Цитогенетическое исследование антимутагенного потенциала настоев лекарственных растений Matricаria chamomilla L. и Achillea millefolium L. семейства Asteraceae

Авторы

  • S. Zh. Kolumbayeva Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
  • A. V. Lovinskaya Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
  • A. I. Iliyassova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
  • A. T. Adybayeva Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан
  • S. K. Abilev Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН, Российская Федерация, Москва

DOI:

https://doi.org/10.26577/eb-2019-4-b5

Аннотация

В связи с увеличением экологически опасных факторов в окружающей среде становится актуальным поиск эффективных протекторов природного происхождения для коррекции токсических и генетических эффектов, индуцируемых ксенобиотиками.  С помощью теста по учету хромосомных аберраций в клетках корневой зародышевой меристемы семян ячменя были изучены мутагенная и антимутагенная активности настоев ромашки аптечной (Matricaria chamomilla) и тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium). Исследуемые настои при различных способах приготовления (концентрированный, разбавленный и фито-чай) не проявили мутагенной активности. Частота структурных мутаций была на уровне негативного контроля (вода). Установлена способность настоев ромашки аптечной и тысячелистника обыкновенного модифицировать индуцированный мутагенез в сторону его снижения. При совместной прямой и обратной обработке семян разбавленными настоями и фито-чаем лекарственных растений и мутагеном метилметансульфонатом (ММС, положительный контроль) наблюдалось статистически значимое снижение уровня ММС-индуцированного мутагенеза (p<0,05). При этом уровень ингибирования мутационного процесса зависел от последовательности воздействия настоев и мутагена, а также вида настоя.  Эффективность антимутагенного действия изучаемых настоев оценивали по редукционному фактору. Редукционный фактор у настоя разбавленного ромашки и чая ромашки составил соответственно 67,0% и 62,0%, что свидетельствует о способности ингибировать настоями из Matricаria chamomilla ММС-индуцированный мутагенез более чем на 60%. Полученные результаты указывают на сильный антимутагенный эффект, дающий разбавленными настоями ромашки аптечной.  Величина редукционного фактора у тысячелистника обыкновенного свидетельствует о способности настоев из Achillea millefolium ингибировать ММС-индуцированный мутагенез на 40-50% при предварительном до ММС воздействии на семена ячменя. Редукционный фактор при последующим после ММС воздействии настоев составил 45-50%. Полученные результаты свидетельствуют о наличии антимутагенной активности у настоев ромашки аптечной и тысячелистника обыкновенного, обусловленной наличием биологически активных веществ различной природы в растениях этих видов.

Ключевые слова: биологически активные вещества, лекарственные растения, мутагенез, антимутагенная активность, хромосомные аберрации.

