Изучение антиоксидантного действия растительных экстрактов на бактерии Escherichia coli

Самойлова, Зоя Юрьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изучение антиоксидантного действия растительных экстрактов на бактерии Escherichia coli
ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Изучение антиоксидантного действия растительных экстрактов на бактерии Escherichia coli"

003478563

На правах рукопис

САМОЙЛОВА Зоя Юрьевна

ИЗУЧЕНИЕ АНТИОКСИДАНТНОГО ДЕЙСТВИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ НА БАКТЕРИИ ESCHERICHIA COLI

- 1 О KT 2009

03.00.07 Микробиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пермь - 2009

003478563

Работа выполнена в Лаборатории физиологии и генетики микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Пермь

Научный руководитель:

доктор биологических наук Октябрьский Олег Николаевич Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Горовиц Эдуард Семенович кандидат биологических наук Соломепный Александр Петрович

Ведущая организация: Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Москва

Защита состоится ' дй ешЗц 2009 г. в •Л часов на заседании диссертационного совета ДМ004.019.01 в Институте экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН по адресу: 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13. Факс: (342) 2446711.

Автореферат диссертации размещен на сайте Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (http://www.iegm.ru).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН.

Автореферат разослан "7Д " 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических паук Максимова Юлия Геннадьевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Активные формы кислорода (АФК) оказывают токсическое действие на организмы, повреждая мембранные липиды, белки и ДНК. Образование активных форм кислорода может происходить как в процессе нормального аэробного метаболизма, так и при действии экзогенных физико-химических факторов, прямо или косвенно, генерирующих АФК. Для нейтрализации вредного воздействия активных форм кислорода бактерии конститутивно синтезируют антиоксидантные ферменты, а также обладают механизмами адаптивного ответа, регулируемыми на генетическом уровне. У бактерий Escherichia coli в ответе на действие перекиси водорода (Н202) и супероксидного аниона (02) важную роль играют две группы генов (регулонов), контролируемых, соответственно, транскрипционными факторами OxyR и SoxRS (Storz, Imlay, 1999; Pomposiello, Demple, 2002).

В последние годы большое внимание уделяется изучению антиоксидантной активности (АОА) экстрактов лекарственных растений, которые находят широкое применение в официальной и народной медицине и косметике. Во многих случаях обнаружена высокая антиоксидантная активность экстрактов и предполагается, что эта активность может вносить существенный вклад в их лечебный эффект. Показано также, что АОА экстрактов связана с наличием в них полифенолов, в том числе, флавоноидов и таннинов (Pietta, 1998; Masaki et al., 1995; Shahidi et al., 1992). Эти соединения обладают способностью к прямому ингибированию свободных радикалов (Rice-Evans et al., 1995) и хелатированию металлов, включая железо (Afanas'ev et al., 1989; Sestili et al., 2002; Melidou et al., 2005). В то же время было показано, что в определенных условиях полифенолы могут участвовать в генерации АФК и действовать как прооксиданты (Hoshino et al., 1999; Smith et al., 2003).

В исследованиях на животных показаны антимутагенные эффекты полифенолов, а также положительное действие при лечении многих заболеваний сердечно-сосудистой и нервной системы, в профилактике рака и старения (Chung et al., 1998; Nijveldt et al., 2001). Наименее исследовано влияние полифенолов и экстрактов растений на бактерии, в том числе на те, которые являются компонентами кишечной микрофлоры человека. Как и у других энтеробактерий, важный этап жизненного цикла грамотрицательных бактерий Е. coli связан с пребыванием в кишечнике животных и человека. В процессе переваривания пищи кишечные бактерии могут прямо

контактировать с экстрактами растений и полифенолами и участвовать в их метаболизме (Halliwell et al., 2005). Были доложены данные о токсическом и мутагенном действии полифенолов на бактерии (Максимов с соавт., 2003; Edenharder, Grunhage, 2003; Smith et al., 2003), однако сведения об антиоксидантных и прооксидантных эффектах растительных экстрактов на бактерии малочисленны.

Цель настоящей работы - изучить антиоксидантное действие водно-спиртовых экстрактов растений Урала и Западной Сибири на бактерии Е. coli.

Основные задачи исследований:

1. Изучить антиоксидантные свойства растительных экстрактов путем исследования их влияния на рост и выживаемость бактерий Е. coli в условиях окислительного стресса.

2. Используя репортерные штаммы Е. coli, изучить влияние экстрактов на экспрессию антиоксидантных генов в отсутствие экзогенных оксидантов и в условиях окислительного стресса.

3. Изучить способность экстрактов к хелатированию ионов железа в цитоплазме бактерий.

4. Сравнить антиоксидантное действие экстрактов и некоторых полифенолов на бактерии с их активностью в условиях in vitro.

Научная новизна. Впервые исследовано антиоксидантное действие растительных экстрактов и некоторых полифенолов на бактерии Е. coli. Выявлена тесная связь между радикал-связывающей, металл-хелатирующей активностями, способностью защищать ДНК от окислительных повреждений in vitro и способностью экстрактов снижать бактериостатическое и бактерицидное действие Н202 в аэробно растущих культурах Е. coli. Выявлена корреляция между антиоксидантной активностью экстрактов и содержанием в них полифенолов.

Показано прооксидантное действие ряда экстрактов, которое выражалось в способности стимулировать экспрессию генов, кодирующих каталазу-гидропероксидазу HPI и супероксидцисмутазу Mn-SOD. Обнаружено, что прооксидантные эффекты экстрактов связаны с их способностью генерировать Н2О2. Выявлена корреляция между про- и антиоксидантными свойствами экстрактов. Таким образом, показано, что слабое прооксидантное действие экстрактов может вносить определенный вклад в защиту растущих клеток Е. coli от последующей экспозиции к высоким концентрациям Н2О2.

Теоретическое и практическое значение работы. Изучение антиоксидантных эффектов экстрактов растений и их отдельных компонентов на бактерии Е. coli позволяет получить новые данные об адаптации кишечной микрофлоры к окислительному стрессу.

Будучи хорошо изученными в физиолого-биохимическом и генетическом отношении, генно-инженерные штаммы бактерий Е. coli могут быть использованы как относительно простые тест-системы для скрининга растений, обладающих высокой антиоксидантной активностью, и изучения молекулярных механизмов действия субстратов растительного происхождения и составляющих их биологически активных компонентов.

Полученные результаты позволили составить список растений, произрастающих на территории Российской Федерации, которые могут быть использованы как потенциальные источники получения антиоксидантов. Особый интерес представляет обнаружение антиоксидантных свойств в растениях, которые широко применяются в официальной и народной медицине, что способствует пониманию механизмов их лекарственного действия.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Выявлены виды растений, экстракты которых обладают выраженным антиоксидантным действием на бактерии Е. coli при пероксидном стрессе.

2. Обнаружены экстракты, обладающие прооксидантным действием. Эти экстракты продуцировали образование пероксида in vitro и стимулировали экспрессию антиоксидантных генов у бактерий in vivo.

3. Антиоксидантная активность экстрактов in vivo коррелировала с показателями in vitro и была связана с содержанием в испытанных образцах полифенолов.

4. Изучено действие некоторых полифенолов на бактерии Е. coli. Обнаружена корреляция между их антиоксидантной активностью in vitro и in vivo.

научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс», г. Пермь, 2008 г.; II Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов биологов «Симбиоз Россия 2009», Пермь, 2009 г.; на 13-м международном молодежном симпозиуме студентов и аспирантов биологов 'SymBioSE 2009' 'Biology: Expansion of Borders', г. Казань, 2009 г.

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе две статьи в иностранных рецензируемых журналах.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 159 страницах печатного текста, содержит 14 таблиц и 41 рисунок. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, двух глав экспериментальной части, обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 265 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом НИР Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН и является частью исследований, проводимых по теме «Изучение неспецифического отклика и адаптивных реакций клеток на различные стрессовые воздействия» (индекс приоритетного направления 4.1.13, номер госрегистрации 01910055305). Исследования поддержаны грантом РФФИ № 07-04-96030, грантом от Программы интеграционных проектов фундаментальных исследований, выполняемых в УрО РАН совместно с учеными СО РАН, а также грантом Президиума УрО РАН для молодых ученых (2009 г.).

Список принятых сокращений. АОА - антиоксидантная активность, РСА - радикал-связывающая активность, DPPH - дифенилпикрилгидразил, КОЕ - колониеобразующая единица, OD - оптическая плотность, HPI -каталаза гидропероксидаза I.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Бактериальные штаммы. В работе использовали штаммы Е. coli QC771 родительского типа (Touati, 1988), а также производные от него репортерные штаммы, несущие слияния гена lacZ с промоторами исследуемых генов katG, sodA и iucC, кодирующими каталазу-

гидропероксидазу HPI, Mn-зависимую супероксиддисмутазу и компонент транспортной системы железа, соответственно (Demple, 1997; Smimova et al., 2000; Imlay, 2002).

Среды и условия культивирования. Бактерии Е. coli выращивали аэробно на минимальной среде М9 с добавлением глюкозы, казаминовых кислот, тиамина и антибиотиков. После центрифугирования клетки из ночной культуры ресуспендировали в 100 мл свежей среды до значения оптической плотности OD6oo = 0,1-0,15 и далее выращивали при 37°С в колбах объемом 250 мл на качалках при частоте вращения 150 об/мин. За ростом бактерий следили по изменению СЮбоо> измеряемому на фотометре КФК-3 (толщина кюветы 5 мм).

Определение антиоксидантных свойств экстрактов растений и чистых полифенолов in vitro. Определение радикал-связывающей активности экстрактов проводили спектрофотометрическим методом с использованием DPPH (Shyur et al., 2005). Металл-хелатирующую способность измеряли в тесте с феррозином (Kim et al., 2005). Способность экстрактов к защите ДНК от окислительных повреждений в ходе протекания реакции Фентона оценивали посредством измерения релаксации суперскрученной плазмидной ДНК (Park, Imlay, 2003).

Измерение скорости продукции Н2О2 экстрактами растений и чистыми полифенолами осуществляли с использованием флуоресцентного метода (Seaver, Imlay, 2001).

