Water chestnut: prospects of use in medical and pharmaceutical practice

Full Text

Актуальность

Поиск эффективных, безопасных и доступных лекарственных средств остается на данный момент актуальной задачей медицины и фармации. Одним из важнейших источников лекарственных средств являются лекарственные растения. Фитотерапевтические средства обладают рядом преимуществ перед продуктами химической промышленности, таких как относительная безопасность и многогранность фармакологических эффектов. Рогульник (водяной орех, водяной каштан, чёртов орех, чилим) – род реликтовых однолетних водных растений (Trapa) семейства Дербенниковые (Lythraceae). У водяного ореха образуются уникальные среди водных растений плоды с одревесневающим околоплодником и необычно крупными семенами. Рогульник, характеризуясь дизъюнктивным ареалом, встречается в центральных районах европейской части России, на юге Западной Сибири и на Дальнем Востоке, широко распространен во многих регионах Европы, Азии, Африки. Известно, что данное растение введено в культуру в разных странах мира и с древних времен используется в различных целях, в том числе в пище56вых. Перспективно применения рогульника и в медицинской практике [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Возможно культивирование эмбрионов T. natans in vitro, в аквариуме, а также интродукция в водоемы, что решает проблему недостаточной распространенности растения в отдельных регионах [7].

Следует отметить запутанность и сложность внутриродовой систематики рода Trapa. Относительно количества видов в роде имеются противоположные точки зрения, что обусловлено морфологической вариабельностью, значительным разнообразием его форм и гибридизацией. С одной стороны, рогульники рассматриваются в рамках одного вида Trapa natans L. s. l. (рогульник плавающий), или выделяют два вида T. natans и T. incise Sieb & Zucc., а вариабельность T. natans описывают рядом разновидностей. Сторонники другого мнения считают видами многочисленные морфотипы на протяжении ареала рода рогульник, при этом количество видов достигает пятидесяти [2, 8, 9, 10]. Остается актуальным определение фармакологической активности рогульника с целью дальнейшего использования препаратов данного растения в фитотерапии.

В данной работе будут рассмотрены аспекты и перспективы использования Trapa natans и его подвидов в медицинской практике.

Высокая ценность рогульника как пищевого, кормового и лекарственного растения обуславливаются его химическим составом. В исследованиях отечественных и зарубежных ученых отмечена выраженная фармакологическая активность таких частей растения, как листья [11, 12], корни [13], стебли [14, 15], ядра плодов [16]. Особенно большое внимание уделяется кожуре плодов рогульника [3, 5, 7, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27]. Исследования химического состава плодов рогульника показывают, что различные части растения могут служить источником как органических веществ, так и макро- и микроэлементов. Рядом ученых подтверждена возможность использования препаратов на основе рогульника в медицинской практике.

Гепатопротекторная активность.

В народной медицине азиатских стран горячий водный настой плодов рогульника используется в качестве гепатопротекторного средства [27]. Рядом зарубежных ученых данный эффект выявлен у экспериментальных животных при введении изониазида и рифампицина, четыреххлористорого углерода, парацетамола. Так, Talib Hussain и соавторами установлено, что применение экстракта околоплодника T. natans вызывает значительное снижение гепатотоксичности у крыс, вызванной противотуберкулезными препаратами (изониазид + рифампицин), которые оказывают негативное влияние на печень, связанное с повышением уровня пероксидного окисления липидов. Пероральное введение 50%-го спиртового экстракта околоплодника водного ореха приводило к повышению массы тела опытных животных, уменьшению массы печени, нормализации показателей печеночных проб (снижение активности аспартат- и аланинаминотрансферазы, щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, уменьшение концентрации билирубина, холестерина и повышение содержания альбумина). Кроме того, показано ингибирование процесса пероксидного окисления липидов благодаря повышению активности антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы и каталазы), нормализации уровня глутатиона в печени крыс, получавших изониазид и рифампицин. Гистологические наблюдения за тканями печени коррелировали с биохимическими наблюдениями (ослабление гепатоцеллюлярного некроза, уменьшение воспалительного процесса. инфильтрации клеток) [17]. Гепатопротекторная активность оболочки плодов Trapa natans показана и при повреждении печени у белых крыс линии Вистар, вызванном парацетамолом. Биохимические показатели сыворотки крови (уровень сывороточной аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансферазы, щелочной фосфатазы, общего белка, билирубина, холестерина, триглицеридов) продемонстрировали выраженный защитный эффект обезжиренного этилацетатного и метанольного экстракта околоплодника Trapa natans, причем метанольный экстракт был более эффективен [28].