Библиографические ссылки

1. Абилев С.К. Мутагенез с основами генотоксикологии: учебное пособие / С.К. Абилев, В.М. Глазер. – М.; СПб.: Нестор-История, 2015. – 304 с.
2. Мухаметжанова З.Т. Современное состояние проблемы загрязнения окружающей среды // Гигиена труда и медицинская экология. - 2017. – Т. 55, №2. – C. 11 - 20.
3. Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J.C. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects // Environment International. – 2013. - Vol. 60. - P. 71–80
4. Carpenter D.O., Bushkin-Bedient Sh. Exposure to Chemicals and Radiation During Childhood and Risk for Cancer Later in Life // Journal of Adolescent Health. – 2013. – Vol. 52. – Р. S21-S29.
5. Lovinskaya A.V., Kolumbayeva S.Zh., Shalakhmetova T.M., Marsova M.V., Abilev S.K. Antigenotoxic Activity of Biologically Active Substances from Inula britannica and Limonium gmelini // Russian Journal of Genetics. – 2017. - Vol. 53, No. 12. – Р. 1311–1319.
6. Дурнев А.Д. Методические аспекты исследований по модификации химического мутагенеза // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2008. - Т. 146, № 9. - С. 281-287.
7. Uzun F., Kalender S., Durak D., Demir F., Kalender Y. Malathion-induced testicular toxicity in male rats and the protective effect of vitamins C and E // Food and Chemical Toxicology. - 2009. - Vol. 47, № 8. - P. 1903-1908.
8. Słoczyńska K., Powroźnik B., Pękala E., Waszkielewicz A.M. Antimutagenic compounds and their possible mechanisms of action // J Appl Genetics. - 2014. - Vol. 55, № 2. - P. 273–285.
9. Chen K.-H., Wang, K.-J., WangK.-M., Angelia M.-A. Applying Particle Swarm Optimization-Based Decision Tree Classifier for Cancer Classification on Gene Expression Data // Applied Soft Computing. - 2014. – Vol. 24. – Р. 773-780
10. Колумбаева С.Ж., Ловинская А.В., Жусупова А.И., Рахимжанова А.А., Илиясова А.И., Муратова А.Т. Токсическая и мутагенная активность биологически активных веществ из растений Limonium gmelinii семейства Plumbaginaceae (= Limoniaceae Lincz.) // Вестник КазНУ. Серия биологическая. - 2016. - Т. 66, № 1. - С. 144-153.
11. Лосева И.В. Сырьевая база лекарственных растений Казахстана и ее рациональное использование: Учебно-методическое пособие. – Караганда. - 2008. - 110 с.
12. Жусупова Г.Е., Абилов Ж.А., Абдраимова Ж.А., Гадецкая А.В., Кожамкулова Ж.А., Сейлгазы М., Айбулатова С.В., Шынгысбаева М. Стандартизация, биологическая активность и применение лекарственных средств, полученных на основе растений Limonium gmelinii // Вестник КазНУ. Серия химическая. – 2012. – Т. 64, №1. – С. 257-261.
13. Нестерова С.Г., Инелова З.А., Ерубаева Г.К., Запарина Е.Г., Сeйткадыр К.А. Материалы к оценке разнообразия семейства Caryophyllaceae Juss Заилийского Алатау // Вестник КазНУ. Серия биологическая. – 2016. – Т. 68, №3. – С. 16-23.
14. Lakshman H., Yeasmin T., Gabriel K. Herbs of Asteraceae and their ethano medicinal uses in dermatological problems // Journal of Bio-Science. – 2016. – Vol.22. – P. 127-129.
15. Georgieva M., Gecheff K. Molecular Cytogenetic Characterizationofa New Reconstructed Barley Karyotype // Biotechnology & Biotechnological Equipment. – 2013. - Vol. 27, № 1. - P. 3577-3582.