Определение общего содержания растительных полифенолов в экстрактах проводили с использованием реактива Фолина-Чикольте (Wu et al., 2006).

Оценка влияния экстрактов и чистых полифенолов на устойчивость Е. coli к бактериостатическому действию Н202 и менадиона. В середине логарифмической фазы роста клетки центрифугировали и затем ресуспендировали в 4 мл среды М9. По 100 мкл клеточной суспензии (до конечной OD60o = 0,1) вносили в пробирки, содержащие 5 мл среды и 50 мкл растворенных в 20 % спирте экстрактов, и инкубировали на качалке при 37°С до достижения OD6oo = 0,2. Затем клетки подвергали действию Н202 (2 мМ) или менадиона (0,5 мМ) и инкубировали еще в течение 30 мин. Удельную скорость роста рассчитывали по уравнению:

ц = In (N/N0)/t,

где p. - удельная скорость роста, час"1, N и N0 - значения оптической плотности в начальный и t момент времени, соответственно.

Оценка влияния экстрактов и чистых полифенолов на устойчивость Е. coli к бактерицидному действию Н202. Для оценки выживаемости бактерий в условиях пероксидного стресса, дозу Н202 увеличивали до 10 мМ. Выживаемость бактерий на чашках Петри определяли по стандартной методике (Методы общей бактериологии, 1983). Цитотоксичность экстрактов и чистых полифенолов оценивали как отношение выживаемости клеток, предобработанных экстрактами, к выживаемости клеток в контроле.

Определение активности ß-галактозидазы в клетках репортерных штаммов Е. coli, несущих слияния гена lacZ с промоторами исследуемых генов, проводили по методу Миллера (Miller, 1972).

Определение активности каталазы в целых клетках Е. coli определяли спектрофотометрическим методом (Beers and Sizer, 1952; Visick, Clark, 1997). Содержание белка в клеточных гомогенатах определяли по методу Лоури с использованием реактива Фолина (Lowry et al., 1951).

Получение экстрактов растений. Водно-спиртовые экстракты были предоставлены сотрудниками Центрального сибирского ботанического сада СО РАН. Определение флавоноидов и таннинов проводилось сотрудниками ЦСБС СО РАН в соответствии с методами, описанным в работах (Беликов, 1985; Гос. Фармакопея, 1987).

Статистическая обработка данных. Обработку экспериментальных данных осуществляли с помощью пакета программ Microsoft Excel (версия 9.0 для Windows) и Statistica 6.0, вычисляя среднее значение, стандартную ошибку и доверительный интервал, а также коэффициенты корреляции. Каждый результат показан как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Исследование свойств экстрактов растений. Испытанные экстракты получены из различных частей растений (стебли, листья, соцветия), растущих в Западной Сибири и на Урале и принадлежащих к различным семействам. Часть из них относится к лекарственным растениям. Всего исследовано 65 экстрактов из трех партий, собранных в течение летних периодов 2005-2007 гг. В автореферате приводятся данные для части экстрактов, которые являются типичными для всей исследованной группы растений.

В предварительных экспериментах нами была выбрана концентрация экстрактов (5 мг сух в-ва/мл), при добавлении которой в среду культивирования не наблюдалось значительного бактерицидного эффекта. При этой концентрации некоторые экстракты оказывали стимулирующее или ингибирующее влияние на скорость роста в пределах 27% от контрольного уровня (рис. 1). При обработке аэробно растущей культуры Е. coli 2 мМ Н202 отмечалось значительное снижение скорости роста в контрольной культуре. Экстракты растений существенно различались по их способности снижать бактериостатическое действие Н202. В этой партии наибольший защитный эффект проявили экстракты хамериона, грушанки, лабазника, серпухи, латука, репейничка и полыни понтийской, предобработка которыми повышала скорость роста культур в присутствие 2 мМ Н2О2 более чем в три раза по сравнению с контролем (рис. 1).

кошроль хамерион узколистный девясил иволистаый полынь понпшская лабазник обыкновенный латук татарский грушажа круглолистная ^ШМШШЙ^г,

полынь австрийская репейннчек волосистый серпуха венценосная пижма обыкновенная алтей лекарственный василисник простой конопля посевная мелнлотоидес плоскоплодный рЯВЯР^

О 0,5 1

Удельная скорость роста, м-1

■ предобработка экстрактами (30 мин) ппредобработка экстрактами (30 мин) + -^1Н;О.(30мна)

Рис. 1. Рост

культур

Е. соИШПП,

предобработанных

экстрактами,

в отсутствие

экзогенных

оксидантов и при

окислительном

стрессе.

В качестве другого показателя защитного действия экстрактов мы использовали продолжительность остановки роста после обработки клеток оксидантом. Обнаружено, что предобработка клеток некоторыми экстрактами существенно снижала этот показатель. На рис. 2 в качестве примера приведены кривые роста для культур Е. coli MN111, предобработанных экстрактами грушанки и конопли. Уже через 40 мин после добавления Н202 у

клеток, предобработанных экстрактом грушанки, наблюдалось возобновление роста. При этом в контроле возобновление роста происходило лишь через 50-60 мин. Этот эффект отсутствовал у экстракта конопли.

Рис. 2. Рост Е. со/г ШИП при действии 2 мМ НгОг в присутствие экстрактов из листьев грушанки и конопли. Стрелкой обозначено время добавления Н2С>2.

В другой серии опытов было исследовано влияние предобработки экстрактами на выживаемость Е. coli QC771 в условиях сильного пероксидного стресса (10 мМ Н2О2) (рис. 3).

Полученные данные свидетельствовали о том, что наиболее выраженное протективное действие на выживаемость бактерий оказали экстракты, которые проявляли наиболее высокую активность в защите от бактериостатического действия 2 мМ Н2Ог.

Одним из факторов, инициирующих генерацию АФК в живых клетках, является наличие свободных ионов железа в цитоплазме. При участии Fe2+ и перекиси водорода образуются короткоживущие, но чрезвычайно токсичные молекулы гидроксильного радикала (реакции Фентона и Хабер-Вейса). К настоящему времени известно, что антиоксидантное действие растительных биосубстратов связано не столько с прямым взаимодействием

с АФК, сколько со способностью хелатировать ионы металлов, включая ионы железа. С помощью химических методов in vitro нами были определены радикал-связывающая и металл-хелатирующая способности экстрактов, и показано, что эти параметры изменялись в довольно широком диапазоне. Высокой радикал-связывающей и металл-хелатирующей способностью одновременно обладали экстракты хамериона, грушанки и репейничка (рис. 4, 5).

Рис. 3. Влияние экстрактов на выживаемость бактерий E.coliQCm при действии 10 мМ Н202. В скобках указано, во сколько раз в предобработанных экстрактами культурах повышалась выживаемость по сравнению с 1СГ* 1а3 1a2 10й 10° контролем, выживаемость

контроль + №02 хамерион узколистный девясил иволистный полынь лонтийская лабазник обыкновенный латук татарский грушанка круглолистная полынь австрийская релейничек волосистый серпуха венценосная гамма обыкновенная алтей лекарственный василисник простой конопля посевная мелшгагоидес ллоскоплсдный

Корреляционный анализ данных показал, что существует положительная связь между антиоксидантной активностью экстрактов in vitro и их защитным действием на рост и выживаемость бактерий в условиях окислительного стресса (рис. 6). Коэффициенты корреляции варьировали от + 0,68 до + 0,74, /><0,01. Испытуемые экстракты обладали способностью защищать ДНК от окислительных повреждений in vitro, что коррелировало с их способностью снижать бактериостатическое действие Н202 (г = 0,62, р < 0,01).

хамерион узколистный девясил иволистныи полынь поншйская лабазник обыкновешшй латук татарский грушанка круглолистная _

полынь австрийская репейничек волосистый _ серпуха венценосная пижма обыкновенная алтей лекарственный василисник простой конопля посевная мелнлотоидес плоскоплодный

О 20 40 60 80 100 радикал-связывающая активность,"/.

хамерион узшлнстныи девясил иволистный полынь гонгийская лабазник обыкновенный лагук татарский грушанка круглолистная полынь австрийская репейшиек волосистый серпуха венценосная пижма обыкновенная алтей лекарственный василисник простой конопля посевная мезнлотоидес плоскоплодный

■ .................. ....... .................Ч

"о г.

.. .....R-i

"В-1 ш ш —1

О 10 23 30 40 50 60 70

металл-хелатирующая способность,0/,,

= 1 X

¡ I

Я ГЧ

II ® ё е s

с S

S-B-

ь i

Рис. 4. Радикал-связывающая активность экстрактов in vitro.

Рис. 5. Металл-хелатирующая способность экстрактов in vitro.

Рис. 6. Корреляция между радикал-связывающей активностью экстрактов in vitro и способностью снижать бактерио-статическое действие Н2О2 in vivo.

10 20 30 40 50 60 70 В090

Радикал-свя-и-тающая активность. ° »

Экстракты растений представляют собой сложную смесь веществ, обладающих различной биологической активностью. К настоящему времени установлено, что существует тесная связь между АОА экстрактов растений и содержанием в них полифенолов (Rice-Evans et al., 1995; Wojdyto et al., 2006). Это относится и к лекарственным растениям, многие из которых содержат большое количество полифенолов, таких как флавоноиды и таннины (Masaki et al., 1995; Guo et al., 2008). Содержание этих соединений в испытуемых экстрактах варьировало в широком диапазоне (рис. 7). У экстрактов хамериона, девясила, полыни понтийской и австрийской обнаружено таннинов свыше 9.0 мг/г сух. веса, у экстрактов мелилотоидеса и конопли оно не превышало 2.5 мг/г сух. веса. Экстракты хамериона, репейничка, девясила и полыни понтийской содержали флавоноиды в количестве 3.2-5.3 мг/г сух. веса.

