«Влияние абиотических стрессовых факторов на морфофизиологические и фитохимические аспекты адаптации и биологическую активность Казахстанского растения Rhodiola semenowii Boriss». Научный руководитель: кандидат биологических наук, ассоц.профессор Терлецкая Н.В.

Приоритетное направление: Научные исследования в области естественных наук

Специализированное направление: Фундаментальные исследования в области биологии животных, растений и микроорганизмов.

Вид исследования: фундаментальное

Срок реализации: 2020-2022 гг.

Руководитель проекта — Терлецкая Н.В., к.б.н., ассоциированный профессор.

Научная новизна и актуальность проекта. 

Процессы защитных стрессовых реакций стимулируют метаболические изменения, которые могут привести к биосинтезу биологически активных веществ (БАВ) с фармацевтической или пищевой ценностью. На протяжении веков люди использовали физиологические свойства лекарственных трав как источник улучшения биосинтеза полезных соединений. В настоящее время физиология стресса, связанного со вторичным метаболизмом и выработкой ценных БАВ, привлекает все больше внимания исследователей, и все больше литературных источников указывают на стабилизирующую роль метаболитов. Вырабатываются направления для практических подходов к улучшению качества растительной продукции путем преднамеренного воздействия стрессами в период вегетации лекарственных растений. Полученные результаты будут полезны как для понимания механизмов защиты от неблагоприятных условий, так и для подходов к целенаправленному синтезу ценных БАВ.

Цель проекта: Изучить морфофизиологические и фитохимические аспекты адаптации к воздействию абиотических стрессовых факторов (недостаток влаги, высокие и низкие температуры) и влияние стрессоров на биологическую активность казахстанского растения Rhodiola semenovii Boriss.

Ожидаемые результаты проекта:  

В результате реализации проекта будет изучено влияние абиотических стрессовых факторов на морфофизиологические и фитохимические аспекты адаптации и биологическую активность Казахстанского растения Rhodiola semenowii Boriss.

Формы реализации результатов проекта:

— Публикация статей (три статьи) в зарубежных рецензируемых научных журналах, входящих в базы данных WOS и SCOPUS  Предполагается опубликование монографии или главы в книге зарубежных (предположительно издательства InteachOpen) или казахстанских издательств;

— Получение патентов в казахстанском или евразийском патентном бюро;

— Распространение результатов работ среди потенциальных пользователей, сообщества ученых и широкой общественности через публикации в научных журналах, прессе и социальных сетях.

Области применения ожидаемых результатов по проекту – физиология растений, фитохимия, фармакология. 

– Полученные в процессе реализации проекта результаты будут иметь важное теоретическое значение для понимания закономерностей жизнедеятельности растений в стрессовых условиях и способствовать получению новых научных знаний об особенностях изменения фитохимической активности лекарственных растений на разных этапах вегетации и в зависимости от действия абиотических стрессовых факторов среды. Ожидаемые от реализации проекта результаты будут способствовать разработке и внедрению новых отечественных фармакологических препаратов и производств для продаж на внутренний и внешний рынок в соответствии с Государственной программой индустриально-инновационного развития Республики Казахстан в соответствии с долгосрочными приоритетами Стратегии «Казахстан-2050». 

– По результатам, полученные в ходе выполнения проекта, планируется расширить арсенал лекарственных препаратов на основе Rhodiola semenowii Boriss., в перспективе Rhodiola semenowii сможет стать альтернативой традиционному Золотому корню. 

  Социально-экономическая значимость реализации проекта заключается в его направленности связанной с одним из важнейших национальных приоритетов, – здоровьем народа Казахстана, и предполагает в перспективе создание новых отечественных фармпрепаратов для развития современных фармацевтических производств на территории РК.

Экологический эффект заключается в том, что в рамках данного проекта будет дан подробный анализ биологических характеристик растения Rhodiola semenowii и решен ряд вопросов, связанных с изучением и сохранением ценных уникальных видов лекарственных растений.

Научно-технический эффект заключается в том, что препараты из Rhodiola semenowii потенциально – перспективные средства для терапии депрессий, болезни Паркинсона, при расстройствах памяти, внимания, для профилактики аритмий, повышения выносливости, а также снижения уровня стресса, в спортивной и косметологической медицине, при химиo- и радиотерапии опухолей, в качестве иммуностимулирующего средства.

Достигнутые результаты:

2021 г

Выявлены изменения морфофизиологических реакций R. semenovii в ответ на действие абиотических стрессов, свидетельствующие о нарушении фотосинтеза. Показано, что изменение анатомических параметров корня, листа и стебля R. semenovii в стрессовых условиях могут служить индикаторами стресса. Впервые проведено детальное исследование химического состава этанольного экстракта корней и побегов R. semenovii при стрессе с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии. Отмечены как неспецифические фитохимические реакции (повышение содержания γ-токоферола, SIT, снижение доли ненасыщенных жирных кислот, накопление сквалена и др.), так специфические адаптивные механизмы (изменение концентраций эфиров, фитолов, образование альдегидов, кетонов, лактонов и и др.) растительных тканей R. semenovii на действие внезапного холода или водного дефицита. Выявлено, что экстракт корня R. semenovii как самостоятельно, так и в сочетании с калием йодида в концентрациях 2,5мг/100г и 2,5мг/100г является безопасным и эффективным средством коррекции и стабилизации гипотиреоидных состояний.

