ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО И АНТИГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА РОМАШКИ АПТЕЧНОЙ

STUDY OF GENOTOXIC AND ANTIGENOTOXIC POTENTIAL OF CHAMOMILE

Malkan Musostova

master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia Grozny

Malkan Tashukhadzhieva

master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia Grozny

Petimat Dzhambetova

scientific supervisor, Doctor of Biological Sciences, Professor, Chechen State University named after A.A. Kadyrov,

Russia, Grozny

АННОТАЦИЯ

Исследованы экстракты ромашки аптечной на генотоксичность и антигенотоксичность с использованием люкс-биосенсоров на основе Escherichia coli. Показано, что экстракт Matricaria chamomilla обладает генотоксичным эффектом по отношению к бактериальным клеткам Escherichia coli. Получен синергический эффект при совместном влиянии экстракта ромашки аптечной и антибактериальным препаратом широкого спектра действия из группы производных хиноксалина «Диоксидин» усиливаем генотоксичнсть. При этом невысокие концентрации экстракта ромашки аптечной и диоксидина обладают антигеноткосичным действием на люкс-штаммы E. coli.

ABSTRACT

Genotoxicity and antigenotoxicity of chamomile extracts were studied using lux-biosensors based on Escherichia coli. It was shown that Matricaria chamomilla extract has a genotoxic effect on Escherichia coli bacterial cells. A synergistic effect was obtained with the combined effect of chamomile extract and a broad-spectrum antibacterial drug from the group of quinoxaline derivatives "Dioxidine", which enhances genotoxicity. At the same time, low concentrations of chamomile extract and dioxidine have an antigen-antagonistic effect on lux-strains of E. coli.

Ключевые слова: ромашка аптечная, люкс-штаммы E.coli, генотоксичность, диоксидин.

Keywords: chamomile, lux-strains of E. coli, genotoxicity, dioxidine.

Введение. Настоящее время характеризуется широким распространением мультиустойчивых к антибиотическим препаратам микроорганизмов и необходимостью поиска средств для терапии инфекционных заболеваний человека. Альтернативу антибиотикам могут представлять экстракты лекарственных растений, обладающих антибактериальным действием, что обусловлено низкой токсичностью и доступностью лекарственного сырья. На мировом рынке каждый третий лечебный препарат является препаратом растительного происхождения [1]. При этом, появление новых методов анализа и изучения различных веществ также способствует активному изучению лекарственных растений, что приводит к расширению знаний о них.

В научной литературе много информации по биохимическому составу и фармацевтическому действию экстрактов лекарственной флоры, основу которых представляют биологически активные вещества (БАВ: алкалоиды, гликозиды, смолы, полисахариды, эфирные масла, органические кислоты, минеральные соли, витамины, кумарины, хиноны, антраценпроизводные, флавоноиды и дубильные вещества [2]. Значительную часть БАВа ромашки аптечной представляет эфирное масло (0,05-1%), а также 11 веществ флавоноидной природы, кумарины, органические кислоты, витамины C, K и B, β-каротин, токоферол, стерины, полисахариды, сесквитерпеноиды [3].

Однако, лекарственная флора может обладать и генотоксическим и антигенотоксическимм действием на живые организмы.

Исследование проведено с целью изучить генотоксический и ант игенотоксический эффект экстрактов ромашки аптечной (Matricāria chamomīlla)

Материалы и методика. Сбор растений проводили в двух горных районах Чеченской республики: Ножай-Юртовскый на высоте 1090 м н.у.м.  и Шатойский на высоте 1200 м н.у.м.

Тест-штаммы E.coli. Работа проводилась с использованием люкс-биосенсоров на основе Escherichia coli MG1655, несущие оперон luxCDABE бактерии Photorhabdus luminescens [5, 6]. Для исследования генотоксичности ромашки аптечной были использованы два люкс-штамма pColD-lux и pRecA-lux, любезно предоставленные проф. Абилевым С.К. (ИОГен им. Н.И.Вавилова, Москва).

Приготовление экстрактов. Для приготовления настоев сырьё помещали в стеклянную посуду, заливали кипяченой водой, накрывали крышкой и настаивали в течение 15 мин. Объем полученного настоя доводили кипяченой водой до первоначального объёма [4]. Проводили стерилизацию экстрактов в течение 15 мин УФ-облучением.

Эксперименты были проведена на следующих концентрациях: 0,0625 г, 0,125 г, 0,25 г, 0,5 г и 1,0 г. Диоксидин (Новосибхимфарм АО, Россия) в ампулах (10 мг/мл) в рабочей концентрации 2, 25·10^-5 М

Проведение экспериментов. Культуру бактерий E. coli выращивали на среде Луриа-Бертани (LB) с добавлением антибиотика ампициллина (100 мкг/мл). Ночную культуру культивировали в термостате в течение 10-17 ч при 37°C до ранней экспоненциальной фазы. Затем её разбавляли питательной средой до плотности 0,1 ед. Макфарланда. Измерения проводили на денситометре DEN-1 («BioSan» Латвия). Полученную среду культивировали 2 часа при 37°С, активно аэрируя её на качалке при 120 об./мин до ранней экспоненциальной фазы. Аликвоты полученной культуры (160 мкл) закапывали в лунки микропланшета и добавляли, в зависимости от варианта:

- 40 мкл дистиллированной воды контрольном варианте эксперимента;

- смесь, состоящая из 20 мкл дистиллированной воды и 20 мкл раствора диоксидина (2, 25·10^-5 М).

- для оценки отдельных концентраций настоев добавляли 20 мкл исследуемого вещества и 20 мкл дистиллированной воды;

- для оценки совместного воздействия генотоксиканта и настоев, добавляли 20 мкл раствора диоксидина и 20 мкл исследуемого вещества.