хамернон узколистный девясил иволистный полынь понгайская лабазник обыкновенный латук татарский грушанка круглолистная полынь австрийская репейничек волосистый серпуха венценосная" пижма обыкновенная атгей лекарственный василисник простой юноши посевная мелитотондес плоскоплодный

гЩ1{/шжтг&

w/ww/Шммн

SFf

WM/wq/m

>Mj/m/fh

втаннины, мг/rcyx. веса ифлавоноиды, мг/rcyx. веса

Рис. 7. Содержание флавоноидов и таннинов в испытуемых экстрактах, мг/г сух. веса.

Примечательно, что экстракты, обладающие высокой АОА, имели большое количество таннинов и флавоноидов. Коэффициенты корреляции между исследованными параметрами АОА и содержанием флавоноидов и таннинов изменялись в пределах от + 0.53 до + 0.80, р <0.01.

Нами было изучено влияние предобработки экстрактами на экспрессию антиоксидантных генов в культурах Е. coli NM111 (katGv.lacZ). Ген katG индуцируется Н202 и кодирует каталазу-гидропероксидазу I (HPI), которая в аэробно растущих культурах Е. coli вносит основной вклад в детоксикацию эндогенной Н202. Уровень экспрессии katG может служить одним из

показателей активности антиоксидантной защиты бактериальной клетки. Предобработка некоторыми экстрактами вызывала достоверное увеличение экспрессии в 1,5-2 раза в отсутствие оксиданта. Наиболее

значительное повышение экспрессии (в 2 раза) наблюдалось после обработки клеток экстрактами хамериона и серпухи, наименьшее - после воздействия экстрактов лабазника, мелилотоидеса и алтея (рис. 8). Это наблюдение может свидетельствовать о наличии у ряда испытуемых экстрактов прооксидантных свойств.

Добавление 2 мМ Н202 после обработки клеток экстрактами вызывало дополнительное повышение экспрессии ка1С\\1ас2. Индекс индукции изменялся от 1,1 (мелилотоидес) до 3,4 (латук). Существенное повышение экспрессии наблюдалось в случае серпухи, репейничка, лабазника, хамериона, девясила, грушанки и полыни понтийской (индекс индукции > 2) (рис. 8).

Рис. 8. Влияние предобработки экстрактами на экспрессию kaíG::lacZ в культурах Е. со/ШМШ в отсутствие экзогенных оксидантов и при окислительном стрессе.

контроль хамерион узколистный девясил нволнстнын полынь понтийская лабазник обыкновенный латук татарский грушанка круглолистная полынь австрийская репейничек волосистый серпуха венценосная пижма обыкновенная алтей лекарственный василисник простой конопля посевная мелнлотоидес гшоскоплодный

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Активность бен-гзламозкдаш, ед. Миллера

■ предобработка экстрактами (30 мин) и предобработка экстрактами (30 мин)+ -^НфР™)

Ген kaíG вместе с рядом других Н202-индуцибельных генов входит в регулон, регулируемый транскрипционным фактором OxyR (Storz, Imlay, 1999; Seaver, Imlay, 2001). Было доложено, что этот белок экстремально чувствителен к Н202, и OxyR-зависимая транскрипция гена katG прямо коррелирует со скоростью продукции пероксида (González-Flecha, Demple, 1997; Aslund et al., 1999).

Рис. 9.

контроль I Скорость

шернонузтжшй t „ "..... продукции

демсизиватипный ) ■'• н2о2

полынь понтнйсш ] 13- экстрактами

лабазник обыкновенный j„ in vitro,

лнупаирсш | мкмоль/мин.

гртаанкакрушлисгая | . .............;...........f

полынь австрийская j

репешячекволосистын J .....■................s-

серша венценосна» | ............»zH

ннжмаобшовени |_

шейлаарсвенный Н

Еаснжникпросюн И

конопля посевная JJ

.че.жю1овдесшосюплодаш р]

с Сюросты СИ 1,12 и фолушнперепявиоро ю дшоьАшв С.£5 0.56 0.07

С другой стороны, известно, что в определенных условиях растительные биосубстраты, в том числе танины и флавоноиды, могут окисляться с образованием Н202 и гидроксильного радикала (Halliwell, 2008). Поскольку некоторые тестируемые экстракты содержали значительные количества этих полифенолов, нами была исследована способность экстрактов продуцировать Н202. Наиболее высокая скорость продукции Н202 отмечена у хамериона (0,062 мкмоль/мин) и лабазника (0,041 мкмоль/мин), наиболее низкая у конопли, мелилотоидеса и алтея (0,001, 0,004 и 0,005, соответственно) (рис. 9). Примечательно, что экстракты, обладающие высокими скоростями продукции пероксида in vitro, оказывали наиболее сильное защитное действие на рост культур Е. coli (г = + 0,60; р < 0,01). Коэффициент корреляции между скоростью продукции пероксида экстрактами и их способностью снижать бактерицидное действие Н202 составил + 0,90; р < 0,01 (рис. 10).

Рис. 10.

Корреляция между

способностью

экстрактов

продуцировать

Н2О2 in vitro и их

способностью

снижать

бактерицидное

действие

10 мМ Н202 in vivo.

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 Скорость продукции Н203, МКМОЛЬЛПШ

В нашей работе показано, что экстракты, проявляющие антиоксидантное действие на бактерии Е. coli, стимулировали также экспрессию гена sodA, кодирующего Mn-зависимую супероксиддисмутазу (Mn-SOD). Этот ген контролируется многими факторами, среди которых важную роль играют внутриклеточные уровни супероксида и ионов железа (Touati, 1997). Было доложено, что обработка Е. coli хелаторами ионов металлов стимулирует активность супероксиддисмутазы и экспрессию слияния sodA::lacZ (Pugh, Fridovich, 1985; Tardat, Touati, 1991). Используя штамм E. coli QC772, мы исследовали влияние экстрактов на экспрессию sodA::lacZ. Выявлена тесная связь между хелатирующей способностью экстрактов in vitro, (а также содержанием в них полифенолов) и экспрессией sodA, что указывает на возможность индукции этого гена экстрактами как посредством повышения внутриклеточного уровня АФК, так и хелатирования ионов железа.

Выше были рассмотрены результаты исследований антиоксидантных свойств экстрактов из одной партии. Свойства экстрактов из остальных партий, в основном, аналогичны: в каждой группе наблюдается широкая вариабельность определяемых параметров, часть экстрактов обладает высокой антиоксидантной активностью, наблюдается корреляция между параметрами, определяемыми in vivo и in vitro.

В таблице представлены экстракты из трех партий с высокой и низкой антиоксидантной активностью с учетом всех исследованных показателей.

Таблица

Группы экстрактов с высокой и низкой антиоксидантной активностью

Экстракты, обладающие Экстракты, обладающие

высокой низкой

антиоксидантной активностью антиоксидантной активностью

Хамерион узколистный Конопля посевная

Грушанка круглолистная Алтей лекарственный

Лабазник обыкновенный Лопух войлочный

Шиповник майский Черёмуха уединенная

Земляника лесная Чистотел большой

Пятилистник кустарниковый Чина Гмелина

Манжетка обыкновенная Мелилотоидес плоскоплодный

Медуница мягчайшая Осока болыпехвостая

Щавель конский Черемица Лобеля

Вероника Крылова Жимолость алтайская

Ирга обыкновенная Яблоня ягодная

Клён ясенелисный Карагана древовидная

Миндаль степной Ракитник русский

В целом, полученные данные свидетельствуют о том, что действие экстрактов, проявляющих повышенную АОА, носит сложный характер и может являться результатом одновременной работы нескольких механизмов, которые, на первый взгляд, носят противоположный характер. С одной стороны, экстракты, обладающие наиболее высокой способностью защищать бактериальные клетки от токсического действия Н2Ог, обладали повышенной способностью к прямому тушению радикалов и предотвращению образования АФК за счет железо-связывающей активности in vitro. С другой стороны, эти же экстракты обладали способностью продуцировать Н2О2, оказывая слабое бактериостатическое действие на рост бактериальных культур.

Наблюдаемое противоречие между способностью экстрактов продуцировать Н2О2 и их антиоксидантным эффектом является кажущимся, поскольку малые дозы пероксида обладают адаптивным действием и стимулируют экспрессию антиоксидантных генов, что защищает клетки от последующей экспозиции к высоким концентрациям Н2О2.

Исследование свойств флавоноидов и таннина. Как показали наши эксперименты, многие параметры, характеризующие антиоксидантные свойства экстрактов, коррелировали с содержанием в них полифенолов.

В связи с этим, представляло интерес исследовать действие таких полифенолов как таннин и флавоноиды различных подклассов на бактерии в тех же условиях, в которых испытывалось действие экстрактов.

С целью выявления механизма антиоксидантного действия активность флавоноидов сравнивали с таковой у тролокса, водорастворимого антиоксиданта, обладающего только радикал-связывающей активностью, и хелаторами железа - 2,2'-дипиридилом и дефероксамином. Известно, что дипиридил является хелатором железа (II), способным проникать внутрь клеток Е. coli и защищать от летального действия Н202 (Park, Imlay, 2003). Дефероксамин представляет собой хелатор железа (III), который также может проникать внутрь клеток Е. coli и связывать свободные ионы Fe3+, а в присутствие кислорода активировать связывание и окисление ионов Fe2+ (Keyer, Imlay, 1996).

Для оценки влияния испытуемых веществ на рост Е. coli NM111 в условиях пероксидного стресса нами был использован такой параметр, как задержка роста после обработки клеток Н202. Добавление 2 мМ Н202 к растущей культуре клеток Е. coli NM111 вызывало 60-минутную задержку роста. Предобработка клеток в течение 40 мин нарингенином, гесперетином и тролоксом не оказывала существенного влияния на длительность периода остановки роста, обусловленной действием оксиданта. Добавление пероксида к клеткам, предобработанным кверцетином, таннином и дефероксамином, приводило к неполному подавлению роста, и в этих культурах наблюдалось более раннее возобновление линейного роста. Величины оптической плотности, достоверно отличающиеся от контроля, наблюдались уже через 40, 50, 70 и 80 мин после добавления Н202 в культурах, предобработанных кверцетином, таннином, дефероксамином и катехином, соответственно (рис. 11).

