CAS 904-62-1 > мираксантин V (CAS 5375-64-4) (перечислены в порядке убывания содержания). Реальное появление необетанина подвергается сомнению; это соединение было заявлено как артефакт выделения, образовавшийся в кислых условиях. Однако не все авторы разделяют эту точку зрения. Свежий свекольный сок содержит около 1,2 г/мл бетанина. Бетанин также является наиболее распространенным компонентом обработанного свекольного сока.

Свекла, несмотря на высокое содержание бетанина, имеет ряд существенных недостатков, таких как: ограниченный состав пигментов, перенос почвенных микробов, приводящий к микробной контаминации, и неприятный землистый привкус, обусловленный высоким содержанием геосмина и различных пиразинов. Этот аспект вызвал интерес к альтернативным источникам беталаинов, особенно к кактусам, среди которых различные виды Opuntia. Такие растения можно легко выращивать в засушливых/сухих районах с низкими затратами. Более того, их можно использовать в качестве корма для жвачных даже после извлечения пигментов.

Производство индивидуальных беталаинов генно-инженерными микроорганизмами (Escherichia coli и Saccharomyces cerevisiae) и высшими растениями, такими как картофель (Solanum tuberosum L.), помидоры (Solanum lycopersicum L.), баклажаны (Solanum melongena L.) и petunias (Petunia x hybrida), что указывает на новые потенциальные источники этих пигментов. Рис (Oryza sativa L.) был сконструирован для синтеза бетанина в эндосперме путем введения трех синтетических генов, контролируемых промотором, специфичным для эндосперма («Betanin Rice»). Также рассматривалась продукция беталаина культурами клеток свеклы. Такой подход облегчил бы контроль продукции пигмента, исключив влияние факторов внешней среды. Однако продуктивность клеточных культур намного ниже, а затраты на производство беталаина намного выше по сравнению со свеклой, которая может дешево производить примерно до 0,5 г бетанина на кг корнеплодов.

Пищевые беталаины могут играть важную роль в поддержании здоровья человека из-за их многочисленных полезных свойств. Имеются многочисленные данные о влиянии беталаинов на здоровье. Однако в большинстве случаев эксперименты заключаются во введении растительных экстрактов или других препаратов, содержащих не только беталаины, но и множество других биоактивных соединений. Хотя весьма вероятно, что наблюдаемые эффекты действительно связаны с беталаинами, обычно это никоим образом не является бесспорным. 

Антимикробная активность. Было продемонстрировано, что беталаины обладают противовирусной, антибактериальной, противогрибковой и противопротозойной активностью. Было обнаружено, что беталаинсодержащие экстракты Opuntia matudae Scheinvar ингибируют рост Escherichia coli. Выжимки свеклы (Beta vulgaris L.) ингибировали размножение Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus и Bacillus cereus. В другом исследовании было показано, что свекольный жмых также ингибирует рост грамотрицательных бактерий (E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Citrobacter freundii, Citrobacter youngae, E. cloacae, Salmonella typhimurium), S. typhimurium и C. freundii. Богатые беталаином экстракты красной питахайи (Hylocereus polyrhizus) ингибируют грамположительные бактерии (B. cereus, S. aureus, E. faecalis, Listeria monocytogenes) в концентрации 7,8 мкг/мл, грамотрицательные бактерии (E. coli, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, P. aeruginosa, Salmonella typhi Ty2, Yersinia enterocolitica, Klebsiella pneumonia, Enterobacter cloacae, E. aerogenes) при 15,6–62,5 мкг/мл, дрожжи (Candida albicans, Rhizoctonia solani) при 125–250 мкг/мл и плесени ( Fusarium oxysporum, Cladosporium herbarum, Botrytis cinerea, Aspergillus flavus) в дозе 500 мкг/мл. Антимикробная активность беталаинов может заключаться в их воздействии на структуру, проницаемость и другие функции клеточных мембран микроорганизмов, что в конечном итоге может привести к гибели клеток. Грамположительные бактерии обычно проявляют более высокую чувствительность к красной свекле, чем грамотрицательные. Репликация вируса денге типа 2 в клетках Vero ингибировалась бетацианинами, выделенными из красного шпината (Amaranthus dubius Mart. ex Thell.) и красной питахайи (Hylocereus polyrhizus), хотя значения IC50 были достаточно высокими (126,70 и 106,80 мкг/мл соответственно).

