Среди полифенольных соединений растительного происхождения и гетероциклических соединений, полученных путем направленного синтеза, обладающих высокой антиоксидантной активностью, присутствуют субстанции с выраженным потенциалом цитопротекторного действия. Установление цитопротекторной активности у соединения с антиоксидантной активностью, при наличии приемлемого уровня безопасности, может стать основой создания биологически активной пищевой добавки (БАД) для вспомогательной терапии заболеваний, сопровождающихся оксидативным стрессом и цитолизом.

Предварительно, в ходе выполнения скрининговых работ, авторами проекта была установлена высокая антиоксидантная активность для концентрата полифенолов винограда Каберне Совиньон казахстанской селекции и синтетических гетероциклических соединений на основе 3-аминопиридин-2(lH)-она. В настоящем проекте планируется установить, есть ли у данных антиоксидантов цитопротекторная активность и определить степень её выраженности.

Актуальность

Серьезные возраст-ассоциированные патологии, такие как рак, старение и воспаление, сопровождаются повреждением биологических мембран, что вызывает гиперпродукцию активных форм свободных радикалов, приводящую к перекисному окислению липидов. Окислительный стресс также играет важную роль в патогенезе других дегенеративных состояний, таких как аутоиммунные и воспалительные заболевания (например, ишемия и ревматоидный артрит), рак, сахарный диабет и атеросклероз.

Вышеописанные положения относительно роли окислительного стресса в патогенезе хронических возраст-ассоциированных болезней послужили теоретическим обоснованием попыток использования для профилактики и лечения различных природных и синтетических антиоксидантов.

Логично предполагать, что связывание свободных радикалов может предупреждать или уменьшать повреждения биологических мембран и тем самым оказывать цитопротекторное действие. Цитопротекторный эффект предположительно может тормозить развитие возраст-ассоциированных заболеваний, связанных с оксидативным стрессом.

Основная гипотеза проекта сводиться к предположению, что среди обладающих антиоксидантной активностью растительных полифенольных экстрактов и/или среди гетероциклических производных, полученных путем направленного синтеза и также обладающих относительно высокой антиоксидантной активностью, можно обнаружить субстанции с выраженным цитопротекторным эффектом.

Цель

Определить наличие цитопротекторного потенциала у биологически активных соединений с ранее установленной высокой антиоксидантной активностью.

Ожидаемые результаты

В ходе реализации проекта впервые планируется получить оценку цитопротекторного потенциала оригинальных субстанций (экстракт полифенолов винограда и синтетическое гетероциклическое соединение) с высокой антиоксидантной активностью.

Доказательство наличия у соединения/соединений цитопротекторного потенциала и приемлемого уровня безопасности позволит начать разработку БАД для коррекции патологических состояний, сопровождающихся оксидативным стрессом, возраст-ассоциированных заболеваний, в первую очередь.

Распространение результатов работы по проекту предполагается провести путём публикации основных результатов в отечественных и зарубежных научных журналах, выступлений на научных конференциях.

Социально-экономический эффект заключается в возможности создания новых средств или биологически активных добавок для фармакологической коррекции возраст-ассоциированной патологии, что положительным образом скажется на общем развитии биомедицинской науки в Казахстане.

Наиболее перспективные антиоксиданты будут рекомендованы для углубленных фармакологических испытаний с целью дальнейшего их внедрения в практическую медицину. В качестве целевых потребителей полученных результатов можно указать систему здравоохранения, в частности область фармакотерапии, поскольку эти результаты могут быть использованы при разработке новых лекарственных средств и биологически активных добавок.

Руководитель проекта

Гуляев Александр Евгеньевич, профессор, доктор медицинских наук, Web of Science ResearcherID AAR-7030-2020, Scopus AuthorID 57188714393

Члены исследовательской группы

Серғазы Шыңғыс Дәулетханұлы, PhD в области фармакологии, Author ID в Scopus https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57053283300, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/AAR-6438-2020, ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-6030-620X