Предварительная обработка бактерий кверцетином, таннином и дефероксамином способствовала достоверному повышению их выживаемости при действии 10 мМ Н202 в 140, 8.2 и 8.4 раза, соответственно. Другие испытуемые вещества заметного защитного эффекта на выживаемость не оказывали (рис. 12).

Таким образом, в наших условиях из испытанных полифенолов только таннин и кверцетин проявили выраженное антиоксидантное действие, и этот эффект коррелировал с их высокой радикал-связывающей активностью и металл-хелатирующей способностью in vitro.

$ кверцетин

I I

j дефероксамин ■ таннин кэгехин

нарингенинин

80 100 120 140 160 180 Время, мин

контроль+ Н202

кверцетин танин тролокс катехин нариигенин гесперетин дипиридил дефероксамин

Рис. 11. Влияние предобработки полифенолами (0,2 мМ) на рост Е. со/ШМШ в условиях пероксидного стресса (2 мМ Н202). Время добавления Н202 отмечено стрелкой.

Рис. 12. Влияние полифенолов на выживаемость Е. coliQCin в условиях острого пероксидного стресса (10 мМ Н202).

Ю'5 10J 10 "3 W2 10~1 10°

вьимваемость

Как было рассмотрено выше, металл-хелатирующая активность полифенолов может вносить существенный вклад в антиоксидантную защиту клетки. Чтобы проверить эту возможность, мы провели серию экспериментов, используя репортерные штаммы Е. coli BN407, несущие слияние iucC::lacZ. У бактерий Е. coli экспрессия iuc находится под контролем белка Fur, участвующего в регуляции метаболизма железа. Повышение экспрессии гена iucC, кодирующего элемент системы транспорта

контроль кверцетин таннин катехин нарингенин гесперетин тролокс дипиридил дефероксамин

железа, свидетельствует о понижении содержания свободных ионов Fe2+ в цитоплазме вследствие связывания с различными лигандами.

Рис. 13. Влияние предобработки полифенолами на экспрессию iucC::lacZ в культурах Е. coli BN407.

200 400 600 600 1000

Активность бета-га лактоз ид азы, ед. Миллера

В наших опытах высокий уровень экспрессии iucC::lacZ наблюдался при обработке бактерий кверцетином, таннином и дефероксамином (индекс индукции 4.8, 4.6 и 3.7, соответственно). При действии другого хелатора железа дипиридила этот показатель составлял около 10 (рис. 13). Катехин, нарингенин, гесперитин и тролокс не проявили существенной металл-хелатирующей способности in vivo. Эти результаты указывают на то, что защитный эффект кверцетина и таннина от бактериостатического и бактерицидного действия Н2О2 может осуществляться за счет хелатирования ионов Fe2+ в цитоплазме и предотвращения протекания реакций типа Фентона с образованием гидроксильного радикала.

Показано также, что кверцетин и таннин индуцировали экспрессию katG::lacZ (рис. 14) и активность каталазы HPI в нормальных условиях и при действии 2 мМ Н2О2. Как и в случае с экстрактами, у испытуемых веществ была обнаружена способность продуцировать Н2О2 (рис. 15), которая коррелировала с защитным эффектом от бактерицидного действия пероксида (г = + 0,67, р < 0,01). Эти данные свидетельствуют о наличии у этих полифенолов прооксидантных свойств.

Следует отметить, что металл-хелатирующая способность таннина и кверцетина также могла вносить определенный вклад в индукцию экспрессии kaíG. В пользу этого свидетельствует наши данные о стимулирующем действии хелаторов железа дипиридила и дефероксамина на экспрессию этого гена (рис. 14). Хелатирование Fe2+ могло снижать окислительные повреждения за счет подавления образования гидроксильного радикала, что способствовало нормальному функционированию

транскрипционного аппарата и позволяло достичь более высокого уровня индукции каЮ.

Рис. 14. Влияние предобработки полифенолами на экспрессию кШСгЛасг

контроль кверцетин таннин катехин нарингенин гесперетин тролокс дипиридил дефероксамин

1000 2000 3000

Активность бета-галактозидазы.ед. Миллера

4000

□предобработка веществами (30 мин) предобработка веществами (30 мин) + -й'ЫМд1®?

контроль

кверцетин

1 1

таннин • 11

катехин

нарингенин з.

гесперетин

тролокс

дипиридил h

дефероксамин 3<

О 0,02 0,04 0,06 0,08

Скорость продукции перекиси водорода, мкмоль/мин

в культурах Е. coli NM1U.

Рис. 15. Скорость продукции Н202 испытуемыми веществами in vitro, мкмоль/мин.

На основании полученных результатов предлагается схема возможного действия полифенолов (на примере кверцетина) на бактериальные клетки (рис. 16).

Схема предусматривает несколько различных путей, посредством которых полифенолы могут осуществлять антиоксидантное действие: радикал-связывающая и металл-хелатирующая активности, а также стимуляция экспрессии антиоксидантных генов, обеспечивающих защиту при последующем воздействии более высоких доз Н202.

Учитывая всю совокупность полученных нами результатов, можно предположить, что экстракты растений, обладающих высокой АОА, могли осуществлять свою активность с участием тех же путей, что и полифенолы.

Рис. 16. Схема

1. Исследовано действие 65 экстрактов из различных частей 57 растений Западной Сибири и Урала на бактерии Е. coli. Выявлены экстракты с высокой антиоксидантной активностью, связанной со способностью защищать клетки от бактериостатического и бактерицидного действия оксидантов.

2. Обнаружены экстракты, обладающие прооксидантной активностью, которая выражалась в способности продуцировать Н202 in vitro и стимулировать экспрессию антиоксидантных генов katG и sodA в отсутствие экзогенных оксидантов. Выявлена корреляция между прооксидантными свойствами экстрактов и их защитным действием на бактерии в условиях окислительного стресса.

3. Показано, что способность экстрактов к защите бактерий от окислительного стресса коррелирует с показателями, характеризующими антиоксидантную активность экстрактов in vitro (радикал-связывающая активность, металл-хелатирующая способность и защита плазмидной ДНК), а также с содержанием таннинов и флавоноидов.

возможного действия полифенолов на бактерии Е. coli.

ВЫВОДЫ

полифенолов к защите бактерий от окислительного стресса и показателями, характеризующими их антиоксидаитную активность in vitro. 5. Полученные данные свидетельствуют, что антиоксидантное действие экстрактов растений и полифенолов может осуществляться с одновременным участием нескольких молекулярных механизмов: прямого ингибирования АФК в окружающей среде и цитоплазме; снижения продукции АФК за счет хелатирования ионов железа; стимуляции экспрессии антиоксидантных генов малыми дозами АФК, образующимися при аутоокислении изучаемых субстратов.

Благодарности

Автор выражает благодарность д.б.н. заведующей лаборатории фитохимии Центрального сибирского ботанического сада СО РАН Высочиной Г.И. за предоставленные водно-спиртовые экстракты растений, а также за помощь в определении таннинов и флавоноидов в испытанных экстрактах.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Самойлова З.Ю. Сравнение антиоксидантных и прооксидантных свойств чистых флавоноидов и растительных экстрактов с помощью микробных тест-систем / З.Ю. Самойлова, Н.Ю. Елесина // Химия и экология: Тезисы докладов IX краевой конф. студентов и молодых ученых. -Пермь, 2007.-С. 56-57.

2. Самойлова З.Ю. Изучение антиоксидантного и прооксидантного действия флавоноидов на бактерии Escherichia coli / З.Ю. Самойлова, И.В. Буракова, Г.В. Смирнова // Современная физиология растений: от молекул до экосистем: Материалы докладов VI Съезда общества физиологов растений, международной конф. - Сыктывкар, 2007. - С. 196-198.

3. Oktyabrsky O.N. The study of antioxidant and prooxidant activities of plants with microbial test-systems / O.N. Oktyabrsky, G.I. Vysochina, G.V. Smirnova, N.G. Muzyka, Z.Y. Samoilova // Basic Science for medicine: 3-rd International Conference. - Novosibirsk, Russia, 2007. - P. 54.

4. Самойлова З.Ю. Использование микробных тест-систем для определения антиоксидантной активности водных экстрактов растений / З.Ю. Самойлова, М.Н. Брысова // Биология - наука XXI века: Тезисы международной конф. молодых ученых. - Пущино, 2007. - С. 216.

5. Самойлова З.Ю. Влияние экзогенных антиоксидантов на ответ Escherichia coli к пероксидному стрессу / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова //

Современные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии: Тезисы региональной научной конф. молодых ученых. - Пермь, 2007. - С. 95-96.

6. Самойлова З.Ю. Использование микробных тест-систем для скрининга антиоксидантов растительного происхождения / З.Ю. Самойлова, О.Н. Октябрьский // Экология и научно-технический прогресс: Материалы VI международной научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь, 2007. - С. 324-327.

7. Самойлова З.Ю. Оценка прооксидантной и антиоксидантной активностей водно-спиртовых экстрактов растений с помощью микробных тест-систем / З.Ю. Самойлова, М.Н. Брысова, Т.А. Красных // Актуальные аспекты современной микробиологии: Тезисы III Международной молодежной школы-конференции. - Москва, 2007. - С. 98-99.

8. Самойлова З.Ю. Микробные тест-системы для оценки антиоксидантной активности экстрактов растений / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова // Проблемы биоэкологии и пути их решения: Материалы международной научной конф. - Саранск, 2008. - С. 420-421.

9. Шкляева О. Исследование антиоксидантных свойств лекарственных растений / О. Шкляева, З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова, О.Н. Октябрьский // Химия и экология: Тезисы докладов X краевой конф. студентов и молодых ученых. - Пермь, 2008. - С. 55-56.

10. Самойлова З.Ю. Использование микробных тест-систем для оценки антиоксидантной способности экстрактов лекарственных растений / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова, О.Н. Октябрьский // Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии: Труды международной научной конф. - Минск, 2008. - Т. 2. - С. 104-107.