Экстракты Amaranthus spinosus L. и Boerhaavia erecta L., богатые беталаином, проявляли дозозависимую противомалярийную активность в опытах на мышах in vivo. Вероятные механизмы антипротозойного действия беталаинов включают ингибирование внутриклеточного транспорта холина паразитами и внутриклеточное хелатирование катионов, необходимых для роста паразитов (Ca2+, Fe2+ и Mg2+). A. spinosus и B. erecta применялись в народной медицине против малярии.

Противораковая активность. Противораковые свойства свеклы впервые были постулированы венгерским врачом А. Ференци, который использовал ее для лечения рака в начале 1950-х годов. Беталаины запатентованы в США как компонент противоопухолевых препаратов (номер патента US2002178399).

Многочисленные эксперименты продемонстрировали цитотоксичность беталаинов и беталаинсодержащих растительных экстрактов по отношению к линиям раковых клеток. Хотя с потреблением беталаинов (в концентрациях до 100 мкМ) не было связано никакой токсичности, и эти соединения, как правило, нетоксичны для пролиферирующих нераковых клеточных культур в условиях 24-часового или более длительного воздействия, рост некоторых клеток культуры могут ингибироваться беталаинами. Было обнаружено, что индитаксантин цитотоксичен по отношению к эндотелиальным клеткам и клеткам Caco-2 при концентрациях выше 10 мкМ; бетаксантиновая фракция экстрактов ягод Rivina humilis ингибировала рост клеток печеночной карциномы (HepG2) (IC50 12 мкМ). Цитотоксический эффект беталаинов зависит от типа клеток и продолжительности воздействия. Сообщалось о цитотоксичности бетанина в концентрациях выше 25 мкМ в отношении клеток гепатомы и аденомы. Кроме того, при длительном воздействии наблюдалась токсичность бетанина из B. vulgaris (IC50 360 мкМ или 200 мкМоль/л) для культур клеток HepG2. Беталин, выделенный из Opuntia ficus-indica Mill., индуцировал апоптоз хронических клетки миелоидного лейкоза (линия K562) с IC50 для ингибирования клеточной пролиферации 40 мкМ.Сообщалось об ограниченной цитотоксичности экстрактов Beta vulgaris против клеточных линий рака молочной железы и рака предстательной железы человека.

Экстракты Opuntia ficus-indica ингибировали рост и индуцировали апоптоз в нескольких линиях клеток рака яичников, шейки матки и мочевого пузыря, а также в иммортализованных эпителиальных клетках яичников и шейки матки. Экстракты из плодов кактуса Hylocereus polyrhizus в зависимости от концентрации тормозили рост клеток меланомы. Эффект экстрактов кожуры был выше по сравнению с экстрактами мякоти, что можно объяснить более высоким содержанием беталаинов и флавоноидов в кожуре. Чистый бетанин также сильно ингибировал рост клеток меланомы. В другом исследовании экстракт свеклы, богатый бетанином/изобетанином, оказался цитотоксичным по отношению к клеткам рака молочной железы человека со значениями IC50 25 мкМ для клеток B16F10 и MCF-7, 35 мкМ для MDA-MB-231 и эндотелиальных клеток человека и отсутствие значительного воздействия на колоректальные клетки и фибробласты человека после 48-часового лечения. Лечение экстрактом активировало как внутренние, так и внешние пути апоптоза в клетках рака молочной железы. Другие авторы обнаружили цитотоксичность бетанина в отношении различных линий раковых клеток (MCF-7, HCT-116, AGS и NCI-H460) со значениями IC50 в диапазоне 142–164 мкг/мл. Цитотоксическое действие бетанина (IC50 40 мкМ) на клеточную линию хронического миелоидного лейкоза человека (K562) включало такие клеточные явления, как высвобождение цитохрома с из митохондрий в цитозоль, расщепление поли(АДФ-рибозо)полимеразы (PARP), подавление Bcl-2 и снижение потенциала митохондриальной мембраны. В клеточных линиях рака легкого человека бетанин индуцировал активацию инициаторной каспазы-9, эффекторных каспаз-3 и 7 и расщепление PARP, белка-мишени каспазы-3.