Shih-Hao Wang и соавт. (Китай) изучали гепатопротекторную активность водного экстракта оболочки плодов Trapa taiwanensis Nakai. Все определения показали, что водный экстракт является мощным антиоксидантом. Гепатопротекторную активность Trapa taiwanensis Nakai оценивали на крысах-самцах Sprague-Dawley при пероральном введении четыреххлористого углерода. Пероральное введение водного экстракта в дозе 125 мг/кг массы тела было более эффективным, чем силимарин в дозе 200 мг/кг массы тела. По результатам биохимических анализов, пероральный прием настоя Trapa taiwanensis Nakai в средних и высоких дозах эффективно снижал вызванное CCl₄ повышение активности аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы [27].

Кроме того, показано положительное влияние галлотаннина, 1,2,3,6-тетра-О-галлоил-β-D-глюкопиранозида, выделенного из околоплодника рогульника, при неалкогольной жировой болезни печени. Применение данного вещества (15 и 30 мг/кг/день) подавляло увеличение массы тела и снижало отложение липидов у мышей, вызванной диетой с высоким содержанием жиров. Отмечено снижение резистентности к инсулину, интенсивности окислительного стресса и воспалительных процессов, что приводило к восстановлению функции печени у мышей. Галлотаннин нормализовал сигнальные пути, включая АМФ-активируемая протеинкиназа/белки, связывающие регуляторный элемент стерола/Ацетил-КоА-карбоксилаза (AMPK/SREBP/ACC), белки субстрата инсулинового рецептора/Серин/треонин-протеинкиназа 1 (IRs-1/Akt), киназы IκB/ингибиторы ядерного фактора κB/транскрипционный фактор NF-κB (IKK/IκB/NF-κB) у мышей с индуцированной патологией, а также улучшал состояние микрофлоры кишечника [19].

Таким образом, водяной орех проявляет антиоксидантный и гепатопротекторный эффект.

Гипогликемический эффект.

Плоды T. natans используются в Китае как народное средство против сахарного диабета [18]. Зарубежными учеными проведен ряд экспериментов с целью научного обоснования терапевтического эффекта растения.

Lu H. и соавтороами (Китай) показана гипогликемическая активность Trapa natans. В этом исследовании протестированы экстракты околоплодника растения как in vitro, так и in vivo. Эксперимент включал создание модели сахарного диабета 2 типа на мышах (путем однократной инъекцией стрептозотоцина), получавших диету с высоким содержанием жиров. Полученный этанольный экстракт околоплодника концентрировали, суспендировали в воде и последовательно фракционировали петролейным эфиром, этилацетатом и н-бутанолом. После четырехнедельного приема этилацетатный экстракт околоплодника Trapa natans (50 и 100 мг/кг массы тела) снижал уровень глюкозы в крови натощак, улучшал показатель пероральной толерантности к глюкозе и снижение резистентности к инсулину, а также нормализовал уровень липидов в сыворотке крови у мышей с сахарным диабетом 2 типа. Этилацетатная фракция околоплодника водяного ореха обладает наивысшей антидиабетической активностью. Эта фармацевтическая активность, возможно, опосредована нарушением абсорбции глюкозы в желудочно-кишечном тракте и стимуляцией чувствительности к инсулину. Экстракты околоплодника Trapa natans проявляли ингибирующую активность в отношении α-амилазы и α-глюкозидазы. Введение этилацетатного экстракта приводило к активации фосфорилирования серин/треонин-протеинкиназы 1 и белков субстрата инсулинового рецептора, что может привести к снижению резистентности к инсулину у мышей с сахарным диабетом 2 типа [18].