П.Смирнова Г.В. Влияние полифенолов на рост и выживаемость бактерий в условиях окислительного стресса / Г.В. Смирнова, З.Ю. Самойлова, Н.Г. Музыка, О.Н. Октябрьский // Современное состояние и перспективы развития микробиологии и биотехнологии: Труды международной научной конф. - Минск, 2008. - Т. 2. - С.58-60.

12. Самойлова З.Ю. Скрининг растений на антиоксидантную активность с помощью микробных тест-систем / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова, Г.И. Высочина, О.Н. Октябрьский // Симбиоз Россия 2008. Биология: традиции и инновации в 21 веке: Материалы I Всероссийского, с международным участием, конгресса студентов и аспирантов-биологов. -Казань, 2008. - С. 77-80.

13. Samoilova Z.Y. Screening of plant antioxidant activity using microbial testsystems / Z.Y. Samoilova, G.I. Vysochina, G.V. Smirnova // Environmental Pollution, Adaptation, Immunity (ICEP-2008): VII Internat. Conf. - Perm-N.Novgorod-Perm, 2008. - P. 138.

14. Самойлова З.Ю. Исследование антиоксидантной активности растений Западной Сибири методами in vivo и in vitro / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова, Г.И. Высочина, О.Н. Октябрьский // Актуальные аспекты современной микробиологии: Тезисы IV Молодежной школы-конференции с международным участием. - Москва, 2008. - С. 43.

15. Самойлова З.Ю. In vitro и in vivo определение антиоксидантной активности растений Западной Сибири / З.Ю. Самойлова, Г.В. Смирнова, Г.И. Высочина, О.Н, Октябрьский // Биология - наука XXI века: Тезисы международной конф. молодых ученых. - Пущино, 2008. - С. 221-222.

16. Самойлова З.Ю. Поиск растений-источников антиоксидантов с использованием микробных тест-систем / З.Ю. Самойлова, Г.И. Высочина, Г.В. Смирнова // Экология и научно-технический прогресс: Материалы VII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь, 2008. - С. 232-233.

17. Самойлова З.Ю. Использование микробных тест-систем для скрининга растений с высокой антиоксидантной активностью / З.Ю. Самойлова // Симбиоз Россия 2009. Биология: традиции и инновации в 21 веке: Материалы II Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов. - Пермь, 2009. - С. 68-69.

18. Oktyabrsky О. Assessment of antioxidant activity of plant extracts using microbial test-systems / O. Oktyabrsky, G. Vysochina, N. Muzyka, Z. Samoilova, T. Kukushkina, G. Smimova // J. Appl. Microbiol. - 2009. - V. 106. -P. 1175-1183.

19. Smimova G.V. Influence of polyphenols on Escherichia coli resistance to oxidative stress / G.V. Smirnova, Z.Y. Samoylova, N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky // Free Radic. Biol. Med. - 2009. - V. 46. - P. 759-768.

20. Samoylova Z.Y. Screening of plants with high anti-oxidant activity using microbial test-systems / Z.Y. Samoylova, G.I. Vysochina, G.V. Smirnova, O.N. Oktyabrsky // "Symbiose 2009" "Expansion of Borders", Abstracts of the 13th annual Symposium for Biology Students of Europe. - Kazan, 2009. - P. 65.

Подписано в печать 16.09.2009. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 1. Формат 60x90/16. Набор компьютерный. Заказ № 180/2009.

Отпечатано в типографии ИД "Пресстайм" Адрес: 614025, г. Пермь, ул. Героев Хасана, 105

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Самойлова, Зоя Юрьевна

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И МЕТАБОЛИЗМ ПРИРОДНЫХ ФЕНОЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

1. Природные фенольные соединения.

1.1. Классификация и характеристика флавоноидов.

1.2. Антиоксидантные и прооксидантные свойства флавоноидов.

1.2.1. Механизмы антиоксидантной активности флавоноидов.

1.2.2. Прооксидантные и токсические свойства флавоноидов.

1.2.3. Методы оценки антиоксидантной активности флавоноидов. и их смесей.

1.4. Влияние флавоноидов и содержащих их биосубстратов на организм человека и животных.

1.4.1. Биодоступность (биологическая усвояемость) флавоноидов.

1.4.2.Терапевтические эффекты флавоноидов.

1.5. Влияние флавоноидов на жизнедеятельность бактерий.

1.5.1. Влияние флавоноидов на кишечную микрофлору.

1.5.2. Роль флавоноидов в симбиозе бактерий с бобовыми растениями.

ГЛАВА 2. АДАПТАЦИЯ ESHERICHIA СОЫ К ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ СТРЕССУ.

2.1. Источники активных форм кислорода.

2.2. Повреждения, вызываемые окислительным стрессом.

2.3. Механизмы защиты от окислительного стресса.

2.4. Адаптивный ответ на окислительный стресс. и сопряженная устойчивость к стрессам.

2.5. Редокс-регуляция ответов на окислительный стресс.

ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Бактериальные штаммы.

3.2. Питательная среда и условия культивирования.

3.3. Методы.

3.3.1. Определение радикал-связывающей активности in vitro.

3.3.2. Определение хелатирующей способности in vitro.

3.3.3. Определение общего содержания растительных полифенолов.

3.3.5. Определение разрывов ДНК.

3.3.6. Определение влияния экстрактов на устойчивость Е. coli к действию Н202 и менадиона.

3.3.7. Определение выживаемости.

3.3.8. Определение активности Р-галактозидазы.

3.3.9. Определение активности каталазы HPI и HPII.

3.3.10. Определение белка в клеточных гомогенатах.

3.3.11. Получение экстрактов растений.

3.3.12. Определение флавоноидов и таннинов.

3.4. Статистическая обработка полученных результатов.

3.5. Материалы.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ЭКСТРАКТОВ РАСТЕНИЙ.

4.1. Исследование антиоксидантной активности экстрактов из растений, собранных в 2005 г.

Исследования свойств экстрактов in vivo.

Корреляционный анализ данных.

4.2. Исследование антиоксидантной активности экстрактов из растений, собранных в 2006 г.

Исследования свойств экстрактов in vitro.

Исследования свойств экстрактов in vivo.

Исследование способности экстрактов продуцировать Н202.

Корреляционный анализ данных.

4.3. Исследование антиоксидантной активности экстрактов из растений, собранных в 2007 г.

Исследования свойств экстрактов in vitro.

Исследования свойств экстрактов in vivo.

Корреляционный анализ данных.

Корреляционный анализ исследованных параметров у экстрактов из листьев трав.

Корреляционный анализ исследованных параметров у экстрактов из листьев деревьев.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ФЛАВОНОИДОВ.

Исследования свойств флавоноидов in vitro.

Исследования свойств флавоноидов in vivo.

Корреляционный анализ данных.

ОБСУЖДЕНИЕ.

Исследование свойств экстрактов растений.

Исследование свойств флавоноидов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изучение антиоксидантного действия растительных экстрактов на бактерии Escherichia coli"

Актуальность проблемы. Активные формы кислорода (АФК) оказывают токсическое действие на организмы, повреждая мембранные липиды, белки и ДНК. Образование активных форм кислорода может происходить как в процессе нормального аэробного метаболизма, так и при действии экзогенных физико-химических факторов, прямо или косвенно, генерирующих АФК. Для нейтрализации вредного воздействия активных форм кислорода бактерии конститутивно синтезируют антиоксидантные ферменты, а также обладают механизмами адаптивного ответа, регулируемыми на генетическом уровне. У бактерий Escherichia coli в ответе на действие перекиси водорода (Н2О2) и супероксидного аниона (CV) важную роль играют две группы генов (регулонов), контролируемых, соответственно, транскрипционными факторами OxyR и SoxRS (Storz, Imlay, 1999; Pomposiello, Demple, 2002).

В последние годы большое внимание уделяется изучению антиоксидантной активности (АОА) экстрактов лекарственных растений, которые находят широкое применение в официальной и народной медицине и косметике. Во многих случаях обнаружена высокая антиоксидантная активность экстрактов и предполагается, что эта активность может вносить существенный вклад в их лечебный эффект. Показано также, что АОА экстрактов связана с наличием в них полифенолов, в том числе, флавоноидов и таннинов (Pietta, 1998; Masaki et ah, 1995; Shahidi et ah, 1992). Эти соединения обладают способностью к прямому ингибированию свободных радикалов (Rice-Evans et ah, 1995) и хелатированию металлов, включая железо (Afanas'ev et ah, 1989; Sestili et ah, 2002; Melidou et ah, 2005). В то же время было показано, что в определенных условиях полифенолы могут участвовать в генерации АФК и действовать как прооксиданты (Hoshino et ah, 1999; Smith et ah, 2003).

В исследованиях на животных показано антимутагенное и канцерогенное действие полифенолов, а также положительное действие при лечении многих заболеваний сердечно-сосудистой и нервной системы, в профилактике рака и старения (Chung et al., 1998; Nijveldt et al., 2001). Наименее исследовано действие полифенолов и экстрактов растений на бактерии, в том числе на те, которые являются компонентами кишечной микрофлоры человека. Как и у других энтеробактерий, важный этап жизненного цикла грамотрицательных бактерий Е. coli связан с пребыванием в кишечнике животных и человека. В процессе переваривания пищи кишечные бактерии могут прямо контактировать с экстрактами растений и полифенолами и участвовать в их метаболизме (Halliwell et al., 2005). Были доложены данные о токсическом и мутагенном действии полифенолов на бактерии (Максимов с соавт., 2003; Edenharder, Grunhage, 2003; Smith et al., 2003), однако сведения об антиоксидантном и прооксидантном действии растительных экстрактов на бактерии малочисленны.

Цель настоящего исследования - изучить антиоксидантное действие водно-спиртовых экстрактов растений Урала и Западной Сибири на бактерии Е. coli.

Основные задачи исследований:

2. Используя репортерные штаммы Е. coli, изучить влияние экстрактов на экспрессию антиоксидантных генов в нормальных условиях и в условиях окислительного стресса.

3. Используя репортерный штамм Е. coli, изучить способность экстрактов к хелатированию ионов железа в цитоплазме бактерий.

4. Сравнить антиоксидантное действие экстрактов и некоторых растительных фенолов на бактерии с их активностью в условиях in vitro.