Было обнаружено, что индиаксантин оказывает как про-, так и антиапоптотическое действие в зависимости от концентрации, агента, индуцирующего апоптоз, и типа обработанных клеток. В культурах макрофагов индиаксантин (2,5 мкМ) оказывал антиапоптотическое действие, включая ингибирование сверхэкспрессии и базовой активности НАДФН-оксидазы-4 (NOX-4), репрессию NF-κB и поддержание клеточного окислительно-восстановительного баланса, гомеостаза Са2+ и митохондриального мембранный потенциал. Однако в клетках колоректальной карциномы (Caco-2) это же соединение (115 мкМ) стимулировало апоптоз, реактивируя промотор гена-онкосупрессора (p16INK4a) и увеличивая синтез его белкового продукта, контролирующего клеточный цикл.

Богатые беталаином водные экстракты плодов Opuntia ficus-indica ингибировали рост опухоли яичников у голых мышей. Экстракты плодов этого кактуса были так же эффективны в уменьшении размера опухоли, как и модельный химиопрофилактический агент N-(4-гидроксифенил)ретинамид.

Также было обнаружено, что экстракты, богатые беталаином, ингибируют канцерогенез. Пероральное введение экстракта Beta vulgaris с питьевой водой мышам значительно уменьшало количество папиллом в коже после местной индукции опухоли. Этот же экстракт при пероральном введении уменьшал количество мышей с аденомами (на 60%) и количество опухолей у пораженных животных (на 30%) после индукции опухолей легких. Перорально принимаемые экстракты Beta vulgaris ингибировали также образование опухолей кожи, вызванных УФ-излучением или химическим воздействием, и уменьшали спленомегалию. Введение в питьевую воду экстракта красной свеклы, содержащего 0,0025 % бетанина, снижало частоту возникновения опухолей печени на 60 % и уменьшало селезенку при номегалии.

Введение бетанина (2,5 мг/100 мл воды) в течение 25 недель снижало (на 40%) частоту возникновения опухолей легких, инициируемых 4-нитрохинолин-1-оксидом (4-NQO) и стимулируемых глицерином. Опухоли кожи, индуцированные 7,12-диметилбенз(а)антраценом (ДМБА) и стимулированные УФБ, а также спленомегалия также значительно подавлялись. Эта доза бетанина значительно ингибировала и другие опухоли, в том числе опухоли печени, индуцированные N-нитрозодиэтиламином и стимулированные фенобарбиталом (модель двухстадийного гепатокарциногенеза). На основании этих данных было предложено возможное использование бетанина для борьбы со злокачественными новообразованиями. Молекулярный механизм противораковой активности бетанина включает ингибирование ангиогенеза и индукцию апоптоза за счет повышенной экспрессии каспазы-3. В интересной модели опухоли штамма JK1466 Caenorhabditis elegans рост опухоли ингибировался бетанином, индиаксантином, триптофан-бетаксантином и фенилэтиламин-бетаксантином. Интересно, что последовательность противоопухолевой эффективности исследованных беталаинов не соответствовала последовательности их антиоксидантной эффективности in vitro и in vivo. Механизм противоракового действия беталаинов до сих пор не ясен, но было продемонстрировано, что беталаины влияют на экспрессию некоторых генов, связанных с клеточным ростом и апоптозом.

Антилипидемические эффекты. У крыс, которых кормили богатыми беталаином свекольными чипсами, значительно снизился уровень глюкозы в сыворотке крови, индекс атерогенности и уровень изовалериановой кислоты, масса слепой кишки и масса тела. Введение плодов красной питахайи Hylocereus polyrhizus (300 мг/кг массы тела) крысам с гиперхолестеринемией снижало уровень липидов в сыворотке крови и общий холестерин, по-видимому, за счет усиления экскреции желчных кислот. В моделях дислипидемии у крыс также сообщалось о подавлении синтеза короткоцепочечных жирных кислот и предотвращении повышения уровня общего холестерина в сыворотке беталаинами. Богатые беталаином экстракты Amaranthus tricolor L. (200 и 400 мг/кг массы тела) у крыс с диабетом снижали уровень холестерина, триглицеридов и ЛПНП в крови и повышали уровень липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Сообщалось, что твердый состав беталаина, приготовленный из красной свеклы, эффективно поддерживает липидный профиль сыворотки, увеличивает соотношение холестерина ЛПВП и холестерина ЛПНП и снижает уровень окисленного ЛПНП.