Индийскими учеными проведено исследование гипогликемического эффекта экстракта корня Trapa natans L. на крысах Wistar с сахарным диабетом, индуцированным стрептозоцином. Для получения экстракта высушенные крупноизмельченные корни экстрагировали этанолом (95% по объему) в аппарате Сокслета и сушили в вакууме при температуре 45°С в ротационном испарителе. Экстракт фракционировали с использованием петролейного эфира, хлороформа и метанола. Каждую фракцию сушили и хранили при 4°С. Глибенкламид использовали в качестве положительного контроля снижения уровня глюкозы в крови. Показано, что этанольный экстракт корней и его фракции, в особенности метанольная, обладают выраженным сахароснижающим эффектом. Также установлено, что экстракт, а также его фракции не вызывают усиления пероксидного окисления липидов и гепатотоксичности [13].

Компонентный ВЭЖХ-анализ показал, что этилацетатная фракция этанольного экстракта околоплодника богата фенольными соединениями, особенно гидролизуемыми дубильными веществами [18]. Гипогликемический эффект, возможно во многом обусловлен присутствием в экстракте галлотаннина (1,2,3,6-тетра-О-галлоил-β-D-глюкопиранозида) [19]. Высокое содержание фенолов обусловило также ингибирующую активность в отношении α-глюкозидазы и панкреатической липазы [3, 29]. Сахароснижающий эффект фенольных соединений T. natans (ряд гидролизуемых танинов, лигнанов, флавоноидов, норлигнанов) подтверждают и другие исследования. Их использование приводило к усилению активности поглощения глюкозы в мышечных трубочках [30].

Midori Yasuda и соавт. (Япония) проводили исследования полифенольных соединений из оболочки плодов рогульника (Trapa japonica) и оценивали их влияние на уровень глюкозы в эксперименте. Три гидролизуемых полифенола - эвгенин, 1,2,3,6-тетра-О-галлоил-β-d-глюкопираноза и трапаин - были преобладающими с содержанием в сухой массе 2,3 ± 0,0, 2,7 ± 0,1 и 1,2 ± 0,1 г/100 г, соответственно. Эти вещества проявляли ингибирующую активность в отношении α-амилазы (>80% при 0,15 мг/мл) и α-глюкозидазы. У мышей введение данных веществ (40 мг/кг) значительно снижало уровень глюкозы в крови и инсулина в сыворотке, что оценивалось с помощью теста на толерантность к углеводам [5].

В отчете Masao Jinno и соавторами (Япония) представлено первое успешное рандомизированное клиническое исследование лечения бесплодия с помощью снижения уровня конечных продуктов гликирования при применении экстракта оболочек плодов Trapa bispinosa Roxb. Конечные продукты гликирования накапливаются при инсулинорезистентности и старении, нарушают фолликулогенез и могут снижать рецептивность эндометрия. Экстракт высушенных оболочек плодов Trapa bispinosa Roxb. значительно ингибирует образование конечных продуктов гликирования in vitro и увеличивает количество живорождений у пожилых пациенток, использующих вспомогательные репродуктивные технологии. Кумулятивная частота живорождения среди пациенток, получающих экстракт (100 мг/день), составила 47 %, что значительно выше, чем в контрольной группе (16 %). Обе группы перед исследованием прошли 1 цикл традиционного лечения бесплодия; стимуляцию яичников, извлечение яйцеклеток, экстракорпорального оплодотворение/инъекции интрацитоплазматических сперматозоидов и переноса эмбрионов [24].

Эти результаты подтвердили потенциал использования данного растения в качестве пищевой добавки или лекарственного средства для лечения и профилактики сахарного диабета.

Противоопухолевая активность. Limei Wang и соавторы (Китай) определили, что оболочка плодов рогульника Trapa bispinosa обладает противоопухолевой активностью, возможно, благодаря высокому содержанию полифенолов. Результаты анализа CCK-8 показали, что 1,2,3,6-тетра-О-галлоил-β-D-глюкоза может значительно ингибировать пролиферацию клеток рака желудка SGC7901, и эффект был близок к эффекту 5-фторурацила. При дозе 200 мкг/мл и времени инкубации 48 ч клетки SGC7901 оставались в фазе G1, происходил апоптоз, повышалась внутриклеточная концентрация ионов кальция и снижался мембранный потенциал митохондрий. Секвенирование транскриптома показало, что дифференциально экспрессируемые гены были в основном обогащены сигнальным путем Р53, связанным с апоптозом. Результаты полимеразной цепной реакции в реальном времени и вестерн-блоттинга показали, что 1,2,3,6-тетра-О-галлоил-β-D-глюкоза может индуцировать апоптоз клеток SGC7901, повышая уровни экспрессии генов P21, PUMA, PERP и IGF-BP3, снижая экспрессию гена CyclinD, повышая уровни экспрессии цитохрома С, белка каспаза-3, каспаза-9 и снижая содержание белка BCL-2 [20].