В 2022 г проведен анализ общей и специфической токсичности химических фракций из растения Rhodiola semenowii Boriss.  После применения экстракта из растения Rhodiola semenowii нарушений показателей белкового, углеводного, липидного и пигментного видов обмена, а также интоксикации и макроморфологических изменений структуры сердца, почек, печени, сердца, поджелудочной железы не выявлено.  Сделан вывод о том, что экстракт Rhodiola semenowii Boriss. не является токсичным. Проведено изучение специфических биологических свойства химических фракций из растения Rhodiola semenowii Boriss., полученных на фоне стрессового воздействия на различных экспериментальных моделях. Проведено определение противовоспалительной, антиаритмической и антигипертензивной активности экстрактов Казахстанского растения Rhodiola semenowii Boriss. В качестве экспериментальных моделей использовали фармакологические тесты «Формалиновый отек» и «Гистаминовый отек». Противовоспалительную активность представляли в виде среднего для каждой группы значения процента отека. В ходе изучения противовоспалительной активности на моделях гистаминового и формалинового воспаления 6 экстрактов Rhodiola semenowii Boriss, вводимых в дозе 50 мг/ кг (в сумме 200 мг/кг), эффекта не было выявлено. При изучении антиаритмической активности спиртового экстракта Rhodiola semenowii Boriss. только на модели адреналовой аритмии был установлен дозозависимый эффект, определена ЕД 50 = 2,5 мг/ кг при внутривенном введении.  Полная защита от токсической дозы адреналина наблюдалась в дозе 5 мг/кг и 90% − в дозе 1 мг/кг. На модели хлоркальциевой аритмии экстракт, вводимый внутривенно в дозах 1, 2.5 и 5 мг/ кг эффекта не проявил. Для экстракта был установлен антигипертензивный эффект в дозе 10 мг/ кг, проявляющийся в снижении давления от исходного уровня в среднем на 45 % в течении 3 минут, а восстановление давления до нормы наблюдалось через 30 минут.  Для экстракта был установлен антигипертензивный эффект в дозе 10 мг/ кг, проявляющийся в снижении давления от исходного уровня в средней на 45 % в течении 3 минут, а восстановление давления до нормы наблюдалось через 30 минут. Выявлено, что экстракт R. semenowii в концентрации 10-5 М незначительно увеличивает амплитуду сокращений без влияния на частоту сокращений предсердия. При введении бета- адреномиметика изопреналина в концентрации 10-3 М на фоне экстракта R. semenowii показано, что в исследуемой концентрации 10-5 М он блокирует действие изопреналина аналогично метопрололу, проявляющегося   в отсутствии изменений в показателях амплитуды и частоты сокращений предсердия. Показано отсутствие влияния сухого спиртового экстракта R. semenowii на хлорид-кальциевые каналы, что подтверждает наши результаты in vivo, полученные при изучении антиаритмической активности. Показано, что препараты  из Rhodiola semenowii имеют антиаритмический, антигипертензивный эффект и применимы для лечения гипотериоза.

Исследовательская группа

Терлецкая Нина Владимировна, к.б.н., ассоциированный профессор, Scopus Author ID 57194022601; WOS ID T-4097-2018; ORCID 0000-0003-3176-820X.

Кудрина Наталья Олеговна, к.б.н., Scopus Author ID 57208439884; ORCID 0000-0002-0882-0447.

Корулькин Дмитрий Юрьевич, д.х.м., профессор, Scopus Author ID 6506509576; WOS ID A-4810-2015.

Кобылина Татьяна Николаевна, магистр естественных наук, PhD-студент, ORCID 0000-0003-2174-4140.

Корбозова назым Курманбаевна, магистр естественных наук, PhD-студент.

Кожаев Евгений Николаевич.

Соисполнитель:

Толстикова Татьяна Генриховна, д.б.н., профессор, Scopus Author ID 7003312147; WOS ID D-8760-2014; ORCID 0000-0002-3750-2958.

Публикации за 2020-2022 г.  