Добровольцы, которые съели 250 г жареной съедобной мякоти опунции Opuntia robusta JC Wendl. ex Pfeiffer ежедневно в течение 4 месяцев снижали уровни общего холестерина и холестерина ЛПНП, а также снижали уровни в плазме и моче 8-эпи-PGF2a, маркера окислительного стресса, причем эффект был сильнее у женщин, чем у мужчин. Беталаины из сока и чипсов красной свеклы снижали окислительный метаболизм нейтрофилов in vivo у людей с ожирением (ИМТ > 30 кг/м2). Уровень холестерина ЛПНП был снижен у 30 здоровых людей, которые употребляли сок красной свеклы (250 мл) вместе с глюкозой (300 г). Свекольный сок также снижал постпрандиальные уровни глюкозы и липидов. Масса тела, индекс массы тела (ИМТ) и уровень холестерина ЛПНП были снижены у добровольцев с ожирением, которые потребляли лиофилизированные листья красной свеклы (28 г) в течение 4 недель. Другое исследование показало, что пищевые добавки, богатые беталаинами, снижали уровни общего холестерина, триглицеридов и липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) у 48 пациентов мужского пола. На этом основании было высказано предположение, что беталаины могут быть полезны при лечении гиперлипидемии.

Гепатопротекторные эффекты. Эксперименты на животных показали, что бетанин эффективен при лечении стеатогепатита, активируя рецептор, активирующий пролиферацию пероксисом (PPAR)-α, подавляя белок, связывающий регуляторный элемент стерола (SREBP)-1c, а также изменяя уровни адипокинов и липидный профиль. Сок красной свеклы, богатый беталаином, снижал печеночную токсичность, вызванную N-нитрозодиэтиламином и четыреххлористым углеродом у крыс. Экстракты Opuntia ficus indica Mill. фрукты защищали печень от повреждения четыреххлористым углеродом и стимулировали ее восстановление в опытах на крысах. Подобные эффекты, о которых сообщалось для богатых беталаином экстрактов целых растений Amaranthus spinosus, были приписаны антиоксидантной активности экстрактов. Индукция фермента хинонредуктазы фазы II детоксикации, улучшение окислительно-восстановительного статуса печени и функций митохондрий, как также предполагается, способствуют гепатопротекторным эффектам богатого беталаином экстракта красной свеклы и, в частности, бетанина.

Нейропротекторные эффекты. Исследования, касающиеся влияния красной свеклы и экстрактов свеклы на клеточные и животные модели нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона (БП), относительно немногочисленны. Действие 6-гидроксидофамина (6-OHDA) на нейроноподобные клетки является распространенной клеточной моделью БП. Бетанин (1–200 мкМ) значительно снижал цитотоксичность 6-OHDA и H2O2 и снижает уровень АФК. Предварительная обработка бетанином (20 и 50 мкМ) защищала от апоптоза, вызванного 6-OHDA. Сообщалось также, что бетанин ослабляет окислительный стресс, вызванный 6-OHDA в клетках PC12, и оказывает антиапоптотическое действие через пути SAPK/JNK и PI3K. В крысиной модели болезни Паркинсона, вызванной комбинированным введением такрина, галоперидола и резерпина, красная свекла (100, 200 и 300 мг/кг) защищала от поведенческих изменений и уменьшала окислительный стресс. Эти результаты показывают, что бетанин может предотвращать или замедлять прогрессирование гибели нейронов при БП.

Бетацианины, извлеченные из Portulaca oleracea L. (50 или 100 мг/кг массы тела в течение 2 недель), устраняли нарушения обучения и памяти, вызванные d-галактозой у мышей. Перорально вводимые беталаины были более эффективны, чем аскорбиновая кислота, в снижении когнитивных нарушений у мышей, восстановлении нормального уровня антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы) и снижении уровня продуктов перекисного окисления липидов.