Микропланшет, со всем полученным содержимым, культивировали при 37°C и снимали показания по истечению определённого промежутка времени: pColD-lux - 90 мин., pRecA-lux - 60 мин. Уровень люминесценции измеряли на микропланшетном люминометре Luminometer photometer LM 01A (IMMUNOTECH s.r.o, Czech Republic) и выражали в относительных световых единицах (RLU).

Результаты и обсуждение исследования. Результаты исследования представлены на рисунках 1-4.

Изучение настоев ромашки аптечной на штамме E.coli MG1655 (pRecA-lux), были получены следующие результаты (рис. 1, 3): отдельные концентрации 0,0625 г и 0,125 г оказали выраженный бактерицидный эффект, наибольшее действие вызвала концентрация 0,125 г (уровень люминесценции снизился в 0,854 раза в сравнении с k-); Оставшиеся отдельные концентрации – 0,25 г, 0,5 г и 1 г проявили себя как генотоксиканты,  увеличивая свою генотоксичность пропорционально увеличению концентрации вещества. Наибольшим генотоксическим действием обладает самая высокая концентрация, которая была взята - 1 г, уровень люминесценции культуры в сравнении с k- увеличился в 2,233 раза, а в сравнении с k+ в 1,187 раз; помимо тестирования отдельных концентраций настоев, были проведены исследования и совместного их действия с генотоксикантом - диоксидином (k+). Так, их связка с концентрациями настоев – 0,0625 г и 0,125 г, проявила себя в виде подавления бактериальной люминесценции, но наибольший эффект оказала концентрация – 0,0625 г (подавление люминесценции в 0,777 раз в сравнении с k+). Концентрации – 0,25 г, 0,5 г и 1 г совместно с k+, кроме настоя концентрацией 0,25 г, оказали выраженный синергетический эффект, значительно увеличивая генотоксичность друг друга. Пик свечения был зафиксирован для настоя в 1 г с k+ (в сравнении с отдельным k+ увеличение было в 1,549 раза). Настой концентрацией в 0,25 г, напротив, не снизил и не увеличил люминесценцию, она осталась на том же уровне k+.

Экспозиция ромашки аптечной была проведена и на штамме E.coli MG1655 (pColD-lux), получены следующие результаты (рис. 2, 4): все отдельные концентрации (0,0625 г, 0,125 г, 0,25 г, 0,5 г и 1 г) проявили себя как генотоксиканты, увеличивая генотоксичность постепенно с увеличением концентрации вещества, самый большой результат показала концентрация в 1 г – люминесценция в 3,277 раза больше в сравнении с k-; Настои ромашки аптечной в связке с диоксидином (k+), показали, что концентрации – 0,125 г, 0,25 г, 0,5 г и 1 г обладают выраженным синергетическим эффектом, значительно увеличивая генотоксичность. Пик пришёлся на самую большую концентрация в 1 г, увеличение люминесценции по сравнению с k+ было в 5,060 раза. Концентрация в 0,0625 г в связке с k+, понизила люминесценцию от исходной (k+) в 0,923 раза.

Заключение. На штамме pRecA, отдельные малые концентрации настоев (0,0625 г и 0,125 г) оказывают бактерицидный эффект. Максимальное значение бактерицидности наблюдается при 0,125 г. Все остальные отдельные концентрации (0,25 г, 0,5 г, 1 г), обладают генотоксичностью и увеличивают её по мере возрастания концентрации данных веществ. Различные концентрации настоев ромашки аптечной на штамме pColD не оказали бактерицидного эффекта. Однако, отмечалась генотоксичность, которая была ниже уровня стандартного индуктора в 2,292 раза (для 1 г настоя). Синергический эффект настоев ромашки аптечной с диоксидином (k+) на штамме pColD приводил к повышению генотоксичности дикосидина.  Совместное действие экстракта ромашки аптечной и диаоксидина приводит к повышению генотоксичности при увеличении концентрации как экстракта ромашки, так и диоксидина. Такой же эффект наблюдался при их совместном воздействии на штамме pRecA (1 г и 0,5 г).

Таким образом, полученные результаты показывают генотоксичность экстрактов ромашки аптечной при высоких концентрациях и в ассоциации с диоксидином, что необходимо учитывать при разработке лекарственных средств на основе ромашки аптечной.

Список литературы:

1. Эржапова Р.С., Эржапова Э.С. Курс лекций «Лекарственные растения». – Грозный: ЧГУ, 2010. – С. 2.
2. Валиева Н. Г. Лекарственные растения – источники биологически активных веществ. Казанская государственная академия ветеринарной медицины. – С. 1-2.
3. Лекарственные и ядовитые растения: учебное пособие / И.Н. Кузьменко, Н.Л. Колясникова. ФГБОУ ВО «Пермский аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». – Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ», 2019 г. – С. 38-58.
4. Чукуриди С.С. Лекарственные растения и их использование в фитотерапии: мет. пособие для лабораторных и самостоятельных работ студентов по направлению 110400.62 «Агрономия» (бакалавриат) биологических факультетов университетов /С.С. Чукуриди, Л.С. Кричевская, Н.А. Сионова. //Краснодар: КубГАУ, 2012. – С. 21-22.
5. Котова В.Ю. Индуцируемые специфические lux-биосенсоры для детекции антибиотиков: конструирование и основные характеристики. / Котова В.Ю, Рыженкова K.B., Манухов И.В 3aвигельский Г.Б. //Прикладная биохимия и микробиология. - 2014. - Т. 50. — № 1. - С. 112-117.
6. Игонина Е.В. Lux-биосенсоры: скрининг биологически активных соединений на генотоксичность. / Игонина Е. В., Марсова М. В., Абилев С. К.// Экологическая генетика, 2016. -№14(4). - С. 52-62.