Публикации и охранные документы по теме проекта

1. Yessenkyzy A.; Saliev T.; Zhanaliyeva M.; Masoud A.-R.; Umbayev B.; Sergazy S.; Krivykh E.; Gulyayev A.; Nurgozhin T. Polyphenols as caloric-restriction mimetics and autophagy inducers in aging research // Nutrients. – 2020. – Vol. 12(5). https://doi.org/10.3390/nu12051344 IF (2019)=4,546 (Q1)
2. Kozhakhmetov S., Babenko D., Nurgaziyev M., Tuyakova A., Nurgozhina A., Muhanbetganov N., Chulenbayeva L., Sergazy S., Gulyayev A., Saliev T., Kushugulova A. The combination of mare’s milk and grape polyphenol extract for treatment of dysbiosis induced by dextran sulfate sodium // Biodiversitas. – 2020. – Vol. 21, №5. – 2275-2280. DOI: 10.13057/biodiv/d210558 (Q4)
3. Sergazy S., Gulyayev A., Dudikova G., Chulenbayeva L., Nurgaziyev M., Krivyh E., Nurgozhina A., Ziyat A., Tritek V., Kozhakhmetov S., Kushugulova, A. Comparison of phenolic content in cabernet sauvignon and saperavi wines // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. – 2019. – Vol. 9(3), 557–561. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2019/20.9.3.557-561 (Q4)
4. Kayukova L.A., Uzakova А.B., Baitursunova G.P., Dusembaeva G.Т., Shulgau Z.Т., Gulyayev A.Ye., Sergazy Sh.D. Inhibition of α-amylase and α-glucosidase by new b-aminopropionamidoxime derivatives // Pharmaceutical Chemistry Journal, Vol. 53, No. 2, May, 2019. IF (2017)= 0,679 (Q3) DOI: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2019-53-2-37-41
5. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. IF (2017)=0,336 (Q3) DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233
6. Berikkhanova K., Omarbaev R., Gulyayev A., Shulgau Z., Ibrasheva D., Adilgozhina G., Sergazy S., Zhumadilov Z., Askarova S. Red blood cell ghosts as promising drug carriers to target wound infections // Medical Engineering and Physics. – Vol. 38(9). – 2016. – P. 877-884. IF (2015) = 1.619 (Q2) doi:10.1016/j.medengphy.2016.02.014. Epub 2016 Apr 6.
7. Belova E.A., Tritek V.S., Shul’gau Z.T., Gulyaev A.E., Kovalenko L.V., Botirov E.Kh. Phenolic compounds from berries of three Vaccinium species // Chemistry of Natural Compounds. – 2016. – Vol. 52, № 2. – P. 329-330. IF (2015) = 0.47 (Q3) doi: 10.1007/s10600-016-1633-4.
8. Шульгау З.Т., Гуляев А.Е., Серғазы Ш.Д., Дудикова Г.Н., Нургожин Т.С., Рязанов В.В., Кадыров Ж.Н. Жидкий безспиртовой пищевой концентрат полифенолов из винограда красных сортов // Патент РК на изобретение № 33342.
9. Каюкова Л.А.; Пралиев К.Д.; Дюсембаева Г.Т.; Гуляев А.Е.; Шульгау З.Т.; Сергазы Ш.Д.; Нургожин Т.С. Применение гидрохлорида О-пара- толуоил-β-(морфолин-1-ил)пропиоамидоксима в качестве противодиабетического средства // Патент РК на изобретение № 32421.
10. Sergazy S., Shulgau Z., Fedotovskikh G., Chulenbayeva L., Nurgozhina A., Nurgaziyev M., Krivyh E., Kamyshanskiy Ye., Kushugulova A., Gulyayev A., Aljofan M. Cardioprotective effect of grape polyphenol extract against doxorubicin inducedcardiotoxicity // Scientific Reports (2020) 10:14720 IF (2019)=3,998 (Q1). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-71827-9
11. Nurgozhin T., Sergazy S., Adilgozhina G., Gulyayev A., Shulgau Z., Abuova G., Tritek V., Saparov A. Hepato- and Nephroprotective Effects of the Polyphenol Concentrate From Cabernet Sauvignon Grape Varieties Cultivated in Kazakhstan in the Experimental Model Of CCL4-Induced Toxicity // International Journal of Toxicological and Pharmacological Research. – 2017. – 9(3). – P. 179-188. IF (2015)=0,49
12. Kulakov I.V., Matsukevich M.V., Shulgau Z.T., Sergazy Sh., Seilkhanov T.M., Puzari A., Fisyuk A.S. Synthesis and antiradical activity of 4-aryl(hetaryl)-substituted 3-aminopyridin-2(1Н)-ones // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2015. – 51(11/12). – P. 991–996. IF (2015)=0.815 (Q3) https://doi.org/10.1007/s10593-016-1809-7
13. Kayukova L.A., Uzakova А.B., Baitursunova G.P., Dusembaeva G.Т., Shulgau Z.Т., Gulyayev A.Ye., Sergazy Sh.D. Inhibition of α-amylase and α-glucosidase by new b-aminopropionamidoxime derivatives // Pharmaceutical Chemistry Journal, Vol. 53, No. 2, May, 2019. IF (2017)= 0,679 (Q3) DOI: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2019-53-2-37-41
14. Каюкова Л.А.; Пралиев К.Д.; Дюсембаева Г.Т.; Гуляев А.Е.; Шульгау З.Т.; Сергазы Ш.Д.; Нургожин Т.С. Применение гидрохлорида О-пара- толуоил-β-(морфолин-1-ил)пропиоамидоксима в качестве противодиабетического средства // Патент РК на изобретение № 32421.
15. Шульгау З.Т., Сергазы Ш.Д., Криворучко Т.Н., Сагиндыкова Б.А., Гуляев А.Е. Определение гепатопротекторных свойств РНК-препарата RN-13 на модели острого тетрахлорметанового гепатита в эксперименте // Georgian Medical News. – 2017. – № 4 (265). – С. 86–91. DOI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28574392 PMID: 28574392 IF (2015)=0,13