Обнаружено прооксидантное действие экстрактов, которое выражалось в способности стимулировать экспрессию генов, кодирующих каталазу-гидропероксидазу HPI и супероксиддисмутазу Mn-SOD. Выявлено, что прооксидантное действие экстрактов связано со способностью генерировать Н202. Выявлена корреляция между про- и антиоксидантными свойствами экстрактов. Таким образом, показано, что слабое прооксидантное действие экстрактов может вносить определенный вклад в защиту растущих клеток Е. coli от окислительного стресса.

Особый интерес представляет обнаружение антиоксидантных свойств в растениях, которые широко применяются в официальной и народной медицине, что способствует пониманию механизмов их лекарственного действия.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Выявлены растения, экстракты которых обладают выраженным антиоксидантным действием на бактерии Е. coli при пероксидном стрессе.

1. Обнаружены экстракты, обладающие прооксидантным действием. Эти экстракты продуцировали образование пероксида in vitro и стимулировали экспрессию антиоксидантных генов у бактерий in vivo.

2. Антиоксидантная активность экстрактов in vivo коррелировала с показателями in vitro и была связана с содержанием в испытанных образцах биогенных фенолов.

3. Изучено действие некоторых биогенных фенолов на бактерии Е. coli. Обнаружена корреляция между антиоксидантной активностью in vitro и in vivo.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на VI Съезде общества физиологов растений в рамках международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем», Сыктывкар, 2007 г.; региональной научной конференции молодых ученых «Современные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии», Пермь, 2007 г.; VII международной конференции «Загрязнение окружающей среды, адаптация, иммунитет», Пермь-Н.Новгород-Пермь, 2008 г.; VII международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс», г. Пермь, 2008 г.; II Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов биологов «Симбиоз Россия 2009», Пермь, 2009 г., на 13-м международном молодежном симпозиуме студентов и аспирантов биологов 'SymBioSE 2009' 'Biology: Expansion of Borders', г. Казань, 2009 г.

По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе две статьи в иностранных рецензируемых журналах.

Заключение Диссертация по теме "Микробиология", Самойлова, Зоя Юрьевна

выводы

2. Обнаружены экстракты, обладающие прооксидантной активностью, которая выражалась в способности продуцировать Н202 in vitro и стимулировать экспрессию антиоксидантных генов katG и sod А в отсутствие экзогенных оксидантов. Выявлена корреляция между прооксидантными свойствами экстрактов и их защитным действием на бактерии в условиях окислительного стресса.

4. Изучено действие некоторых растительных полифенолов на бактерии Е. coli. Показано, что наибольшей антиоксидантной активностью обладали кверцетин и таннин. Выявлена корреляция между способностью полифенолов к защите бактерий от окислительного стресса и показателями, характеризующими их антиоксидантную активность in vitro.

5. Полученные данные свидетельствуют, что антиоксидантное действие экстрактов растений и полифенолов может осуществляться с одновременным участием нескольких молекулярных механизмов: прямого ингибирования АФК в окружающей среде и цитоплазме; снижения продукции АФК за счет хелатирования ионов железа; стимуляции экспрессии антиоксидантных генов малыми дозами АФК, образующимися при аутоокислении изучаемых субстратов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нами было исследовано действие 65 экстрактов растений Западной Сибири и Урала на бактерии Е. coli. Выявлены экстракты с высокой антиоксидантной активностью, связанной со способностью защищать клетки от бактериостатического и бактерицидного действия двух разных оксидантов.

На основании полученных результатов нами предлагается схема возможного действия полифенолов (на примере кверцетина) на бактериальные клетки (рис. 41).

Кверцетин обладает способностью нейтрализовать активные формы кислорода (АФК) (на схеме показано цифрой 1) и хелатировать ионы железа Fe2+ (2), препятствуя протеканию реакций типа Фентона и образованию токсичного гидроксильного радикала. Благодаря этим свойствам компоненты растительных экстрактов могут реализовать антиоксидантное действие in vitro (раздел 4.1, рис. 6, 7; раздел 4.2, рис. 13, 14; раздел 4.3, рис. 24-27).

Одновременно, во внешней среде кверцетин может аутоокисляется с образованием АФК, в том числе Н202, которая является проникающим оксидантом и может окислять биомолекулы во всех компартментах клетки (3). Кверцетин и некоторые другие полифенолы могут проникать внутрь клеток грамотрицательных бактерий (4) посредством диффузии через пориновые каналы внешней мембраны (Alvarez et al., 2008).

В цитоплазме кверцетин может нейтрализовать АФК путем прямого взаимодействия с ними (5). Одновременно могут происходить побочные реакции, ведущие к генерации супероксидного радикала, который далее дисмутирует и образует Н202 (6).

Экзогенная и эндогенная Н202, образующаяся при аутоокислении кверцетина, активирует транскрипционный регулятор OxyR, который стимулирует экспрессию генов, участвующих в защите бактерий от пероксидного стресса (7). В пользу этого свидетельствует наблюдаемое нами повышение экспрессии гена katG, кодирующего каталазу-гидропероксидазу HPI (раздел 4.1, табл. 5; раздел 4.2, табл. 7; раздел 4.3, табл. 10, 11) (8).

Антиоксидантное действие экстрактов и полифенолов может быть связано с их железо-хелатирующей активностью внутри клеток (9), о чем свидетельствует повышение экспрессии гена iucC, кодирующего элемент транспортной системы железа iucABCD и находящегося под контролем отрицательного регулятора Fur (10). При понижении внутриклеточной концентрации железа происходит дерепрессия этой транспортной системы (11) (De Lorenzo, Neilands, 1986; Bagg, Neilands, 1987).

Учитывая всю совокупность полученных нами результатов, можно предположить, что экстракты растений, обладающих высокой АОА, могут осуществлять свою активность с участием тех же путей, что и полифенолы.

Таким образом, в наших условиях антиоксидантное действие экстрактов растений и полифенолов на бактерии Е. coli может быть обусловлено адаптивным эффектом и стимулирующим влиянием на экспрессию антиоксидантных генов, что защищает клетки от последующей экспозиции к высоким концентрациям Н2О2.

Кроме того, важную роль в защите от окислительного стресса играет способность экстрактов хелатировать ионы Fe2+ и препятствовать протеканию реакций типа Фентона. Посредством этого механизма может осуществляться защита транскрипционного аппарата бактерий от токсического действия АФК, позволяющая достичь более высокого уровня индукции katG.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Самойлова, Зоя Юрьевна, Пермь

1. Беликов В.В. Оценка содержания флаванонол-производных в плодах Silybum marianum (L.) Gaertn. / В.В. Беликов//Растительные ресурсы. — 1985. - Т. 21.-С. 350-358.

2. Васильева С.В. Оксидативный и SOS-ответы в Escherichia coli и их интерференция / С.В. Васильева, К.А. Искандарова, Е.В. Махова//Генетика. -1991.-Т. 27.-С. 809-819.

3. Гос. Фармакопея СССР. М. (1968) В. 10, С. 816.

4. Лущак В.И. Окислительный стресс и механизмы защиты от него у бактерий / В .И. Лущак//Биохимия. 2001. - Т. 66. - С. 592-609.

5. Максимов А.Ю. Влияние флавоноидов на экологию энтеробактерий / А.Ю. Максимов, Н.Б. Ремезовская, В.А. Демаков//Экология. 2003. - № 2. - С. 121-125.

6. Меныцикова Е.Б. Окислительный стресс при воспалении / Е.Б. Меныцикова, Н.К. Зенков//Успехи соврем, биол. 1997. - Т. 117. - С. 155-171.

7. Методы общей бактериологии. Т. 1. М.: Мир, 1983. - 536 с.

8. Октябрьский О.Н. Редокс-регуляция клеточных функций / О.Н. Октябрьский, Г.В. Смирнова//Биохимия 2007. - Т. 72. - С. 158-174.

9. Октябрьский О.Н. Роль тиоловых редокс-систем в отклике бактерий Escherichia coli на пероксидный стресс / О.Н. Октябрьский, Н.Г. Музыка, В.Ю. Ушаков, Г.В. Смирнова//Микробиология. 2007. - Т. 76. - С. 1-7.

10. Смирнова Г.В. Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий Escherichia coli на тепловой шок / Г.В. Смирнова, О.Н. Закирова, О.Н. Октябрьский/ТМикробиология. 2001. - Т. 70. - С. 595-601.

11. Смирнова Г.В. Глутатион у бактерий / Г.В. Смирнова, О.Н. ОктябрьскийУ/Биохимия. 2005. - Т. 70. - С. 1459-1473.

12. Afanas'ev I.B. Chelating and free scavenging mechanisms of inhibitory action of rutin and quercetin in lipid peroxidaton / I.B. Afanas'ev, A.I. Dorozhko, A.V. Brodskii, V.A. Kostyuk, A.I. Potapovitch/ZBiochem. Pharmacol. 1989. - V. 38. - P. 1763-1769.

13. Aherne S.A. Mechanism of protection by the flavonoids, quercetin and rutin, against tert-butylhydroperoxide- and menadione-induced DNA single strand breaks in Caco-2 cells / S.A. Aherne, N.M. 0'Brien//Free Radic. Biol. Med. 2000. - V. 29. -P. 507-514.

14. Akagawa M. Production of hydrogen peroxide by polyphenols and polyphenol-rich beverages under quasi-physiological conditions / M. Akagawa, T. Shigemitsu, K. Suyama/Biosci. Biotechnol. Biochem. 2003. - V. 67. - P. 2632-2640.

15. Alia M. Influence of quercetin and rutin on growth and antioxidant defense system of a human hepatoma cell line (HepG2) / M. Alia, R. Mateos, S. Ramos, E. Lecumberri, L. Bravo, L. Goya//Eur. J. Nutr. 2006. - V. 45. - P. 19-28.

16. Alvarez M.A. Antimicrobial activity and synergism of some substituted flavonoids / M.A. Alvarez, N.B. Debattista, N.B. Pappano//Folia Microbiol. 2008. -V. 53.-P. 23-28.