Экстракты из стеблей T. quadrispinosa, полученные методом ультразвуковой ферментативной экстракции и содержащие наибольшее количество фенольных соединений, показали следующие значения IC50 против опухолевых клеток Hela, HepG-2 и U251: 160,4 ± 11,6 мкг/мл, 126,1 ± 10,8 мкг/мл и 178,3 ± 13,1 мкг/мл, соответственно. Обработка опухолевых клеток экстрактами T. quadrispinosa привела к появлению выраженных признаков ингибирования роста, включая уменьшение количества клеток и уменьшение их объема, увеличение количества клеток, находящихся в состоянии апоптоза. Фенольные экстракты из стеблей T. quadrispinosa обладали значительной противоопухолевой активностью, влияя на клеточную пролиферацию и выживаемость [15].

Экстракт ядер плодов рогульника Trapa natans продемонстрировал антипролиферативный потенциал при тестировании клеточной линии рака толстой кишки человека (Colo-205), клеточной линии протоковой эпителиальной опухоли молочной железы человека (T47D) и клеточной линии аденокарциномы молочной железы человека (MCF7), возможно, благодаря антиоксидантному действию полифенолов [16].

В исследовании Naheed Ahmad и соавторами рассматривается использование экстракта биоотходов Trapa natans для экологически чистого синтеза наночастиц серебра, золота и биметаллических композитов, которые могут быть эффективны для лечения рака. Au-Ag-наночастицы вызывали цитотоксичность в различных раковых клетках (HCT116, MDA-MB-231 и HeLa) при концентрации 200 мкг/мл. Раковые клетки, подвергшиеся воздействию Au-Ag-наночастиц, демонстрировали апоптотические признаки, такие как конденсация ядер, потеря мембранного потенциала митохондрий, расщепление каспазы-3 и поли-(АДФ-рибоза)-полимеразы. Обработка наночастицами приводила к гибели клетки HCT116 WT и p53-нокаутные клетки. Биметаллические наночастицы, полученные из экстракта кожуры Trapa, значительно увеличили образование активных форм кислорода, что эффективно запускало p53-независимый апоптоз в различных раковых клетках [31].

Антимикробная активность.

Ряд исследований доказывают антимикробную активность экстрактов листьев рогульника in vitro. Причем водный экстракт не проявляет антибактериальной активности, а ацетоновый экстракт показывает наивысшую степень эффективности. Так, установлено антибактериальное действие в отношении Pseudomonas aeruginosa, минимальная подавляющая концентрация составляла 313 мкг/мл. Эффект экстрактов был более выражен против грамположительных бактерий (минимальная ингибирующая концентрация (МИК) составляла <78–625 мкг/мл). Экстракты показали значительное влияние на Aspergillus strictus (МИК <78/156 мкг/мл). Применение метода газовой хроматографии и газовой хроматографии, совмещенной с масс-спектрометрией этилацетатного экстракта, выявило идентификацию 22 соединений, среди наиболее распространенных из которых сквален (20,2%), н-алканы и норлигнан - хинокирезинол. Такими методами T. natans изучали впервые. Известно, что сквален является тритерпеном и обладает антимикробной активностью, а хинокирезинол проявляет также антиоксидантную и антиатерогенную активность [11].

Другими исследователями также установлена противомикробная активность экстрактов листьев Trapa natans в отношении патогенной бактерии Pseudomonas aeruginosa. Установлено подавление выработки пиоцианина и эластазы и уменьшение зоны роста патогена ацетоновым и метанольным экстрактом листьев по сравнению с контрольными посевами P. aeruginosa. Этил-ацетатный экстракт не оказывал никакого эффекта. Биологически активные концентрации экстрактов не были токсичными в модельной системе рыбок данио-рерио. Экстракты, а также их основные компоненты, эллаговая и феруловая кислоты, продемонстрировали способность влиять на сигнальные пути P. aeruginosa [12].