Достигнутые результаты

2021 год

Определена способность концентрата полифенолов винограда инактивировать свободный хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (DPPH) и 2,2’-азинобис(3-этилбензотиазолин-6-сульфоновой кислоты) (катион-радикал ABTS⁺). Для концентрата полифенолов винограда «тролоксовый эквивалент антиоксидантной эффективности» – TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity), определяющий количество тролокса в ммоль/л (мМ), которое «тушит» ABTS•+ с той же эффективностью, как и 1 мМ анализируемого соединения, составил 5,27±0,04 ммоль/л.

Из 12 новых производных 3-аминопиридин-2(lH)-она в ABTS тесте и DPPH тесте впервые установлена выраженная антирадикальная активность у двух производных КИП-96, КИП-138 и бис-биарилгидразона KAO-20.

На культуре клеток в отношении концентрата полифенолов винограда установлено отсутствии цитотоксичности и некоторое увеличение жизнеспособность клеток, что можно расценивать как проявление цитопротекторного эффекта концентрата полифенолов винограда.

При инкубации клеток с соединениями КИП-96, KИП-138 и КАО-20 выявлена способность этих соединений повышать жизнеспособность клеток линии MCF-7. Эти результаты дают нам основания предполагать наличие цитопротекторного потенциала у ряда производных 3-аминопиридин-2(lH)-она и и бис-биарилгидразона.

Проведенное исследование цитопротекторной способности концентрата полифенолов винограда (разведение 1:10; 1:100) и производных 3-аминопиридин-2(lH)-она (KИП-96 и KИП-138), бис-биарилгидразона КАО-20 в МТТ-тесте на клеточной культуре in vitro в условиях генерируемого оксидативного стресса, вызванного введением в тест-систему перекиси водорода подтвердило наличие у исследуемых субстанций высокого протекторного действия.

Еще одним свидетельством наличия у полифенолов винограда и производных 3-аминопиридин-2(lH)-она (KИП-96 и KИП-138) и бис-биарилгидразона (КАО-20) является установленное нами защитное в отношении жизнеспособности клеток при введении в инкубационную систему цитостатика доксорубицин. Исследуемые соединения препятствуют реализации цитотоксического действия доксорубицина и позволяют не снижаться жизнеспособности клеток в экстремальной ситуации.

Для избранных субстанций (концентрат полифенолов красного сорта винограда Каберне Совиньон казахстанской селекции в виде БАД «Qaynar» и производное 3-аминопиридин-2(lH)-она (КИП-138) проведено стандартное токсикологическое исследование безопасности. Установлена низкая токсичность данной субстанции и высокая степень безопасности для человека.

Публикации и охранные документы

Stalinskaya,AL; Shulgau,ZT; Sergazy, SD; Gulyaev, AE; Turdybekov,DM; Turdybekov, KM ; Kulakov, IV. Synthesis, Structure, and Biological Activity of N-p-(Dimethylamino)-N ‘-(p-dimethylaminobenzylidene)-N,N »-diphenylbenzohydrazonohydrazide // RUSSIAN JOURNAL OF GENERAL CHEMISTRY. – 2022. Vol. 92. Issue.2. P.147-153 .DOI10.1134/S1070363222020025