17. Ames B.N. Oxidants, antioxidants and the degenerative diseases of aging / B.N. Ames, M.K. Shigenaga, T.M. Hagen//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993. - V. 90. -P. 7915-7922.

18. Andrade R.G. Jr. Tannic acid inhibits in vitro iron-dependent free radical formation / R.G. Jr. Andrade, J.S. Ginani, G.K.B. Lopes, F. Dutra, A. Alonso, M. Hermes-Lima//Biochimie. 2006. - V. 88. - P. 1287-1296.

19. Arts I.C.W. Polyphenols and disease risk in epidemiologic studies / I.C.W. Arts, P.C.H. Hollman//Am. J. Clin. Nutr. -2005. -V. 81(suppl.). P. 317S-325S.

20. Aslund F. Regulation of the OxyR transcription factor by hydrogen peroxide and the cellular thiol-disulfide status / F. Aslund, M. Zheng, J. Beckwith, G. Storz//Proc. Natl. Acad. Sci. 1999. - V. 96. - P. 6161-6165.

21. Aust E.A. Mechanisms of DNA oxidation / A.E. Aust, J.F. Eveleigh// Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1999. - V. 222. - P. 246-252.

22. Ayala-Castro C. Fe-S cluster assembly pathways in bacteria / C. Ayala-Castro, A. Saini, F. W. Outten//Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2008. - V. 72. - P. 110-125.

23. Bagg A. Molecular mechanism of regulation of siderophore-mediated iron assimilation / A. Bagg, J.B. Neilands/ZMicrobiol. Rev. 1987. - V. 51. - P. 509-518.

24. Basaga H.S. Biochemical aspects of free radicals / H.S. Basaga/ZBiochem. Cell. Biol. 1990. - V. 68. - P. 989-998.

25. Beecher G.R. Overview of dietary flavonoids: nomenclature, occurrence and intake / G.R. Beecher//J. Nutr. 2003. - V. 133. - P. 3248S-3254S.

26. Beers R.F. A spectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase / R.F. Beers, I.W. Sizer//J. Biol. Chem. 1952. - V. 195.-P. 133-140.

27. Benzie I.F.F. Total antioxidant capacity of teas by the ferric reducing/antioxidant power assay / I.F.F. Benzie, Y.T. Szeto//J. Agric. Food Chem. -1999.-V. 47.-P. 633-636.

28. Berglin E.H. Potentiation by L-cysteine of the bactericidal effect of hydrogen peroxide in Escherichia coli / E.H. Berglin, M.-B. K. Edlund, G.K. Nyberg, J. Carlsson//J. Bacteriol. 1982. -V. 152. - P. 81-88.

29. Beyer W. Superoxide dismutases / W. Beyer, J.A. Imlay, I. Fridovich//Progr. Nucl. Acid. Res. Mol. Biol. 1991. -V. 40. - P. 221-253.

30. Bickford P.C. Antioxidant-rich diets improve cerebellar physiology and motor learning in aged rats / P.C. Bickford, T. Gould, L. Briederick, K. Chadman, A. Pollock, D. Young, B. Shukitt-Hale, J. Joseph//Brain Res. 2000. - V. 866. - P. 211217.

31. Blanchard J.L. Rapid changes in gene expression dynamics in response to superoxide reveal SoxRS-dependent and independent transcriptional networks / J.L. Blanchard, W.Y. Wholey, E.M. Conlon, P.J. Pomposiello//PLoS ONE. 2007. - V. 2. -P. ell86.

32. Bokkenheuser V.D. Hydrolysis of dietary flavonoid glycosides by strains of intestinal Bacteroides from humans / V.D. Bokkenheuser, C.H.L. Shackleton, J. Winter//Biochem. J. 1987. - V. 248. - P. 953-956.

33. Bondet V. Kinetics and mechanisms of antioxidant activity using the DPPH-free radical method / V. Bondet, W. Brand-Williams//Food Sci. Technol. 1997. - V. 30.-P. 609-615.

34. Boots A.W. Health effects of quercetin: from antioxidant to neutraceutical / A.W. Boots, G.R.M.M. Haenen, A. Bast//Eur. J. Pharmacol. 2008. - V. 585. - P. 325-337.

35. Boots A.W. Oxidized quercetin reacts with thiols rather than with ascorbate: implication for quercetin supplementation / A.W. Boots, N. Kubben, G.R.M.M. Haenen, A. Bast//Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003. - V. 208. - P. 560-565.

36. Boots A.W. The quercetin paradox / A.W. Boots, H. Li, R.P.F. Shins, R. Duffin, J.W.M. Heemskerk, G.R. M.M. Haenen, A. Bast//Toxicol. Appl.Pharmacol. -2007.-V. 222.-P. 89-96.

37. Bors W. Flavonoids as antioxidants: determination of radical-scavenging efficiencies / W. Bors, W. Heller, C. Michel, M. Saran//Methods Enzymol. 1990. -V. 186.-P. 343-355.

38. Bors W. Antioxidant capacity of flavanols and gallate esters: pulse radiolysis studies / W. Bors, C. Michel//Free Radic. Biol. Med. 1999. - V. 27. - P. 1413-1426.

39. Brown J.E. Structural dependence of flavonoid interactions with Cu2+ ions: implications for their antioxidant properties / J.E. Brown, H. Khodr, R.C. Hider, C.A. Rice-Evans//Biochem. J. 1998. -V. 330. - P. 1173-1178.

40. Brumaghim J.L. Effects of hydrogen peroxide upon nicotineamide nucleotide metabolism in Escherichia coli / J.L. Brumaghim, Y. Li, E. Henle, S. Linn//J. Biol. Chem. 2003. - V. 278. - P. 42495-42504.

41. Buss I.H. Protein carbonyl measurement by ELISA / I.H. Buss, C.C. Winterbourn//Methods Mol. Biol. -2002. -V. 186. P. 123-128.

42. Carlioz A. Isolation of superoxide dismutase mutants in Escherichia coli: is superoxide dismutase necessary for aerobic life? / A. Carlioz, D. Touati//EMBO J. -1986.-V. 5.-P. 623-630.

43. Cao G. Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants / G. Cao, H.M. Alessio, R.G. Cutler//Free Radic. Biol. Med. 1993. - V. 14. - P. 303-311.

44. Cemeli E. Antioxidants and the comet assay / E. Cemeli, A. Baumgartner, D. Anderson//Mutat. Res./Rev. Mutat. Res. 2009. - V. 681. - P. 51-67.

45. Cesarone M.R. Improvement in circulation and in cardiovascular risk factors with a proprietary isotonic bioflavonoid formula OPC-3® / M.R. Cesarone, A. Di Renzo, S. Errichi, F. Schonlau, J.L. Wilmer, J. Blumenfeld//Angiology. 2008. - V. 59.-P. 408-414.

46. Chance B. Hydroperoxide metabolism in mammalian organs / B. Chance, H. Sies, A. Boveris/ZPhysiol. Rev. 1979. - V. 59. - P. 527-605.

47. Chaudhuri S. Interaction of flavonoids with red blood cell membrane lipids and proteins: Antioxidant and antihemolytic effects / S. Chaudhuri, A. Banerjee, K. Basu,

48. B. Sengupta, P.K. Sengupta//Int. J. Biol. Macromol. 2007. - V. 41. - P. 42-48.

49. Cheyner V. Polyphenols in foods are often more complex than it is thought / V. Cheyner//Am. J. Clin. Nutr. 2005. - V. 81(suppl.). - P. 223S-229S.

50. Clifford M.N. Diet-derived phenols in plasma and tissues and their implications for health / M.N.Clifford/ZPlanta Med. 2004. - V. 70. - P. 1103-1114.

51. Collins A.R. Are we sure we know how to measure 8-oxo-7,8-dihydroguanine in DNA from human cells? / A.R. Collins, J. Cadet, L. Moller, H.E. Poulsen, J. Vina//Arch. Biochem. Biophys. 2004. - V. 423. - P. 57-65.

52. Chen Z.-H. Adaptive response induced by lipid peroxidation products in cell cultures / Z.-H. Chen, Y. Yoshida, Y. Saito, N. Noguchi, E. Niki//FEBS Lett. 2006. -V. 580.-P. 479-483.

53. Christman M.F. Positive control of a regulon for a defense against oxidative stress and heat shock proteins in Salmonella typhimurium / M.F. Christman, R.W. Morgan, F.S. Jacobson, B.N. Ames//Cell 1985. - V. 41. - P. 753-762.

54. Chung K.T. Tannins and human health: a review / K.T. Chung, T.Y. Wong,

55. C.I. Wei, Y.W. Huang, Y. Lin//Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1998. - V. 38. - P. 421464.

56. Chung K.T. Mechanism of inhibition of tannic acid and related compounds on the growth of intestinal bacteria / K.T. Chung, Z. Lu, M.W. Chou//Food Chem. Toxicol. 1998b. -V. 36. - P. 1053-1060.

57. Cushnie T.P.T. Antibacterial activity of flavonoids / T.P.T. Cushnie, A.J. Lamb/Ant. J. Antimicrob. Agents 2005. - V. 26. - P. 343-356.

58. Davies K.J. Oxidative stress: the paradox of aerobic life / K.J. Davies/ZBiochem. Soc. Symp. 1995. - V. 61.-P. 1-31.

59. Davies K.J. Degradation of oxidatively denatured proteins in Escherichia coli / K.J. Davies, S.W. Lin//Free. Radic. Biol. Med. 1988. - V. 5. - P. 215-223.

60. Davies K.J. Protein damage and degradation by oxygen radicals. II. Modification of amino acids / K.J.Davies//J. Biol. Chem. 1987. - V. 262. - P. 99029907.

61. De Lorenzo V. Characterization of iucA and iucC genes of aerobactin system of plasmid ColV-K30 in Escherichia coli / V. de Lorenzo, J.B. Neilands//J. Bacteriol. -1986.-V. 167.-P. 350-355.

62. Demple B. Regulation of bacterial oxidative stress genes / B. Demple//Annu. Rev. Genet. 1991.-V. 25.-P. 315-337.

63. Demple B. Inducible repair of oxidative DNA damage in Escherichia coli / B. Demple, J. Halbrook/ZNature 1983. - V. 304. - P. 466-468.