Еще одним патогенным микроорганизмом, требующим поиска новых терапевтических стратегий, является метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA). Yu-Wei Chang и соавт. (Тайвань) показали, что теллимаграндин II, чистое соединение, выделенное из скорлупы плодов Trapa bispinosa, обладает антибактериальным действием против MRSA. Причем минимальная ингибирующая концентрациея составила 128 мкг/мл. Предположено, что теллимаграндин II может самостоятельно проявлять антистафилококковую активность, а в сочетании с низкими дозами антибиотиков оказывает синергетический эффект против патогенного микроорганизма. Более того, обнаружено, что вещество проявляет бактерицидную активность путем снижения экспрессии mecA и негативной регуляции пенициллин-связывающего белка PBP2a метициллин-резистентного золотистого стафилококка. Изображения, полученные с помощью трансмиссионной электронной микроскопии, подтвердили, что теллимаграндин II разрушал целостность клеточной стенки бактерии и приводил к потере содержимого цитоплазмы. Таким образом, показана возможность снизить эффективную дозу современных антибиотиков и преодолеть проблему лекарственно-устойчивых изолятов S. aureus [25].

Б.Р. Кулуевым и соавторами показано, что экстракты кожуры плода рогульника (спиртовой, гексановый, пептидный) обладают антибактериальной активностью. В то же время экстракт семян водяного ореха такой антибактериальной активностью не обладал [7, 26].

Из плодов Trapa natans выделен и очищен противогрибковый растительный пептид с молекулярной массой 1230 Да и назван Tn-AFP1. Определение аминокислотной последовательности этого пептида с помощью тандемной масс-спектрометрии показало, что он содержит одиннадцать аминокислотных остатков. Очищенный Tn-AFP1 продемонстрировал ингибирование роста Candida тропических растений in vitro, нарушал образование биопленок в зависимости от концентрации. Он также показал снижение экспрессии генов MDR1 (кодирует эффлюксный переносчик, который способен обеспечивать устойчивость к флуконазолу) и ERG11 (кодирует фермент-мишень азолов, точечные мутации в котором могут являться причиной резистентности к флуконазолу) при анализе ПЦР в реальном времени. Молекулярное моделирование in silico предсказало структуру Tn-AFP1 как одинарного клубка, имеющего дисульфидную связь. Характеристика Tn-AFP1 может способствовать разработке новых производных данного пептида, обладающих антимикотическим действием [32].

Все приведенные исследования демонстрируют антимикробный потенциал Trapa natans против P. aeruginosa, метициллин-резистентного золотистого стафилококка, патогенных видов грибов рода Candida и подтверждают возможность применения этого растения против микробных инфекций.

Антиоксидантная и иммуностимулирующая активность.

Показана выраженная антиоксидантная активность околоплодника рогульника [21, 3, 22]. Антиокисидантную активность растения связывают с наличием в химическом составе полифенолов и полисахаридов. Причем антиоксидантная активность полифенолов водяного ореха была значительно выше, чем у аскорбиновой кислоты, использованной в качестве положительного контроля. Результаты также показали, что полифенолы околоплодника, содержащие гексагидрокси-дифенильные группы, такие как ноботанин D, эвгениин и трапаин, а также полифенолы с более высоким содержанием галловой кислоты, обладают наиболее выраженными антиоксидантными свойствами. Активность неочищенных полифенолов рогульника относительно 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH-радикалов) составила 7,21 ± 0,39 мкмоль ТЕ/г [21]. Результаты исследований Yon-Suk Kim и соавт. (Республиа Корея) также показали, что антиоксидантная активность экстрактов околоплодника Trapa japonica выше, чем у витамина С. Антиоксидантные свойства экстрактов оценивались с помощью нескольких биохимических анализов: 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH), алкильных радикалов, гидроксильных радикалов, восстановительной антиоксидантной силы железа (FRAP), активности 2,2-азинобис(3-этилбензтиазолин)-6-сульфоновой кислоты (ABTS) и емкости поглощения кислородных радикалов (ORAC). Предположено, что экстракты околоплодника T. japonica обладают антиоксидантными свойствами благодаря своей способности предотвращать токсичность, вызванную бутилгидропероксидом, что повышает жизнеспособность клеток, снижает продукцию реактивных форм кислорода, подавляет окислительное повреждение и дисфункцию митохондрий. Таким образом, на основании полученных результатов можно предположить, что экстракты околоплодника T. japonica обладают потенциалом защиты печени от бутилгидропероксид-индуцированного повреждения клеток и могут рассматриваться как потенциальный функциональный продукт питания [33].