Богатые беталаином водные экстракты мангольда Beta vulgaris L. var. cicla ингибировал активность ацетилхолинэстеразы. Этот фермент важен для процессов нейротрансмиссии, поскольку он разлагает нейротрансмиттер ацетилхолин и, таким образом, ограничивает его действие; ингибирование ацетилхолинэстеразы имеет терапевтический потенциал при лечении неврологических расстройств, особенно болезни Альцгеймера.

Бетанин защищает от вызванной триметилтином нейродегенерации у мышей, включая улучшение пространственного обучения и дефицита памяти, проявляя также анксиолитические свойства. Он защищал от гибели нейронов и изменения нейротрансмиттеров в уязвимых областях мозга, включая область CA1 гиппокампа, одновременно с смягчением поведенческих нарушений. Известно, что чрезмерное потребление диклофенака и парацетамола вызывает нейротоксичность и эндокринные нарушения. В модели на крысах добавление бетанина (25 мг/кг массы тела) уменьшало большинство гистопатологических и биохимических изменений, вызванных высокими дозами этих препаратов.

Сердечно-сосудистые эффекты. Было обнаружено, что красная свекла, применяемая в качестве добавки к соку, снижает систолическое и диастолическое артериальное давление. Так, 21-дневный прием 70 мл концентрированного свекольного сока ежедневно снижал систолическое артериальное давление через 3 недели в среднем на 7,3 мм рт.ст.; однако эффект исчезал, когда прием добавки прекращался. Клиническое исследование подтвердило тенденцию к снижению систолического артериального давления у добровольцев, которые ежедневно выпивали 500 мл сока красной свеклы. Другое исследование продемонстрировало снижение артериального давления у 68 гипертоников после ежедневного употребления 250 мл свекольного сока в течение 2 недель. Гипотензивный эффект можно, по крайней мере частично, объяснить ингибированием ангиотензин-превращающего фермента, продемонстрированным для беталаинов красной свеклы [41]. У крыс, получавших свекольные чипсы, обогащенные 3% беталаином (бетацианины 4,1 мг/г сухого вещества, бетаксантины 2,8 мг/г сухого вещества), наблюдалось достоверное снижение массы тела, уровня глюкозы в сыворотке крови, индекса атеросклероза слепой кишки, концентрации изопентриевой кислоты. Добавки, богатые беталаином (50 мг беталаина/бетацианинов в течение 2 недель), снижали систолическое и диастолическое кровяное давление у людей-добровольцев. Беталаины красной свеклы значительно снижали уровень липидов в крови без какой-либо токсичности и побочных эффектов.

Сиртуин-1 влияет на атеросклероз и, вероятно, может увеличивать продолжительность жизни клеток человека, поэтому было высказано предположение, что активация этого белка может предотвращать сердечно-сосудистые заболевания. Клинические испытания показали, что добавки, богатые беталаинами/бетацианинами (50 мг в день в течение 14 дней), повышают уровень сиртуина-1 и снижают уровень липоксигеназы-1 и С-реактивного белка у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Поэтому представляется, что беталаины можно рассматривать в качестве пищевых ингредиентов, важных для профилактики и лечения ряда возрастных заболеваний.

Эффекты при диабете. Богатая беталаином съедобная мякоть опунции различных кактусов (в основном Opuntia robusta или Opuntia streptacantha Lem.) использовалась в течение поколений в качестве диетического питательного вещества против сахарного диабета индейцами пима на юге Соединенных Штатов. Действительно, концентраты свекольного сока с высоким содержанием необетанина, продукта деградации бетанина, снижали постпрандиальную реакцию глюкозы и секрецию инсулина, что свидетельствует о снижении потребности в инсулине. ядерный фактор (NF)-κB и повышенный уровень сиртуина; эти эффекты могут противодействовать многочисленным метаболическим дисфункциям снижения уровня инсулина и С-пептида, вызванное соком может быть связан с увеличением концентрации кортизола.

