Safety, pharmacokinetics and mechanism of lipid-lowering action of polysaccharide l-rhamnopyranosyl-6-o-methyl-galacturonan isolated from the birch leaves (betula pendula roth.)

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Introduction. Biologically active substances of plant origin are the subject of study in the context of search and development of new pharmacological agents capable of influencing cholesterol metabolism in the body. The article presents the results of safety assessment, pharmacokinetics and mechanism of pharmacological activity of a new promising hypocholesterolemic agent –  L-rhamnopyranosyl-6-O-methyl-galacturonan, a polysaccharide isolated from the leaves of birch (Betula pendula Roth.).

Objective of the study – comprehensive study of pharmacokinetic parameters, safety and mechanisms of activity of  L-rhamnopyranosyl-6-O-methyl-galacturonan in vivo and in vitro.

Material and Methods. Evaluation of acute toxicity by single intragastric or intraperitoneal administration was performed on BALB/c mice and SD rats (Sprague-Dawley). To determine the effect of polysaccharide on bile acid excretion in rats with experimental hyperlipidaemia, faeces were collected for bile acid determination. Blood plasma was used in the evaluation of pharmacokinetics. Detection was performed using high-performance liquid chromatography mass spectrometry method. To assess the sorption activity of polysaccharide, polysaccharide or a comparison drug cholestyramine was added to a solution of cholic or deoxycholic acid, unbound bile acids were quantified. Light microscopy was used to visualise polysaccharide-bile acid complexes.

Results. After intragastric administration of polysaccharide at a dose of 1500 mg/kg the object of the study is practically not subjected to absorption from the digestive tract and can exert its hypolipidemic effect through effects directly in the intestinal lumen. Polysaccharide does not penetrate into organs and tissues and has no systemic action, it is completely excreted through the GI tract. According to the results of acute toxicity experiments the investigated substance can be characterised as practically non-toxic. The mechanism of hypolipidemic action of polysaccharide is associated with its ability to bind bile acids in the intestine, which is confirmed by the obtained data on the increase in the excretion of bile acids with faeces in laboratory animals receiving polysaccharide, and the established ability of polysaccharide to bind bile acids in vitro.

Conclusions. After oral administration, L-rhamnopyranosyl-6-O-methyl-galacturonan is practically not absorbed from the digestive tract, has no toxic effects, and exerts its hypolipidemic effect by binding bile acids in the intestinal lumen.

作者简介

S. Krivoshchekov

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

编辑信件的主要联系方式.
Email: ksv_tsu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5505-7141

Ph.D. (Chem.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Pharmaceutical Analysis

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

E. Buyko

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: buykoevgen@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6714-1938

Junior Research Scientist, Central Research Laboratory

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

A. Guriev

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: titan-m@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1120-4979

Dr.Sc. (Pharm.), Head of the Center for Technology, Central Research Laboratory

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

O. Kaidash

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: kaidash.oa@ssmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8761-7537

Ph.D. (Biol.), Senior Research Scientist, Center for Preclinical Research, Central Research Laboratory

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

O. Rybalkina

Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences

Email: rybalkina.oy@ssmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8577-4520

Ph.D. (Biol.), Research Scientist, Laboratory of Oncopharmacology

俄罗斯联邦, 3 Lenin Ave., Tomsk, 634028

E. Kiseleva

Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences

Email: Kiseleva_ea@pharmso.ru
ORCID iD: 0009-0000-0228-5490

Junior Research Scientist, Laboratory of Oncopharmacology, E.D. Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine

俄罗斯联邦, 3 Lenin Ave., Tomsk, 634028

V. Ivanov

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: ivanovvv1953@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3326-729X

Ph.D. (Biol.), Associate Professor, Head of the Center for Preclinical Research, Central Research Laboratory

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

M. Belousov

Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: mvb63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2153-7945