Водный экстракт оболочки плодов Trapa taiwanensis Nakai был подвергнут анализу на α,α-дифенил-β-пикрилгидразильную активность, восстановительную силу, антиоксидантную способность, эквивалентную Тролоксу. Все исследования показали, что водный экстракт Trapa taiwanensis Nakai является мощным антиоксидантом, возможно, благодаря наличию большого количества галловой и эллаговой кислот [27]. Значения концентрации полумаксимального ингибирования IC50 водного экстракта оболочки плодов Trapa natans для различных моделей антиоксидантов составили: 128,86 мкг/мл - для радикалов DPPH, 97,65 мкг/мл - для O2^•-, 148,32 мкг/мл - для H₂O₂ и 123,01 мкг/мл - для NO [22].

Полисахариды водяного ореха также могут быть исследованы как потенциальные антиоксиданты для использования в медицине или функциональных продуктах питания. Показано, что полисахариды из стеблей Trapa quadrispinosa., полученные с помощью ультразвуковой экстракции, продемонстрировали высокую активность в нейтрализации радикалов 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила, 2,2-азинобис(3-этилбензтиазолин)-6-сульфоновой кислоты (ABTS) и значительную общую антиоксидантную емкость [14].

Показано, что двухфазная ферментация скорлупы плодов Trapa bispinosa с использованием грибов-трутовиков Ganoderma sinense изменяет состав и структуру полисахаридов, а также состав спиртового экстракта, что может повысить иммуномодулирующую и антиоксидантную активность продуктов. Оптимальные условия ферментации следующие: продолжительность 2 дня, температура 14°C и влажность 77%. При таких условиях наблюдался максимальный выход экстракта и скорость удаления свободных радикалов DPPH. Повышенная активность может быть объяснена изменениями в структуре полисахаридов и компонентов спиртового экстракта. Спиртовые экстракты до и после ферментации были проанализированы на наличие полифенолов и флавоноидов, с использованием ультраэффективной жидкостной хроматографии - квадрупольной масс-спектрометрии с тандемным временем прохождения. Для сравнения иммуностимулирующей способности полисахаридов и антиоксидантной активности экстрактов использовались мышиные макрофаги (RAW 264,7). Спиртовой экстракт, полученный из скорлупы после ферментации, продемонстрировал более высокую антиоксидантную активность, причем его действие связано с Nrf2/Keap1-ARE-путем [23].

Полисахариды из скорлупы после ферментации с использованием грибов-трутовиков Ganoderma sinense, способствовали увеличению секреции клетками мышиных макрофаков NO, индуцибельной синтазы оксида азота, интерлейкина-2, интерлейкина-10 и TNF-α по сравнению с полисахаридами, очищенными до ферментации. Таким образом, полисахариды продемонстрировали повышенную иммуностимулирующую способность, их действие было связано с NF-κB-путем [23].

Изучено защитное действие водных и метанольных экстрактов плодов Trapa bispinosa на клеточную линию нейробластомы (NB-41), обработанную перекисью водорода (H₂O₂). Анализировали жизнеспособность клеток, уровень оксида азота (NO), мРНК и белковые профили и сравнивали с контрольными клетками. Показан защитный эффект экстракта на нейрональные клеточные линии через модуляцию активности нейрональной синтазы оксида азота (nNOS) [34].

Результаты исследования Hidetoshi Ishida и соавт. (Япония) свидетельствуют о противокатарактальном и антиоксидантном действии комплекса лютеина и экстракта водяного ореха (Trapa bispinosa Roxb.) при экспериментальной катаракте у крыс. Наиболее значимыми факторами являются максимальное воздействие на хрусталик глаза стрессовых факторов окружающей среды, включая окислительную и гликативную нагрузку. Прием антиоксидантных и антигликативных добавок, таких как лютеин и экстракта водяного ореха, может снизить риск прогрессирования катаракты. Уровни мРНК антиоксидантных белков, пероксиредоксина 6 и каталазы исследовали с помощью количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени. По сравнению с контрольной группой помутнение хрусталика у крыс с катарактой, получавших пищевую добавку, было менее выражено во всех экспериментах. Уровни экспрессии мРНК пероксиредоксина 6 и каталазы в эпителиальных клетках хрусталика крыс с катарактой и аналогичных культивированных клетках человека увеличились после введения лютеина и экстракта водяного ореха. Таким образом, добавка лютеин+экстракт водяного ореха может быть полезна для замедления прогрессирования катаракты [35].