Статьи в рецензируемых журналах баз данных Scopus и Web of Science

  1. Terletskaya N.V., Korbozova N.K., Kudrina N.O., Kobylina T.N., Kurmanbayeva M.S., Meduntseva N.D., Tolstikova T.G. The Influence of Abiotic Stress Factors on the Morphophysiological and Phytochemical Aspects of the Acclimation of the Plant Rhodiola semenowii Boriss // Plants – 2021. – 10, 1196. https://doi.org/10.3390/plants10061196. (IF=3.935, Q1)
  2. Terletskaya, N. V., Korbozova N.K., Grazhdannikov A., Seitimova G.A., Meduntseva N.D., Kudrina, N.O. (2022) Accumulation of secondary metabilities of Rhodiolla semenovii Boriss in sity in the dynamics of growth and development // Metabоlities 2022, 12, 622  (CiteScore – 4.7, SJR (2021), Q2, процентиль – 56 %, IF — 5.581 (2021) https://doi.org/10.3390/metabo12070622 
  3. Korbozova N.K. Kudrina N., Zhukova N., Grazhdannikov A., Blavachinskaya I., Seitimova G., Kulmanov T., Tolstikova T., Terletskaya N.  Antihypothyroid Effect of Salidroside // Molecules 2022, 27, 7487. (WoS IF — 4.927 (2021), CiteScore – 5.9, SJR 0.71 (2021), Q1, процентиль – 83%, IF — 4.927). https://doi.org/10.3390/molecules27217487

Статьи в журналах ККСОН

    1. КОКСОН Корбозова Н.К., Терлецкая Н.В., Кудрина Н.О., Ахтаева Н.З. Анатомический анализ корневища и корня Rhodiola Semenowii // Experimental Biology. − №4 (85). − 2020 г. − с.24-32.
    2. Korbozova N.K., Kobylina T.N., Shokan A.K., Kudrina N.O., Terletskaya N.V. Effects of Rhodiolla semenovii B. extract on hematological parameters in experimental hypothyrosis // Вестник «Карагандинский университет им. Е.А.Букетова» Сер. «Биология, медицина, география».- №4(104)2021. – 104-109.
    3. Жумагул М.Ж., Курманбаева М.С., Кудрина Н.О., Кубентаева С.А., Молдакарызова А.Ж., Терлецкая Н.В. Экспериментальное исследование влияния Rodiola rosea L. на гематологический анализ крови при ожирении у самцов крыс // Фармация Казахстана, 2022, № 5, С.93-99 http://pharmkaz.kz/wp-content/uploads/2022/11/5_2022-full.pdf

 

  • Korbozova N.K., Terletskaya N.V., Kudrina N.O., Kobylina T.N., Kenzhebayeva Zh.A., Shokan A.K. General and specific toxity determination of an extract from the plant Rhodiola semenovii Boriss. // Вестник КарГУ. – 2022. –  №4 (107) – в печати.

 

Тезисы в трудах международных конференций 

  1. Korbozova N.К., Terletskaya N.V., Kudrina N.О., Akhtaeva N.Z. Anatomical analysis of rhizome and root of Rhodiola semenovii // Abstracts of XVІ International Scientific Conference for Students and PhD Students dedicated to the 75th anniversary of the faculty of biology of Ivan Franko national university of Lviv and 90th anniversary from the birthday of prof. M.P. Derkach (LVIV, APRIL27-29, 2020) – P. 64-65.
  2. Корбозова Н.K., Кобылина T.Н., Терлецкая Н.В., Кудрина Н.O., Корулькин Д.Ю. Влияние антропогенных факторов на фитохимический состав Rhodiola semenowii Boriss в Казахстане // Материалы ежегодной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологии и природопользования», секция «Экологическая безопасность и качество продукции» − Москва, РУДН, 22-24 апреля, 2021 – с. 210-215. (РИНЦ).
  3. Корбозова Н.К., Кобылина Т.Н., Кудрина Н.О., Терлецкая Н.В. Влияние экстракта Rhodiola semenovii Boriss. на гематологические показатели при экспериментальном гипотиреозе // Сб. тезисов Первой всероссийской школы для молодых ученых по медицинской химии MEDCHEMSCHOOL2021 4-9 июля 2021, Новосибирск, Россия. – с.59.
  4. Терлецкая Н.В., Корбозова Н.К., Гражданников А.Е. Биосинтез салидрозида в растениях Rhodiola semenovii в динамике вегетации in situ в предгорьях Заилийского Алатау// «Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы докладов XI международного симпозиума (Москва, 11–15 апреля 2022 г). М.: ИФР РАН, 2022. – М.: Издательство «Перо», 2022. – с.159.
  5. Терлецкая Н.В., Кенжебаева Ж.А. Фотосинтетическая активность как индикатор адаптации представителей Crassulaceae в условиях абиотических стрессов // Материалы международной научной конференции «Становление и развитие экспериментальной биологии в Таджикистане», Душанбе: Дониш, 2022, с. 114-115

По результатам исследований получен 1 патент, 1 акт внедрения, выпущена монография.

Патент 

Кудрина Н. О., Корбозова Н. К., Кобылина Т. Н., Терлецкая Н.В. Способ лечения гипотиреоза в эксперименте. Патент на изобретение № 35735 от 01.07.2022.

Акт внедрения 

Акт внедрения в учебный процесс учебника: Terletskaya N.V. Development biology of plants. – Almaty, 2021- 200 p. «Developmental biology of plants». ISBN – 978-601-04-5880-2, предназначенный для студентов, изучающих учебную дисциплину «Биология» на английском языке от 02.11.2022.

Монография:

 Terletskaya N.V. Developmental biology of plants: Tutorial book – Almaty, 2021. – 200 p.

Предыдущий проект
Проекты