Гипогликемические эффекты, а также облегчение диабетических осложнений с помощью экстрактов, богатых беталаином, и беталаинов были подтверждены в экспериментах на животных. Добавление бетанидина (9,6 мг) мышам, получавшим атерогенную диету в течение 24 недель, в течение последних 40 дней снизило уровень глюкозы в их крови на 50%. В модели диабетической крысы, индуцированной кормлением диетой с высоким содержанием фруктозы, бетанин значительно снижал уровни поперечных связей коллагена и конечных продуктов гликирования (AGEs) и подавлял рецепторы для AGEs (RAGEs). Кроме того, наблюдалось улучшение окислительно-восстановительного баланса, включая повышение уровня антиоксидантов и антиоксидантных ферментов. Бетанин (25 и 100 мг/(кг*день) снижал маркеры гликемии у крыс, получавших 30% фруктозу, и улучшал течение диабетического сердечного фиброза. Бетанин (25, 50 и 100 мг/(кг*день) уменьшал повреждение почек у крыс экспериментальный с экспериментальным диабетом .Это соединение может эффективно подавлять почечный фиброз при диабетической нефропатии и может замедлять прогрессирование терминальной стадии почечной недостаточности путем регуляции сигнального пути TGF-β [259].Лечение диабетических крыс водно-метанольным экстрактом листьев B. vulgaris (50, 100 или 200 мг/кг массы тела; 28 дней) снижает уровень глюкозы в сыворотке, улучшает липидный профиль, снижает уровень аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы в плазме крови, TNF-α, IL-1β, IL -6, уровень малонового диальдегида в печени и повышает уровень триацетилолеандомицина и глутатиона в печени, поджелудочная железе диабетических крыс.

Противовоспалительные эффекты. Экстракты Beta vulgaris дозозависимо подавляли деградацию триптофана и продукцию неоптерина, маркера активации иммунной системы, в мононуклеарных клетках периферической крови человека. Клеточный ответ на стимуляцию ослаблялся в присутствии экстрактов, что свидетельствует о присутствии в экстрактах соединений с противовоспалительной и иммунодепрессивной активностью. Липоксигеназа (LOX) и циклоксигеназа (COX) представляют собой бифункциональные ферменты, превращающие арахидоновую кислоту в лейкотриены и простагландины, являющиеся медиаторами воспаления. Было обнаружено, что бетанидин и бетанин ингибируют LOX сои со значениями IC50 0,25 и 0,5 мкМ соответственно, что ниже, чем у катехина (1,1 мкМ). Бетанин (180 мкМ) ингибировал ЦОГ-1 и 2 до 33% и 97% соответственно. Сравнение ряда беталаиновых пигментов показало, что фенетиламин-бетаксантин является наиболее мощным ингибитором ЦОГ, тогда как бетанидин (IC50 41,4 мкМ) является эффективным ингибитором LOX. Исследования докинга показали, что беталаины взаимодействуют с остатками Tyr-385 и Ser-530, расположенными рядом с активным центром ЦОГ, и с субстрат-связывающими аминокислотами LOX.

Сообщалось, что индиаксантин и бетанин подавляют молекулу межклеточной адгезии-1 (ICAM-1), экспрессирующуюся в ответ на обработку цитокином, повышающую уровень внутриклеточного оксиданта в культивируемых эндотелиальных клетках. Бетанин оказался более эффективным, чем индиксантин. Другое исследование продемонстрировало противовоспалительное действие гомфренина I (CAS 17008-59-2) в клеточных культурах мышиных макрофагов, заключающееся в подавлении индуцированной продукции оксида азота и снижении уровней интерлейкина (IL)-2β и простагландина E2. PGE2). Точно так же противовоспалительные эффекты индикасантина были обнаружены в культурах клеток Caco-2 и in vivo у крыс с каррагенин-индуцированным плевритом. Механизм противовоспалительного действия беталаинов, вероятно, включает каскад реакций, приводящий к образованию противовоспалительного циклопентенона 15-дезокси-PGJ2.

Нейтрофилы людей с ожирением продуцируют больше АФК, чем люди без ожирения. Свекольный сок и чипсы ослабляли окислительный метаболизм нейтрофилов, снижая выработку АФК в зависимости от концентрации. Бетанин (100–500 мкМ) ингибировал липополисахарид-индуцированную активацию клеток микроглии in vitro, снижая продукцию АФК, активных форм азота, фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α), интерлейкина-1 бета (ИЛ-1β) и интерлейкина -6 (Ил-6). Также наблюдались в лабораторных условиях in vitro проапоптотические эффекты свеклы (0,1–10%) на стимулированные нейтрофилы. 