D.B. Ambikar и соавторы (Индия) продемонстрировали антиоксидантный эффект спиртового экстракта T. bispinosa в мозге самок мышей-альбиносов на фоне индуцированного оксидативного сресса. Оксидативный стресс вызывался обработкой 5% раствором D-галактозы в течение 15 дней, что приводило к усилению флуоресценции, перекисного окисления липидов и снижению уровня антиоксидантных ферментов (глутатионпероксидазы и каталазы), в коре головного мозга. После обработки водно-спиртовым экстрактом T. bispinosa (500 мг/кг) наблюдалось снижение уровня флуоресценции в коре головного мозга, подавление пероксидного окисления липидов и восстанавление активности глутатионпероксидазы и каталазы в коре головного мозга по сравнению с контрольной группой с ускоренным старением. Экстракт оказался эффективным антиоксидантным средством, способным в определенной степени обратить вспять вызванные D-галактозой изменения старения, обусловленные окислительным повреждением [36].

Противовоспалительная активность.

Обнаружено, что хлороформная фракция этанольного экстракта перикарпа Trapa japonica ингибировала индуцированную липополисахаридом выработку оксида азота NO и внутриклеточных активных форм кислорода в клетках макрофагов RAW264.7. Кроме того, экспрессия генов циклооксигеназы-2 и индуцибельной синтазы оксида азота была снижена, что показано методом вестерн-блоттинга. Результаты исследований Kim Y.-S. и соавт. свидетельствуют о том, что хлороформная фракция оказывает противовоспалительное действие, снижая экспрессию генов циклооксигеназы-2 и индуцибельной синтазы оксида азота путем ингибирования MAPK (митоген-активируемой протеинкиназы) и NF-κB (ядерного фактора «каппа-би») - сигнализации [37].

Также оценено влияние экстракта на острое повреждение легких, вызванное липополисахаридом. Результаты показали, что экстракт ингибировал липрполисахарид-индуцированную продукцию TNF-α и интерлейкина-6 дозозависимым образом. Также было замечено, что ослабление индуцированных гистопатологических изменений в легких. Таким образом, защитный эффект хлороформной фракции этанольного экстракта на липополисахарид-индуцированное острое повреждение легких у мышей может быть связан с подавлением чрезмерной воспалительной реакции в легочной ткани [37].

Показано, что в клетках мышиных макрофагов 264,7, обработанных неочищенными полисахаридами, выделенными из стеблей растения Trapa quadrispinosa, значительно подавлены процессы высвобождения оксида азота NO, фактора некроза опухоли-α TNF-α и интерлейкина-6, а также снижен уровень экспрессии их матричной РНК [38].

Применение в косметологии и трихологии.

Экономический рост и увеличение продолжительности жизни повысили интерес к физической красоте, в связи с чем по всему миру проводятся исследования по оценке антивозрастных и оздоровительных свойств биоактивных веществ. Японскими учеными изучалась возможность применения околоплодника водяного ореха Trapa natans в качестве косметического средства с омолаживающим эффектом, обусловленным содержанием полифенолов, выделенных из спиртового экстракта. Гидролизуемые полифенолы в составе проявили высокую антиоксидантную и антигликационную активность. Кроме того, были обнаружены ингибиторы гиалуронидазы, эластазы и коллагеназы. В частности, эвгенин и трапаин, которые содержат большое количество остатков галловой кислоты и гексагидрокси-дифенильную группу, проявили высокую ингибирующую активность в отношении вышеуказанных ферментов. Таким образом, полифенолы, содержащиеся в Trapa natans, могут оказывать омолаживающее действие [21].

Растворимые фракции ферментированного экстракта плодов Trapa japonica стимулируют синтез коллагена через TGF-β1/GSK-3β/β-катениновый путь в клетках дермальных фибробластов человека, что показывает возможность их использования в косметологии [39].