16. Sharifi H., Minaie M.B., Qasemzadeh M.J., Ataei N., Gharehbeglou M., Heydari M. Topical use of Matricaria recutita L (Chamomile) Oil in the Treatment of Monosymptomatic Enuresis in Children: A Double-Blind Randomized Controlled Trial // J Evid Based Complementary Altern Med. – 2017. – Vol. 22, № 1. – P. 12-17
17. Hashempur M.H., Lari Z.N., Ghoreishi P.S., Daneshfard B., Ghasemi M.S., Homayouni K., Zargaran A. A pilot randomized double-blind placebo-controlled trial on topical chamomile (Matricaria chamomilla L.) oil for severe carpal tunnel syndrome // Complement Ther Clin Pract. – 2015. – Vol. 21, № 4. – P. 223-228
18. Покровская И.С., Мазова О.В., Апыхтин Н.Н., Племенков В.В. Хемотаксономия тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium l) // Химия растительного сырья. - 2009. - №3. – С. 85-88.
19. Oshida K., Iwanaga E., Miyamoto K., Miyamoto Y. Comet assay in murine bone-marrow cell line (FDC-P2) // Toxicol. in Vitro. - 2010. - Vol. 24, N 3. - P1039-1044.
20. Smirnikhina S.A., Strelnikov V.V., Voronina E.S., Tanas A.S., Lavrov A.V. Mutagen influence with different mechanisms of action on DNA global methylation in human whole-blood lymphocytes in vitro // Russian journal of genetics. – 2013. - Vol.49, №7. – Р. 765-770
21. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. – М.: Агропромиздат, 1988. – 271 с.
22. Даев Е.В., Дукельская А.В., Барабанова Л.В. Цитогенетические методы индикации экологической напряженности в водных и наземных биосистемах // Экологическая генетика. – 2014. – Т.12, №2. – С. 3-12.
23. Ramachandran S., Prasad N.R. Effect of ursolic acid, a triterpenoid antioxidant, on ultraviolet-B radiation-induced cytotoxicity, lipid peroxidation and DNA damage in human lymphocyte // J. Chem Biol Interact. – 2008. – Vol. 176. – P. 99–107.
24. Дурнев А.Д. Антимутагенез и антимутагены // Физиология человека. -2018. – Т. 44, №3.- С. 116-137.
25. Cherdshewasart W., Sutjit W., Pulcharoen K., Chulasiri M. Mutagenic and antimutagenic effects of the traditional herb used for treating erectile dysfunction, Butea superba Roxb // Biosci. Biotechnol. Biochem. - 2010. - Vol. 74, № 5. — P. 923—927.
26. Mosovska S., Mikulasova M., Brindzova L. Genotoxic and antimutagenic activities of ex-tracts from pseudocereals in the Salmonella mutagenicity assay // Food Chem. Toxicol. - 2010. - Vol. 48, № 6. - 1483-1487.
27. Аммосов А.С., Литвиненко В.И. Фенольные соединения родов Glycyrrhiza L. и Meristotropis Fisch. et Mey // Фармаком. - 2003. - № 2. - С.34-80.
28. Васильева И.М., Шагирова Ж.М., Синельщикова Т.А., Мавлетова Д.А., Кузьмина С., Засухина Г.Д. Защита радиочувствительных клеток человека от воздействия тяжелых металлов антимутагенами и адаптирующими факторами. Связь с генетическим и белковым полиморфизмом // Генетика. – 2009. – Т. 45, №6. - С. 753-756.
29. Дурнев А.Д. Модификация мутационного процесса в клетках человека // Вестник РАМН. - 2001. - № 10. - С. 70-76.
30. Скрыпник Л.Н., Пунгин А.В., Алейникова Н.А., Николаева Н.В., Петрова В.М., Даниалова М.В. Лекарственные растения природного парка «Виштынецкий» (Клининградская область) как ценный источник биологически активных веществ фенольной природы // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 1. – С. 51-56.
References

