Molecular docking studies of anti-inflammatory, antioxidant activity and phytochemical composition of Rubus idaeus shoot extract

Олександр Маслов; Даріна Горопашна; Микола Комісаренко; Сергій Колісник; Людмила Деримедвідь; Андрій Комісаренко; Ольга Антоненко

doi:10.5281/zenodo.17105404

Автор(и)

Олександр Маслов Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0001-9256-0934
Даріна Горопашна Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0003-2111-5387
Микола Комісаренко Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-1161-8151
Сергій Колісник Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-4920-6064
Людмила Деримедвідь Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-5064-6550
Андрій Комісаренко Фармацевтична компанія "Здравофарм", Україна https://orcid.org/0000-0002-2238-5138
Ольга Антоненко Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна https://orcid.org/0000-0002-0369-6520

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.17105404

Ключові слова:

Малина звичайна, Екстракт пагонів, ВЕРХ, ГЖХ-МС, Молекулярний докінг, Протизапальна активність, Антиоксидантна активність

Анотація

Введення. Наразі основними засобами лікування запальних процесів є стероїдні препарати (наприклад, преднізолон) та нестероїдні протизапальні засоби (НПЗЗ), такі як диклофенак і індометацин, які широко використовуються для лікування як гострих, так і хронічних захворювань, таких як ревматоїдний артрит та остеоартрит. Однак ці препарати часто супроводжуються численними побічними ефектами. У зв’язку з цим пошук нових протизапальних агентів рослинного походження є актуальним на сьогодні. Метою роботи – було проведення молекулярного докінгу протизапальної, антиоксидантної активності та вивчення фітохімічного складу екстракту пагонів малини. Матеріали та методи. Кількісне визначення фенольних сполук виконували методом ВЕРХ, вміст органічних та фенолкарбонових кислот визначали за допомогою ГХ. Молекулярний докінг з ензимами циклооксигенази-2 (COX-2), фосфоліпази A2, ядерного фактора kB (NF-kB), 5-ліпоксигенази (5-LOX), НАДФ-оксидази (NADPH), мієлопероксидази та ксантиноксидази проводили з використанням програми AutoDockTools 1.5.6. Результати та обгрунтування. Методом ВЕРХ було ідентифіковано 11 сполук, а методом ГХ — 36 сполук. У отриманому екстракті пагонів малини переважали епікатехін (882,00 мг/100 г), (+)-катехін (480,00 мг/100 г), еллагова кислота та її похідні (459,00 мг/100 г), лимонна кислота (49,21 мг/100 г), ванілінова кислота (2,59 мг/100 г) і левулінова кислота (64,67 мг/100 г). Найвищі значення вільної енергії для активних центрів COX-2, фосфоліпази A2, NF-kB, 5-LOX, NADPH-оксидази, мієлопероксидази та ксантиноксидази продемонстрували (+)-катехін та епікатехін. Висновок. У складі екстракту пагонів Rubus idaeus переважали (+)-катехін, епікатехін, левулінова, лимонна та ванілінова кислоти. Під час дослідження було встановлено, що похідні органічних (моно-, ди-, трикарбонових та жирних) і фенолкарбонових кислот не виявляють високого рівня протизапальної активності. Оптимальною технологією для отримання екстракту з максимальним протизапальним ефектом є видалення органічних та фенолкарбонових кислот і збереження похідних катехінів.

Біографії авторів

Олександр Маслов, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра загальної хімії

Даріна Горопашна, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра фармакологий і фармакотерапії

Микола Комісаренко , Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра фармакогнозії та нутріциології

Сергій Колісник, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра загальної хімії

Людмила Деримедвідь, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра фармакології та фармакотерапії

Андрій Комісаренко , Фармацевтична компанія "Здравофарм"

фахівець

Ольга Антоненко, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра загальної хімії

Посилання

Sunil MA, Sunitha VS, Santhakumaran P, Mohan MC, Jose MS, Radhakrishnan EK, Mathew J. Protective effect of (+)–catechin against lipopolysaccharide-induced inflammatory response in RAW 264.7 cells through downregulation of NF-κB and p38 MAPK. Inflammopharmacology. 2021. DOI: https://doi.org/10.1007/s10787-021-00827-6

Abdulkhaleq LA, Assi MA, Abdullah R, Zamri-Saad M, Taufiq-Yap YH, Hezmee MN. The crucial roles of inflammatory mediators in inflammation: A review. Vet World. 2018;11(5):627-35. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2018.627-635

Mena P, Domínguez-Perles R, Gironés-Vilaplana A, Baenas N, García-Viguera C, Villaño D. Flavan-3-ols, anthocyanins, and inflammation. IUBMB Life. 2014;66(11):745-58. DOI: https://doi.org/10.1002/iub.1332

Maslov O, Kolisnyk S, Komisarenko M, Golik M. Study of total antioxidant activity of green tea leaves (Camellia sinensis L.). Herba Pol. 2022;68(1):1-9. https://doi.org/10.2478/hepo-2022-0003

Li Z, Fu X, Fan Y, Zhao C, Wang Q, Feng L, Shen X, Han Z, Fan J. Effect of epicatechin on inflammatory cytokines and MAPK/NF-κB signaling pathway in lipopolysaccharide-induced acute lung injury of BALB/c mice. Gen Physiol Biophys. 2022;41(04):299-308. https://doi.org/10.4149/gpb_2022023