Gun He Nam и соавт. (Южная Корея) выделили биоактивный пептид AC2 из плодов Trapa japonica. Для выделения пептида использовались различные экспериментальные методы, такие как ферментация бактериями р. Bacillus и жидкостная хроматография. Обнаружено, что он перспективен для воздействия на клетки дермальных сосочков человека. Известно, что дигидротестостерон вызывает стресс у клеток дермальных сосочков человека и является одной из основных причин выпадения волос, обусловленных гормонами и факторами окружающей среды. Пептид AC2 защищает клетки дермальных сосочков человека, обработанные дигидротестостероном, подавляя аутофагию и апоптоз. Кроме того, Gun He Nam и соавт. синтезировали пептид AC2 в качестве альтернативы дорогостоящим и сложным процедурам выделения и очистки. Показано сходство эффектов синтетического пептида AC2 с эффектами выделенного и очищенного пептида AC2. Растущая роль пептида AC2 является важной проблемой и играет ключевую роль в новом подходе к клеточной терапии облысения [40, 41].

Рогульник как нетрадиционный источник крахмала

Внастоящее время основное вниманиеуделяетсявыявлениюнетрадиционныхисточниковкрахмаласразличнымисвойствамидлярасширенияпромышленногоприменения, в том числе в фармации.Поискальтернативныхисточниковкрахмаласразличнымисвойствамиявляется актуальной задачей [42].

Возможность получения композитных пленок на основе наночастиц крахмала Trapa bispinosa исследованы индийскими учеными Chandni Dularia и соавт. Съедобные пищевые пленки и покрытия помогают увеличить срок хранения продуктов, нетоксичны и биоразлагаемы, что помогает ограничить загрязнение окружающей среды. Нанокрахмал был получен методом кислотного гидролиза с выходом 27,5%. Оценивали толщину, влагосодержание, скорость паропропускания, водорастворимость, прочность на разрыв пленок из нативного крахмала и нанокрахмальных композитов. Морфологическое и поверхностное исследование нативного крахмала и наночастиц крахмала показало, что поверхность нативного крахмала была овальной, эллипсоидной и гладкой без трещин, в то время как поверхность наночастиц крахмала имела неправильную форму с трещинами. Включение нанокрахмала приводит к увеличению толщины и прочности на разрыв, в то время как содержание влаги, скорость пропускания водяного пара и растворимость пленок уменьшаются, что является существенными характеристиками качественной упаковки.

Крахмал, полученный из водяного ореха, может быть использован как потенциальное связующее вещество в фармацевтической промышленности [43].

Заключение

Изучение возможностей применения рогульника выявило разносторонность использования растения в медицинской и фармацевтической практике.

Водяной орех проявляет различные виды активности, такие как антиоксидантное, гепатопротекторное, противовоспалительное, противораковое, противогрибковое, антибактериальное действие. Значительное количество исследований доказывают гипогликемическую активность различных частей растения и возможность использования как пищевой добавки для естественной терапии гипергликемии или лекарственного средства при сахарном диабете. С помощью снижения уровня конечных продуктов гликирования при применении экстракта оболочек плодов чилима представлен потенциал растения в лечении бесплодия. Антипролиферативный эффект растения ряд исследователей связывают с фенольными соединениями. Показана эффективность экстрактов и выделенных групп веществ из различных частей рогульника против рака толстой кишки, опухоли молочной железы, раковой опухоли шейки матки, гепатоцеллюлярной карциномы человека, аденокарциномы желудка, глиомы.

Таким образом, рогульник является перспективным лекарственным растением, требующим дальнейшего изучения его химического состава, фармакологических свойств и внедрения в научную медицину.

About the authors

Elena V. Mikhailova

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Author for correspondence.
Email: milenok2007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1862-065X

PhD (Biology), Associate Professor of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, 394036 Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

Sergey S. Popov

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Email: popov-endo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4438-9201

Grand PhD (Medical sciences), associate professor, Head of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, 394036 Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

Tatyana A. Bredikhina

Voronezh State Medical University named after N.N. Burdenko

Email: bredichina-tat@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2300-0313

PhD (Pharmacy), Associate Professor of the Department of Organization of Pharmaceutical Business, Clinical Pharmacy and Pharmacognosy

Russian Federation, 394036 Russia, Voronezh, 10 Studencheskaya St.

References

Supplementary files