1. Abilev S.K., Glazer V.M. (2015) Mutagenez s osnovami genotoksikologii [Mutagenesis with the basics of genotoxicology]. Moscow; Saint-Petersburg: Nestor-Istoriya, pp 1- 304. (In Russian)
2. Mukhametzhanova Z.T. (2017) Sovremennoe sostoyanie problemy zagryazneniya okruzhayushchey sredy [Current state of the problem of environmental pollution]. Gigiena truda i meditsinskaya ekologiya, vol. 55, no 2, pp. 11 – 20. (In Russian)
3. Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J.C. (2013) A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects. Environment International, vol. 60, pp. 71–80.
4. Carpenter D.O., Bushkin-Bedient Sh. (2013) Exposure to Chemicals and Radiation During Childhood and Risk for Cancer Later in Life. Journal of Adolescent Health, vol. 52, pp. S21-S29.
5. Lovinskaya A.V., Kolumbayeva S.Zh., Shalakhmetova T.M., Marsova M.V., Abilev S.K. (2017) Antigenotoxic Activity of Biologically Active Substances from Inula britannica and Limonium gmelini. Russian Journal of Genetics, vol. 53, no. 12, pp. 1311–1319.
6. Durnev A.V. (2008) Metodologicheskie aspekty issledovaniy po modifikatsii khimicheskogo mutageneza [Methodological aspects of studies of chemical mutagenesis modification]. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny, vol. 9, pp. 281–287 (In Russian).
7. Uzun F., Kalender S., Durak D., Demir F., Kalender Y. (2009) Malathion-induced testicular toxicity in male rats and the protective effect of vitamins C and E. Food and Chemical Toxicology, vol. 47, no 8, pp. 1903-1908.
8. Słoczyńska K., Powroźnik B., Pękala E., Waszkielewicz A.M. (2014) Antimutagenic compounds and their possible mechanisms of action. J Appl Genetics, vol. 55, no 2, pp. 273–285.
9. Chen K.-H., Wang, K.-J., WangK.-M., Angelia M.-A. (2014) Applying Particle Swarm Optimization-Based Decision Tree Classifier for Cancer Classification on Gene Expression Data. Applied Soft Computing, vol. 24, pp. 773-780.
10. Kolumbayeva S.Zh., Lovinskaya A.V., Zhusupova A.I., Rahimzhanova A.A., Iliyasova A.I., Muratova A.T. (2016) Тoksicheskaya i mutagennaya aktivnost' biologicheski aktivnykh veshchestv iz rasteniy Limonium gmelinii semeystva Plumbaginaceae (= Limoniaceae Lincz.) [Toxic and mutagenic effect of biologically active substances from Limonium gmelinii (family Plumbaginaceae (= Limoniaceae lincz.)]. Vestnik KazNU. Seriya biologicheskaya, vol. 66, no 1, pp. 144-153. (In Russian).
11. Loseva I.V. (2008) Syr'evaya baza lekarstvennykh rasteniy Kazakhstana i ee ratsional'noe ispol'zovanie [The raw material base of medicinal plants of Kazakhstan and its rational use]. Karaganda, pp. 1-110. (In Russian).
12. Zhusupova G.E., Abilov Zh.A., Abdraimova Zh.A., Gadetskaya A.V., Kozhamkulova Zh.A., Seylgazy M., Aybulatova S.V., Shyngysbaeva M. (2012) Standartizatsiya, biologicheskaya aktivnost' i primenenie lekarstvennykh sredstv, poluchennykh na osnove rasteniy Limonium gmelinii [Standardization, biological activity and use of drugs funds obtained on the basis of Limonium gmelinii plants]. Vestnik KazNU. Seriya khimicheskaya, vol. 64, no 1, pp. 257-261. (In Russian).
13. Nesterova S.G., Inelova Z.A., Yerubayeva G.K., Zaparina E.G., Seitkadyr K.A. (2016) Materialy k otsenke raznoobraziya semeystva Caryophyllaceae Juss Zailiyskogo Alatau [Materials to assess the diversity of the family Caryophyllaceae Juss of Trans-Ili Alatau]. Vestnik KazNU. Seriya biologicheskaya, vol. 68, no 3, pp. 16-23. (In Russian).
14. Lakshman H., Yeasmin T., Gabriel K. (2016) Herbs of Asteraceae and their ethano medicinal uses in dermatological problems. Journal of Bio-Science, vol.22. pp. 127-129.
15. Georgieva M., Gecheff K. (2013) Molecular Cytogenetic Characterizationofa New Reconstructed Barley Karyotype. Biotechnology & Biotechnological Equipment, vol. 27, no 1, pp. 3577-3582.
16. Sharifi H., Minaie M.B., Qasemzadeh M.J., Ataei N., Gharehbeglou M., Heydari M. (2017) Topical use of Matricaria recutita L (Chamomile) Oil in the Treatment of Monosymptomatic Enuresis in Children: A Double-Blind Randomized Controlled Trial. J Evid Based Complementary Altern Med., vol. 22, no 1, pp. 12-17.