Пероральное введение свекольного сока (150 и 300 мг/кг в течение 28 дней) ослабляло индуцированную изопротеренолом сердечную дисфункцию и структурные повреждения за счет уменьшения окислительного стресса, воспаления и апоптоза в сердце. Эти результаты обеспечивают доказательную поддержку использования свекольного сока в народной медицине против сердечно-сосудистых заболеваний. Бетанин индуцировал транскрипцию генов антиоксидантов через Nrf2 и одновременно подавлял провоспалительные пути NFĸ-B, тем самым облегчая повреждение эндотелия и атерогенез. В крысиной модели бетанин (25 и 100 мг/(кг*сутки) ay)) ослаблял индуцированное паракватом повреждение легких, по-видимому, за счет антиоксидантных и противовоспалительных механизмов. Беталайн (100 мг/кг) снижал также индуцированное каррагинаном рекрутирование лейкоцитов, проницаемость сосудов в брюшной полости, образование супероксидных анионов лейкоцитами, уровни фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α) и интерлейкина (IL)-1β в брюшной полости. перитонеальная жидкость и повышенный уровень ИЛ-10. Эти результаты позволяют предположить, что беталаин можно рассматривать при лечении заболеваний, связанных с воспалением.

Субъекты остеоартрита (ОА) обычно страдают от прогрессирующего дискомфорта из-за боли, тугоподвижности суставов и общей усталости. Эти состояния обычно лечат нестероидными противовоспалительными препаратами (НПВП), но эффективность этих препаратов не всегда удовлетворительна. У пациентов с остеоартритом концентрат красной свеклы ослаблял дискомфорт в колене и дисфункцию суставов. Лечение пациентов с ОА экстрактом красной свеклы (35–100 мг два раза в день в течение 10 дней) уменьшало боль и снижало сывороточные уровни TNF-альфа и белковых продуктов продвинутого окисления (AOPP), что свидетельствует о потенциальной полезности экстракта при лечение ОА. Запатентованная формула беталаина из экстракта красной свеклы (содержание беталаина 24,6%) уменьшила чувство боли у добровольцев, страдающих остеоартритом, на 33%. Было высказано предположение, что этот состав также может быть полезен при таких состояниях, как контактный дерматит, синусит, акне и аллергия.

Другие эффекты. Экстракты Opuntia ficus indica и чистый индиаксантин уменьшали сократительную способность продольной мышцы подвздошной кишки, выделенной у мышей. Вероятный механизм действия бетаксантина включает ингибирование фосфодиэстераз, вызывающее повышение уровня цАМФ и снижение внутриклеточной концентрации Са2+, что способствует расслаблению гладкой мускулатуры. На этом основании было предложено потенциальное использование индиаксантина для регуляции перистальтики кишечника.

Сок или экстракт опунции (Opuntia ficus indica) ослаблял ульцерогенный эффект этанола на желудок у крыс. Подобные эффекты были отмечены для экстрактов цветков Opuntia ficus indica f. инермис.

Диуретический эффект обезвоженного экстракта плодов Opuntia ficus indica, богатого беталаином, был сравним с эффектом стандартного диуретика гидрохлоротиазида. Сообщалось, что беталаины корней красной свеклы (Beta vulgaris) оказывают обезболивающее действие на различных животных моделях боли, по-видимому, посредством модуляции окислительного стресса и уровней цитокинов [279].

Многочисленные отчеты касались влияния экстрактов, содержащих беталаин, на физическую работоспособность. Интерпретация этих данных непроста, поскольку эффекты могут быть связаны не с беталаинами, а с другими соединениями, присутствующими в экстрактах, особенно с нитратами и нитритами. Однако некоторые исследования указывают на действие беталаинов. Было обнаружено, что богатый беталаином концентрат (BRC), полученный из свеклы, не содержащий сахаров или нитратов (100 мг/день в течение 6 дней), улучшает пробные результаты бега на 10 км и восстановление у триатлетов мужского и женского пола) по сравнению с контрольными группами, получавшими плацебо. Дополненные бегуны быстрее пробежали дистанцию ​​10 км. Уровень креатинкиназы в плазме крови, маркер повреждения мышц, повышался меньше после бега на 10 км, и повышение субъективной утомляемости было ниже в группе, получавшей BRC.

