In silico and in vivo study of the antidiabetic properties of some natural biologically active substances

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Relevance. According to the Federal Register of Diabetes Mellitus, the number of patients diagnosed with diabetes is 4.9 million people, which is 3.31% of the population of the Russian Federation. The search for new antidiabetic drugs today is still an urgent task of pharmacy. Currently, doctors have a fairly wide range of synthetic drugs in their arsenal, but the issue of rational pharmacotherapy is still open. And in this regard, medicinal products of natural origin look promising.

The aim of the study was to evaluate the theoretical possibility of intermolecular interaction of a number of biologically active substances of plant origin with the active site of non-receptor type 1 tyrosine-protein phosphatase (PTP1B) and the active site of the intestinal maltase-glucoamylase (MGA) enzyme by molecular docking, as well as pharmacological confirmation of specific activity in the experiment.

Material and methods. Male Wistar rats weighing 200–220 grams were used in the study. Modeling of diabetes mellitus was performed by a single intraperitoneal injection of alloxan (150 mg/kg) with a preliminary injection of nicotinamide (250 mg/kg). Animals with a model of diabetes mellitus (n=21) were introduced daily with the original combined substance of plant extracts of Galega officinalis L., Glycyrrhiza glabra L. and Mentha piperita L. at a dose of 500 mg/kg, reference drug - substance gliclazide – 60 mg/kg. The determination of the hypoglycemic effect was carried out after a single introductions and on the 14th day.

Results. The hypoglycemic effect of the phytosubstance was established and the possibility of the influence of biologically active substances on PTP1B and MGA was evaluated. The results of molecular docking indicate a possible interaction of the studied objects with PTP1B and MGA; the highest values of docking are typical for kaempferol, caffeic and ellagic acids. In an in vivo study, a statistically significant decrease in the concentration of glucose in the blood of animals by 49.3% was found.

Conclusions. The possibility of interaction of biologically active substances that are part of plant extracts with specific targets PTP1B and MGA was established by molecular docking, and the hypoglycemic effect of the proposed combined substance of plant extracts of goat's rue, licorice and peppermint was confirmed in the experiment.

About the authors

A. Sh. Giyoszoda

Medical College of M.S. Khamadoni

Author for correspondence.
Email: asom_giysov@mail.ru

Ph.D. (Biol.)

Tajikistan, Khatlon region, r. M.C.A. Hamadoni

F. S. Sharopov

Institute of Chemistry named after V.I. Nikitin of the National Academy of Sciences of Tajikistan; Research Institution «Chinese-Tajik Innovation Center for Natural Products», National Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

Email: shfarukh@mail.ru

Ph.D.

Tajikistan, Dushanbe; Dushanbe

E. F. Stepanova

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of Volgograd State Medical University

Email: efstepanova@yandex.ru

Dr.Sc. (Pharm.), Professor, Department of Pharmaceutical Technology with a Course in Medical Biotechnology

Russian Federation, Pyatigorsk

S. S. Saidakhmadov

Medical College of M.S. Khamadoni

Email: s.saidvali@mail.ru

Department of Pharmacy

Tajikistan, Khatlon region, r. M.C.A. Hamadoni

S. E. Storozhenko

Krasnoyarsk State Medical University after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky

Email: s.e.storozhenko@yandex.ru

Ph.D. (Pharm.), Department of Pharmacy with a Postgraduate Course

Russian Federation, Krasnoyarsk

References

  1. Dedov I.I., Shestakova M.V., Vikulova O.K. i dr. Sahar-nyj diabet v Rossijskoj Federacii: dinamika jepide-miologicheskih pokazatelej po dannym Federal'nogo registra saharnogo diabeta za period 2010–2022 gg. Saharnyj diabet. 2023; 26(2): 104–23.
  2. Dedov I.I., Shestakova M.V., Vikulova O.K. i dr. Jepi-demiologicheskie harakteristiki saharnogo diabeta v Rossijskoj Federacii: kliniko-statisticheskij analiz po dannym registra saharnogo diabeta na 01.01.2021. Saharnyj diabet. 2021; 24(3): 204–221.
  3. Dedov I.I., Mokrysheva N.G., Shestakova M.V. i dr. Kontrol' glikemii i vybor antigiperglikemicheskoj terapii u pacientov s saharnym diabetom 2 tipa i COVID-19: konsensusnoe reshenie soveta jekspertov Rossijskoj associacii jendokrinologov. Saharnyj dia-bet. 2022; 25(1): 27–49.
  4. Pavec N.R., Dzhavahjan M.A. Analiz nomenklatury lekar-stvennyh preparatov, primenjaemyh pri saharnom diabete. Voprosy biologicheskoj, medicinskoj i farmacevti-cheskoj himii. 2020; 23(6): 10–15.
  5. Sen S., Singh R. Glycyrrhiza glabra alcoholic root extract ameliorates hyperglycemia, hyperlipidemia, and glycation-induced free iron-mediated oxidative reactions. J. Food Biochem. 2021; 45(12): Art. 13970.
  6. Nagalievska M., Sabadashka M., Hachkova H., et al. Galega officinalis extract regulate the diabetes mellitus related violations of proliferation, functions and apoptosis of leukocytes. BMC Complement Altern Med. 2018; 18(1): Art. 4.
  7. Agawane S.B., Gupta V.S., Kulkarni M.J. et al. Chemo-biological evaluation of antidiabetic activity of Mentha ar-vensis L. and its role in inhibition of advanced glycation end products. J. Ayurveda Integr. Med. 2019; 10(3): 166–170.
  8. Hardie A., Cossins B.P., Lovera S., Michel J. Deconstructing allostery by computational assessment of the binding determinants of allosteric PTP1B modulators. Commun Chem. 2023; 6(1): Art. 125.
  9. Sun K., Ding M., Fu C., et al. Effects of dietary wild bitter melon (Momordica charantia var. abbreviate Ser.) extract on glucose and lipid metabolism in HFD/STZ-induced type 2 diabetic rats. J Ethnopharmacol. 2023; 306: 116–154.
  10. Naz R., Saqib F., Awadallah S., et al. Food polyphenols and type II diabetes mellitus: pharmacology and mechanisms. Molecules. 2023; 28(10): Art. 3996.
  11. Akinnusi P.A., Olubode S.O., Alade A.A., et al. Potential inhibitory biomolecular interactions of natural compounds with different molecular targets of diabetes. Bioinform Biol Insights. 2023; 17: 1–13.
  12. Tannous S., Stellbrinck T., Hoter A., Naim H.Y. Interaction between the α-glucosidases, sucrase-isomaltase and maltase-glucoamylase, in human intestinal brush border membranes and its potential impact on disaccharide digestion. Front Mol Biosci. 2023; 10: Art. 1160860.
  13. Gieszoda A., Stepanova Je.F., Sharopov F.S. i dr. Issle-dovanie fitohimicheskoj platformy rjada rastenij, obla-dajushhih antidiabeticheskim jeffektom. Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ja. 2021; 4: 89–97.
  14. Storozhenko S.E., Stepanova Je.F., Veselova O.F. i dr. Innovacionnye lekarstvennye formy gliklazida – sus-penzija i transdermal'nyj plastyr': opredelenie saha-rosnizhajushhej aktivnosti. Vestnik Voronezhskogo gosu-darstvennogo universiteta. Serija: Himija. Biologija. Farmacija. 2020; 1: 105–110.
  15. Sajid M., Khan M.R., Ismail H., et al. Antidiabetic and antioxidant potential of Alnus nitida leaves in alloxan induced diabetic rats. J. Ethnopharmacol. 2020; 251: Art. 112544.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig.

Download (78KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».