17. Hashempur M.H., Lari Z.N., Ghoreishi P.S., Daneshfard B., Ghasemi M.S., Homayouni K., Zargaran A. (2015) A pilot randomized double-blind placebo-controlled trial on topical chamomile (Matricaria chamomilla L.) oil for severe carpal tunnel syndrome. Complement Ther Clin Pract., vol. 21, no 4, pp. 223-228
18. Pokrovskaya I.S., Mazova O.V., Apykhtin N.N., Plemenkov V.V. (2009) Khemotaksonomiya tysyachelistnika obyknovennogo (Achillea millefolium L.) [Chemotaxonomy of the yarrow (Achillea millefolium L.)] // Khimiya rastitel'nogo syr'ya, no. 3, pp. 85-88. (In Rissian).
19. Oshida K., Iwanaga E., Miyamoto K., Miyamoto Y. (2010) Comet assay in murine bone-marrow cell line (FDC-P2). Toxicol. in Vitro, vol. 24, no. 3, pp. 1039-1044.
20. Smirnikhina S.A., Strelnikov V.V., Voronina E.S., Tanas A.S., Lavrov A.V. (2013) Mutagen influence with different mechanisms of action on DNA global methylation in human whole-blood lymphocytes in vitro. Russian Journal of Genetics, vol.49, no. 7, pp. 765-770.
21. Pausheva Z.P. (1988) Praktikum po tsitologii rasteniy [Practicum on plant cytology]. Moscow: Agropromizdat, pp. 1- 271. (In Russian).
22. Daev E.V., Dukel'skaya A.V., Barabanova L.V. (2014) Tsitogeneticheskie metody indikatsii ekologicheskoy napryazhennosti v vodnykh i nazemnykh biosistemakh [Cytogenetic methods for indicating environmental stress in aquatic and terrestrial biosystems]. Ekologicheskaya genetika, vol.12, no. 2, pp. 3-12. (In Russian).
23. Ramachandran S., Prasad N.R. (2008) Effect of ursolic acid, a triterpenoid antioxidant, on ultraviolet-B radiation-induced cytotoxicity, lipid peroxidation and DNA damage in human lymphocyte. J. Chem Biol Interact., vol. 176, pp. 99–107.
24. Durnev A.D. (2018) Antimutagenez i antimutageny [Antimutagenesis and antimutagens]. Fiziologiya cheloveka, vol. 44, no. 3, pp. 116-137. (In Russian).
25. Cherdshewasart W., Sutjit W., Pulcharoen K., Chulasiri M. (2010) Mutagenic and antimutagenic effects of the traditional herb used for treating erectile dysfunction, Butea superba Roxb. Biosci. Biotechnol. Biochem., vol. 74, no. 5, pp. 923—927.
26. Mosovska S., Mikulasova M., Brindzova L. (2010) Genotoxic and antimutagenic activities of ex-tracts from pseudocereals in the Salmonella mutagenicity assay. Food Chem. Toxicol., vol. 48, no 6, pp. 1483-1487.
27. Ammosov A.S., Litvinenko V.I. (2003) Fenol'nye soedineniya rodov Glycyrrhiza L. i Meristotropis Fisch. et Mey [Phenolic compounds of the genera Glycyrrhiza L. and Meristotropis Fisch. et Mey]. Farmakom., no. 2, pp. 34-80. (In Russian).
28. Vasil'eva I.M., Shagirova Zh.M., Sinel'shchikova T.A., Mavletova D.A., Kuz'mina S., Zasukhina G.D. (2009) Zashchita radiochuvstvitel'nykh kletok cheloveka ot vozdeystviya tyazhelykh metallov antimutagenami i adaptiruyushchimi faktorami. Svyaz' s geneticheskim i belkovym polimorfizmom [Protection of human radiosensitive cells from exposure to heavy metals with antimutagens and adaptive factors. Connection with genetic and protein polymorphism]. Genetika, vol. 45, no. 6, pp. 753-756. (In Russian).
29. Durnev A.D. (2001) Modifikatsiya mutatsionnogo protsessa v kletkakh cheloveka [Modification of the mutation process in human cells]. Vestnik RAMN, no. 10, pp. 70-76. (In Russian).
30. Skrypnik L.N., Pungin A.V., Aleynikova N.A., Nikolaeva N.V., Petrova V.M., Danialova M.V. (2019) Lekarstvennye rasteniya prirodnogo parka «Vishtynetskiy» (Kliningradskaya oblast') kak tsennyy istochnik biologicheski aktivnykh veshchestv fenol'noy prirody [Medicinal Plants of the Vishtynetsky Natural Park (Kliningrad region) as a Valuable Source of Biologically Active Substances of Phenolic Nature]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya, no. 1, pp. 51-56. (In Russian)

Загрузки

Опубликован

2020-01-20

Выпуск

Раздел

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)