Vliv přírodních anthokyanů na biotransformační a antioxidační enzymy

Mgr. Jiří PROKOP

Doctoral thesis

The Effect of Natural Anthocyanins on Biotransformational and Antioxidat Enzymes

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá vlivem anthokyanů, látek řazených mezi polyfenoly, na vybrané jaterní mikrosomální enzymy metabolismu léčiv a faktory oxidačního stresu u potkana, slepice a králíka. Anthokyany jsou přírodní antioxidanty, které mohou mimo jiné ochraňovat organismus před buněčným stárnutím a vznikem zánětů. V první části byly anthokyany podávány potkanům Wistar albino ve formě pelet připravených z pšenic bohatých na anthokyany (ARW) odrůdy Skorpion nebo UC66049 po dobu 72 dní. Předmětem této studie bylo posoudit možný vliv nejen anthokyanů, ale i dalších polyfenolů (popř. fenolových kyselin) spolu s látkami v pšenici běžně obsaženými na jaterní cytochromy P450 (CYP) a faktory oxidačního stresu. Konzumace pelet obsahujících ARW způsobila 20% zvýšení celkové antioxidační kapacity (FRAP) plazmy a rovněž nárůst relativního množství -SH skupin, mezi něž řadíme nízkomolekulární a cysteinové thioly; 40% nárůst exprese mRNA a aktivity CYP1A2 spolu s 50% poklesem aktivity a exprese mRNA CYP2B2 u experimentálních zvířat. V druhé části byly anthokyany podávány potkanům Wistar albino ve formě nápoje připraveného rozpuštěním borůvkového extraktu (Vaccinium myrtillus L.) o dvou koncentracích (0,15 g . l-1, 1,5 g . l-1) v pitné vodě po dobu 29 a 58 dní. Naměřené hodnoty byly srovnány s kontrolou, která byla napájena pouze pitnou vodou. Hodnota FRAP měřená v plazmě byla o 20 % nižší u skupiny napájené nižší koncentrací borůvkového nápoje. Exprese mRNA a aktivita CYP2E1 byly mírně zvýšené u obou skupin napájených borůvkovým nápojem po dobu 29 dní, ale po 58 dnech byly naopak některé aktivity mírně sníženy (CYP1A2, CYP2C11 a CYP2E1) u skupiny napájené vyšší koncentrací borůvkového nápoje. Ve třetí části byly pelety připravené z jiné odrůdy ARW (Karkulka) podávány samicím králíka Oryctolagus cunniculus po dobu 61 dní. Naměřené výsledky, vyjma aktivity glutathion-S-transferasy (pokles o 20 %) se významně nelišily od kontroly. V závěrečné části byly pelety připravené z ARW (Arasajta RU 687-12) podávány nosnicím (Gallus gallus f. domestica) před ukončením jejich snůšky po dobu 63 dní. Hlavním záměrem studie bylo sledovat vliv anthokyanů na starší organismus a s tím spojené možné pozitivní efekty. Slepice krmené peletami obsahující ARW vykazovaly zvýšené hodnoty antioxidační kapacity (tj. FRAP) v plazmě; aktivity enzymů podrodin CYP2D a CYP3A měly zvýšené o více než 40 %. Ve všech výše provedených experimentech byly sledované změny parametrů oxidačního stresu a aktivit CYP většinou mírné a konzumace anthokyanů nezpůsobila žádné změny zdravotního stavu experimentálních zvířat, který byl po celou dobu experimentů pečlivě sledován a byl vždy hodnocen jako dobrý.

Abstract:

The aim of this work is to study effects of anthocyanins, substances classified among polyphenols, on selected liver microsomal enzymes known to metabolize foreign substances (xenobiotics) and on factors of oxidative stress of rat, chicken and rabbit. Anthocyanins are natural antioxidants with many positive effects e.g. protecting organism against aging of cells and inflammation. In the first experiment, anthocyanins were administered to Wistar albino rats as pellets composed of anthocyanin rich wheats (ARW) of varieties Skorpion or UC66049 variety for 72 days. The objective of this study was to evaluate possible effects of anthocyanins and some polyphenols (such as phenolic acids) together with other substances common to wheats on liver cytochromes P450 (CYP) and factors of oxidative stress. The consumption of pellets containing ARW caused increase in ferric reducing antioxidant power (FRAP) and relative values describing amounts of thiol groups of plasma by 20 %. The mRNA expression and activity of CYP1A2 were increased by 40 %. Experimental animals exhibited lowered activity and mRNA expression of CYP2B2 by 50 %. In the second experiment anthocyanins were given to Wistar albino rats in a drink prepared by dissolution of bilberry extract (BE; Vaccinium myrtillus L.) in the tap water. Prepared drinks containing 0,15 g . l-1 or 1,5 g . l-1 of anthocyanins or tap water (control) were administered to experimental animals for 29 or 58 days. FRAP measured in plasma was lowered by 20 % in experimental group drinking lower concentration of bilberry beverage. mRNA expression and activity was slightly increased in rats from the 29 day experiment. On the other hand rats drinking 1,5 g . l-1 of bilberry beverage for 58 days had lowered activities of CYP1A2, CYP2C11 and CYP2E1. In the next experiment were pellets composed of ARW (variety Karkulka) administered to female rabbits Oryctolagus cunniculus for 61 days. Results obtained with rabbits consuming ARW were similar to control. The only exception was glutathion S-transferase activity, which was lowered by 20 %. In the final experiment, the laying hens (Gallus gallus f. domestica) were, at the end of their laying period, fed by pellets containing ARW (Arasajta RU 687-12) for 63 days. The aim of this study was observation of effects of anthocyanins on older organism together with their possible beneficial impact. Hens fed by ARW pellets exhibited increased values of FRAP in plasma and increased activity of CYP2D together with CYP3A by more than 40 %. Parameters of oxidative stress and CYP activities of all above mentioned experiments only mildly deviated from control and consumption of anthocyanins did not caused any changes in health status of experimental animals, which was followed for the whole experiment and was always good.

Keywords

anthokyany, biotransformace xenobiotik, cytochromy P450, faktory oxidačního stresu, králík, potkan, slepice

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Eva Anzenbacherová, CSc.

Palacký University Olomouc

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Chemistry and Clinical Biochemistry / Medical Chemistry and Clinical Biochemistry