Maslov OY et al. Antioxidant activity of green tea leaves (Camellia sinensis L.) liquid extracts. Pharmacologyonline. 2021;(3):291-8. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.7813114

Maslov OY, Komisarenko MA, Golik MY, Kolisnyk SV, Altukhov AA, Baiurka SV, Karpushina SA, Tkachenko O, Iuliia K. Study of total antioxidant capacity of red raspberry (Rubus idaeus L.) shoots. Vitae. 2023;30(1). DOI: https://doi.org/10.17533/udea.vitae.v30n1a351486

Maslov O, Komisarenko M, Ponomarenko S, Horopashna D, Osolodchenko T, Kolisnyk S, Derymedvid L, Shovkova Z, Akhmedov E. Investigation the influence of biologically active compounds on the antioxidant, antibacterial and anti-inflammatory activities of red raspberry (Rubus idaeous l.) leaf extract. Curr Issues Pharm Med Sci. 2022;35(4). DOI: https://doi.org/10.2478/cipms-2022-0040

Kula M, Głód D, Krauze-Baranowska M. Two-dimensional liquid chromatography (LC) of phenolic compounds from the shoots of Rubus idaeus ‘Glen Ample’ cultivar variety. J Pharm Biomed Anal. 2016;121:99-106. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpba.2015.12.047

Krauze-Baranowska M et al. Chemical composition and biological activity of Rubus idaeus shoots – a traditional herbal remedy of Eastern Europe. BMC Complement Altern Med. 2014;14(1). DOI: https://doi.org/10.1186/1472-6882-14-480

Vo Van L, Pham EC, Nguyen CV, Duong NT, Vi Le Thi T, Truong TN. In vitro and in vivo antidiabetic activity, isolation of flavonoids, and in silico molecular docking of stem extract of Merremia tridentata (L.). Biomed Amp Pharmacother. 2022;146:112611. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.112611

Khoddami A, Wilkes M, Roberts T. Techniques for Analysis of Plant Phenolic Compounds. Molecules. 2013;18(2):2328-75. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules18022328

Morris GM, Huey R, Olson AJ. Using AutoDock for Ligand‐Receptor Docking. Curr Protoc Bioinform. 2008;24(1). DOI: https://doi.org/10.1002/0471250953.bi0814s24

RCSB PDB: Homepage. RCSB PDB: Homepage. Access: https://www.rcsb.org/.

PubChem. Access: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/

CASTp 3.0: Computed Atlas of Surface Topography of proteins. Access: http://sts.bioe.uic.edu/castp/index.html?201l

Stefanova OV. Preclinical studies of medicinal products: method.guidance. Vidavnichy dim “Avitsena”, Kiev.2001 doi: 10.5281/zenodo.8139960

Maslov OY. Development and validation potentiometric method for determination of antioxidant activity of epigallocatechin-3-O-gallate. Pharmacologyonline. 2021;2:35-42. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.7813097

Salminen JP, Roslin T, Karonen M, Sinkkonen J, Pihlaja K, Pulkkinen P. Seasonal Variation in the Content of Hydrolyzable Tannins, Flavonoid Glycosides, and Proanthocyanidins in Oak Leaves. J Chem Ecol. 2004;30(9):1693-711. DOI: https://doi.org/10.1023/B:JOEC.0000042396.40756.b7

Ahmed AU. An overview of inflammation: mechanism and consequences. Front Biol. 2011 July;6(4). DOI: https://doi.org/10.1007/s11515-011-1123-9

Li J, Lan T, Zhang C, Zeng C, Hou J, Yang Z, Zhang M, Liu J, Liu B. Reciprocal activation between IL-6/STAT3 and NOX4/Akt signalings promotes proliferation and survival of non-small cell lung cancer cells. Oncotarget. 2015;6(2):1031-48. DOI: https://doi.org/10.18632/oncotarget.2671

Fan Y, Mao R, Yang J. NF-κB and STAT3 signaling pathways collaboratively link inflammation to cancer. Protein Amp Cell. 2013;4(3):176-85. DOI: https://doi.org/10.1007/s13238-013-2084-3

Murakami M, Kudo I. Phospholipase A2. J Biochem. 2002;131(3):285-92. DOI: https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.jbchem.a003101

Lopes AJ, Vasconcelos CC, Garcia JB, Pinheiro MS, Pereira FA, Camelo DD, Morais SV, Freitas JR, Rocha CQ, Ribeiro MN, Cartágenes MD. Anti-Inflammatory and Antioxidant Activity of Pollen Extract Collected by Scaptotrigona affinis postica: in silico, in vitro, and in vivo Studies. Antioxidants. 2020;9(2): DOI: https://doi.org/103. 10.3390/antiox9020103

Lawrence T. The Nuclear Factor NF- B Pathway in Inflammation. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2009 Oct;1(6):a001651. DOI: https://doi.org/10.1101/cshperspect.a001651

Skonieczna M et al. NADPH Oxidases: Insights into Selected Functions and Mechanisms of Action in Cancer and Stem Cells. Oxidative Med Cell Longev. 2017;2017:1-15. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/9420539

Valadez-Cosmes P et al. Myeloperoxidase: Growing importance in cancer pathogenesis and potential drug target. Pharmacol Amp Ther. 2022 Aug;236:108052. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2021.108052