Dr.Sc. (Pharm.), Head of the Department of Pharmaceutical Analysis

俄罗斯联邦, Moskovsky tract 2, Tomsk, 634050

参考

  1. Xu Y., Zhang X., Yan X. H. et al. Characterization, hypolipidemic and antioxidant activities of degraded polysaccharides from Ganoderma lucidum. Int J Biol Macromol. 2019; 135(15): 706–716.
  2. Xie J.H., Jin M.L., Morris G.A. et al. Advances on bioactive polysaccharides from medicinal plants. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016; 56(1): S60–84.
  3. Zeng P., Li J., Chen Y. et al. The structures and biological functions of polysaccharides from traditional Chinese herbs. Prog Mol Biol Transl Sci. 2019; 163: 423–444.
  4. Ровкина К.И., Буйко Е.Е., Иванов В.В. и др. Гиполипидемическая активность полисахаридов растительного происхождения. Традиционная медицина. 2019; 2(57): 39–44 [Rovkina K.I., Buyko E.E., Ivanov V.V. et al. Hypolipidemic activity of polysaccharides of plant origin. Traditional Medicine. 2019; 2(57): 39–44 (In Russ.)].
  5. Rovkina K.I., Krivoshchekov S.V., Guriev A.M. et al. Development of methods for obtaining polysaccharides from birch leaves (Betula pendula Roth., Betula pubescens Ehrh.). Chem. of Plant Raw Mat. 2019; 3: 23–31.
  6. Shibakami M., Shibata K., Akashi A. Creation of Straight-Chain Cationic Polysaccharide-Based Bile Salt Sequestrants Made from Euglenoid β-1,3-Glucan as Potential Antidiabetic Agents. Pharmaceutical Research. 2018; 36(1): 23. doi: 10.1007/s11095-018-2553-8.
  7. Insull W. Jr. Clinical utility of bile acid sequestrants in the treatment of dyslipidemia: a scientific review. South Med J. 2006; 99: 257–273.
  8. Mazidi M., Rezaie P., Karimi E. et al. The effects of bile acid sequestrants on lipid profile and blood glucose concentrations: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Int. J. Cardiol. 2017; 227: 850–857.
  9. Федеральный закон от 12.04.2010 N 61-ФЗ (ред. от 28.04.2023) «Об обращении лекарственных средств». [Federal`ny`j zakon ot 12.04.2010 N 61-FZ (red. ot 28.04.2023) "Ob obrashhenii lekarstvenny`x sredstv". (In Russ.)].
  10. Решение ЕЭК от 03.11.2016 № 81 «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического союза в сфере обращения лекарственных средств». [Reshenie EE`K ot 03.11.2016 № 81 "Ob utverzhdenii Pravil nadlezhashhej laboratornoj praktiki Evrazijskogo e`konomicheskogo soyuza v sfere obrashheniya lekarstvenny`x sredstv". (In Russ.)].
  11. Buyko E. E., Ivanov V. V., Kaidash O. A. et al. Hypolypidemic Activity of L-Rhamnopyranosyl-6-O-Methyl-D-Galacturonan, a Polysaccharide Isolated from Birch Leaves (Betula pendula L.). Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2023; 174(3): 330–332.
  12. Marounek M., Volek Z., Skřivanová E. et al. Gender-based differences in the effect of dietary cholesterol in rats. Central European Journal of Biology. 2012; 7: 980–986.
  13. Suckling K. E., Benson G. M., Bond B. et al. Cholesterol lowering and bile acid excretion in the hamster with cholesty-ramine treatment. Atherosclerosis. 1991; 89(2): 183–190.
  14. Кривощеков С.В., Яновская Е.А., Гурто Р.В. и др. Валидация биоаналитической методики определения и оценка фармакокинетики нового лекарственного средства на основе полисахарида аира болотного в эксперименте на лабораторных животных. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2024; 13(4) [Krivoshchekov S.V., Yanovskaya E.A., Gurto R.V. et al. Pharmacokinetics of a new drug based on polysaccharide from acorus calamus in an experiment on laboratory animals. 2024; 13(4). (In Russ.)].
  15. Lu T. T., Makishima M., Repa J. J. et al. Molecular basis for feedback regulation of bile acid synthesis by nuclear receptors. Mol Cell. 2000; 6: 507–515.
  16. Тюрюмин Я.Л., Шантуров В.А., Тюрюмина Е.Э. Роль желчного пузыря (обзор литературы). Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2011; 80(4): 347–352 [Tyuryumin Y.L., Shanturov V.A., Tyuryumina E.E. The role of the gallbladder (literature review). Bulletin of VSNTs SB RAMS. 2011; 80(4): 347–352. (In Russ.)].
  17. Zhang B., Kuipers F., de Boer J. F. et al. Modulation of bile acid metabolism to improve plasma lipid and lipoprotein profiles. Journal of clinical medicine. 2021; 11(1): 4.
  18. BeMiller J.N. Polysaccharides: properties. Carbohydrate chemistry for food scientists. 2019: 103–157.
  19. Bachir-Cherif D., Blum D., Braendli-Baiocco A. et al. Characterization of post-surgical alterations in the bile duct-cannulated rat. Xenobiotica. 2011; 41(8): 701–711.
  20. Benson G. M., Haynes C., Blanchard S. et al. In vitro studies to investigate the reasons for the low potency of cholestyramine and colestipol. Journal of pharmaceutical sciences. 1993; 82(1): 80–86.
  21. Deng Z. H., Hui-hua H. Bile salt-binding capacity and lipid-lowering mechanisms of water extracts from fresh tea leaves and tea flowers. Food Sci. 2011; 19: 96–99.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. Bile acid content in the faeces of rats with chronic hyperlipidaemia induced by a high-fat diet after administration of L-RAG and cholestyramine and expressed in μmol/100g/day (A) and μmol/g of dry faeces (B); * – statistically significant differences (p<0.05) compared to the control group; # – statistically significant differences (p<0.05) compared to the high-fat diet group

下载 (97KB)
3. Fig. 2. Bile acid binding and binding capacity of L-RAG and cholestyramine

下载 (142KB)
4. Рис. 3. Microscopic images of the cholic acid suspension mixture: A – without L-RAG solution and B – after addition of L-RAG. Solid arrows indicate individual cholic acid crystals, dotted arrows indicate complexes formed as a result of the binding of L-RAG and cholic acid

下载 (164KB)

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».