Сообщалось, что экстракт Beta vulgaris (20–80 мг/кг массы тела, за 30 дней до облучения и через 3 дня после облучения) оказывает дозозависимое радиозащитное действие у мышей, подвергшихся воздействию гамма-излучения. Экстракт ослаблял радиационно-индуцированные изменения ряда биохимических параметров, включая активность основных антиоксидантных ферментов и уровень продуктов перекисного окисления липидов в печени, почках и селезенке, а также индекс тимуса и индекс селезенки. Радиозащитный эффект был приписан антиоксидантной активности беталаинов и модуляции иммунной системы этими соединениями. Терапевтическое применение беталаинов обобщено в недавнем обзоре.

Четыре беталаина (индикаксантин, индолинкарбоновая кислота-бетацианин, фенилаланин-бетаксантин и допаксантин) увеличивали продолжительность жизни Caenorhabditis elegans, хотя эффект был довольно скромным (13–19%). Это продление жизни было обусловлено смягчением окислительного стресса и активацией факторов транскрипции SKN-1 и DAF-16 (аналогов Nrf2 и FOXO соответственно).

Беталаины могут участвовать в поддержании окраски тела у некоторых видов рыб. Кормление самцов Colisa lalia Hamilton (пламенно-красная карликовая рыба-гурами) беталаинами не влияло на интенсивность окраски, но обеспечивало сохранение окраски после периодов социального взаимодействия, чего не было у рыб, которым вводили каротиноиды и антоцианы.

Бетурия. У некоторых людей после употребления красной свеклы наблюдалось появление красной мочи и красного цвета кала. Это интригующее явление

n, именуемый beeturia, первоначально был связан с дефицитом железа, так как он часто возникал у людей с дефицитом железа и предполагалось, что он обусловлен генетически. Тест, первоначально использовавшийся для выявления битурии, заключался в употреблении 100 г красной свеклы вечером, опорожнении мочевого пузыря и анализе мочи, выделяемой утром. Исследования населения Глазго выявили 13,8% заболеваемость бетурией, что было связано с низким уровнем железа и, следовательно, низким уровнем гемоглобина, хотя этот вывод подвергался сомнению. Другое исследование связало битурию с повышенной абсорбцией железа, а не с низким уровнем железа.

В конце концов, однако, было установлено, что битурия вызвана не генетическим признаком или нарушением уровня железа как единичным фактором, а скорее ограниченной метаболической способностью перерабатывать беталаины из данной пищевой матрицы, являющейся результатом количества беталаина. содержание потребляемой пищи, одновременный прием некоторых органических кислот, таких как щавелевая кислота или аскорбиновая кислота, и скорость опорожнения желудка. Таким образом, битурия — это не физиологическая дисфункция, а скорее пищевая идиосинкразия.

1. Biological Properties and Applications of Betalains

Izabela Sadowska-Bartosz, and Grzegorz Bartosz

Gerold Jerz, Academic Editor

Чеснок и его защитное действие на семенники при сахарном диабете

Цветы боярышника и воздействие на сердечно сосудистую систему, стволовые...

Гипертрофия сердца

Гипертрофия сердца, приводящая к сердечной недостаточности, является одной из основных причин заболеваемости и смертности в мире. Для него характерно увеличение массы сердечной мышцы и накопление рубцов миокарда (коллагена) со снижением его насосной способности. Гипертрофия сердца обычно характеризуется увеличением сердца и увеличением объема миоцитов и вызывается различными факторами, включая гемодинамический стресс. Окислительный стресс и воспаление играют решающую роль в развитии различных заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания, диабет, ожирение, рак, метаболический синдром и другие хронические заболевания. Несколько сообщений в научной литературе указывают на то, что окислительный стресс, вызванный реактивными формами кислорода (АФК), играет важную роль в активации чувствительных к стрессу сигнальных путей, которые регулируют экспрессию генов, что приводит к повреждению клеток. Поэтому очень важно найти новые стратегии и терапевтические вмешательства для предотвращения хронических заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабет и ожирение, путем подавления окислительного стресса и воспаления. Гипертрофия сердца - это прогрессирующее и хроническое заболевание, которое можно изменить путем изменения питания и других изменений образа жизни. В настоящее время большинство пациентов с сердечной недостаточностью лечатся различными существующими лекарствами с ограниченным успехом.