64. Deneke S.M. Thiol-based antioxidants / S.M. Deneke//Curr. Top Cell. Regul. — 2000.-V. 36. P.151-180.

65. Devine A. Tea drinking is associated with benefits on bone density in older women / A. Devine, J.M. Hodgson, I.M. Dick, R.L. Prince//Am. J. Clin. Nutr. 2007. -V. 86.-P. 1243-1247.

66. Ding H. Glutathione-mediated destabilization in vitro of 2Fe-2S. centers in the SoxR regulatory protein / H. Ding, B. Demple// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. -V. 93.-P. 9449-9453.

67. Duthie S.J. Quercetin and myricetin protect against hydrogen peroxide-induced DNA damage (strand breaks and pyrimidines) in human lymphocytes / S.J. Duthie, A.R. Collins, V.L. Dobson//Mutat. Res. 1997. - V. 393. - P. 223-231.

68. Duwat P. The recA gene of Lactococcus lactis: characterization and involvement in oxidative and thermal stress / P. Duwat, S.D. Ehrlich, A. Gruss//Mol. Microbiol.-1995.-V. 17.-P. 1121-1131.

69. Edwards R.L. Quercetin reduces blood pressure in hypertensive subjects / R.L. Edwards, T. Lyon, S.E. Litwin, A. Rabovsky, J.D. Symons, T. Jalili//J. Nutr. 2007. -V. 137.-P. 2405-2411.

70. Eisenstark A. Bacterial genes involved in response to near-ultraviolet radiation / A. Eisenstark//Adv. Genet. 1989. - V. 26. - P. 99-147.

71. Escolar L. Metalloregulation in vitro of the aerobactin promoter of Escherichia coli by the Fur (ferric uptake repressor) protein / V. de Lorenzo, J. Pepez-Martin//Mol. Microbiol. 1997. - V. 26. - P. 799-808.

72. Farr S.B. Oxidative stress responses in Escherichia coli and Salmonella typhimurium / S.B. Farr, T. Kogoma//Microbiol. Rev. 1991. - V. 55. - P. 561-585.

73. Farr S.B. Effects of oxygen stress on membrane functions in Escherichia coli: role of HPI catalase / S.B. Farr, D. Touati, T. Kogoma//J. Bacteriol. 1988. - V. 170. -P. 1837-1842.

74. Farr S.B. Toxicity and mutagenicity of plumbagin and the induction of a possible new DNA repair pathway in Escherichia coli / S.B. Farr, D.O. Natvig, T. Kogoma//J. Bacteriol. 1985.-V. 164.-P. 1309-1316.

75. Fernandez M.T. Iron and copper chelation by flavonoids: an electrospray mass spectrometry study / M.T. Fernandez, M.L. Mira, M.H. Florencio, K.R. Jennings//J. Inorg. Biochem. 2002. - V. 92. - P. 105-111.

76. Fridovich I. The biology of oxygen radicals /1. Fridovich//Science. 1978. -V. 201.-P. 875-880.

77. Forman H.J. Redox signalling / H.J. Forman, M. Torres, J. Fukuto//Mol. Cell. Biochem. -2002. -V. 234-235. P. 49-62.

78. Fujisawa S. Cytotoxicity, ROS-generation activity and radical-scavenging activity of curcumin and related compounds//Anticancer Res. 2004. -V. 24. - P. 563-569.

79. Galati G. Prooxidant activity and cellular effects of the phenoxyl radicals of dietary flavonoids and other polyphenolics / G. Galati, O. Sabzevari, J.X. Wilson, P.J. 0'Brien//Toxicology. 2002. - V. 177. - P. 91-104.

80. Gardner P.R. Superoxide sensitivity of the Escherichia coli aconitase / P.R. Gardner, I. Fridovich//J. Biol. Chem. 1997. - V. 266. - P. 19328-19333.

81. Gee J.M. Quercetin glucosides interact with the intestinal glucose transport pathway / J.M. Gee, M.S. Dupont, M.J.C. Rhodes, I.T. Johnson//Free Radic.Biol. Med. 1998. - V. 25. - P. 19-25.

82. Geleijnse J.M. Tea flavonoids may protect against atherosclerosis. The Rotterdam study / J.M. Geleijnse, L.J. Launer, A. Hofman, H.A.P. Pols, J.C.M. Witteman//Arch. Intern. Med. 1999. - V. 159. - P. 2170-2174.

83. Ghiselli A. Total antioxidant capacity as a tool to assess redox status: critical view and experimental data / A. Ghiselli, M. Serafini, F. Natella, C. Scaccini//Free Radic. Biol. Med. 2000. - V. 29. - P. 1106-1114.

84. Giro M. Glucose-6-phosphate dehydrogenase and ferredoxin-NADP(H) reductase contribute to damage repair during the soxRS response of Escherichia coli / M. Giro, N. Carillo, A.R. Krapp//Microbiol. 2006. - V. 152. - P. 1119-1128.

85. Goff S.A. Production of abnormal proteins in Escherichia coli stimulates transcription of Ion and other heat shock genes / S.A. Goff, A.L. Goldberg//Cell. -1985.-V. 41.-P. 587-595.

86. Gonzalez-Flecha B. Homeostatic regulation of intracellular hydrogen peroxide concentration in aerobically growing Escherichia coli / B. Gonzalez-Flecha, B. Demple//J. Bacteriol. 1997. - V. 179. - P. 382-388.

87. Greenberg J.T. Overproduction of peroxide-scavenging enzymes in Escherichia coli suppresses spontaneous mutagenesis and sensitivity to redox-cycling agents in oxyR mutants / J.T. Greenberg, B. Demple//EMBO J. 1988. - V. 7. - P. 2611-2617.

88. Gregory E.M. Induction of superoxide dismutase by molecular oxygen / E.M. Gregory, I. Fridovich//J. Bacteriol. 1973. - V. 114. - P. 543-548.

89. Griffiths L.A. Metabolism of apigenin and related compounds in the rat. Metabolite formation in vivo and by the intestinal microflora in vitro / L.A. Griffiths, G.E. Smith//Biochem. J. 1972. - V. 128. - P. 901-911.

90. Gunasekera T.S. Genome-wide transcriptional responses of Escherichia coli K-12 to continuous osmotic and heat stresses / T.S. Gunasekera, L.N. Csonka, O. Paliy//J. Bacteriol. 2008. - V. 190. - P. 3712-3720.

91. Guo DJ. Antioxidative activities and the total phenolic contents of tonic Chinese medicinal herbs / DJ. Guo, H.L. Cheng, S.W. Chan, P.H. Yu//Inflammopharmacology. 2008. - V. 16. - P.201-207.

92. Halliwell B. The wanderings of a free radical / B. Halliwell//Free Radic. Biol. Med. 2009. - V. 46. - P. 531-542.

93. Halliwell B. Are polyphenols antioxidants or pro-oxidants? What do we learn from cell culture and in vivo studies / B. Halliwell//Arch. Biochem. Biophys. 2008. -V.476.-P. 107-112.

94. Halliwell B. Health promotion by flavonoids, tocopherols, tocotrienols, and other phenols: direct or indirect effects? Antioxidants or not? / B. Halliwell, J. Rafter,

95. A. Jenner//Am. J. Clin. Nutr. 2005. - V. 81(suppl.). - P. 268S-276S.

96. Halliwell B. Measuring reactive species and oxidative damage in vivo and in cell culture: how should you do it and what do results mean? / B. Halliwell, M. Whiteman//Brit. J. Pharmacol. 2004. - V. 142. - P. 231-255.

97. Halliwell B. Oxidative stress in cell culture: an under-appreciated problem? /

98. B. Halliwell//FEBS Lett. 2003. - V. 540. - P. 3-6.

99. Han X. Dietary polyphenols and their biological significance / X. Han, T. Shen, H. Lou//Int. J. Mol. Sci. 2007. - V. 8. - P. 950-988.

100. Hanasaki Y. The correlation between active oxygens scavenging and antioxidative effects of flavonoids / Y. Hanasaki, S. Ogawa, S. Fukui//Free Radic. Biol. Med. 1994. - V. 16. - P. 845-850.

101. Нага H. Effect of tea polyphenols on fecal flora and fecal metabolic products of pigs / H. Hara, N. Orita, S. Hatano, H. Ichikawa, Y. Hara, N. Matsumoto, Y. Kimura, A. Terada, T. Mitsuoto//J. Vet. Med. Sci. 1995. - V. 57. - P. 45-49.

102. Hara Y. Influence of tea catechins on digestive tract / Y. Hara//J. Cell Biochem. Suppl. 1997. - V. 27. - P. 52-58.

103. Hassan H.M. Regulation of the synthesis of superoxide dismutase in Escherichia coli: induction by methyl viologen / H.M. Hassan, I. Fridovich //J. Biol. Chem. 1977. - V. 252. - P. 7667-7672.

104. Hayakawa F. DNA cleavage reaction and linoleic acid peroxidation induced by tea catechins in the presence of cupric ion / F. Hayakawa, T. Kimura, T. Maeda, M. Fujita, H. Sohmiya, T. Ando//Biochim. Biophys. Acta. 1997. - V. 1336. - P. 123131.

105. Helbig К. Glutathione and transition-metal homeostasis in Escherichia coli / K. Helbig, C. Bleuel, G.J. Krauss, D.H. Nies//J. Bacteriol. 2008. - V. 190. - P. 54315438.

106. Hertog M.G. Flavonoid intake and long-term risk of coronary heart disease and cancer in the seven countries study/M.G. Hertog, D. Kromhout, C. Aravanis//Arch. Intern. Med. 1995. - V. 155. - P. 381-386.

107. Hidalgo E. The redox-regulated SoxR protein acts from a single DNA site as a repressor and an allosteric activator / E. Hidalgo, V. Leautaud, B. Demple//EMBO J. 1998. - V. 17. - P. 2629-2636.

108. Hoshino N. Damage to the cytoplasmic membrane of Escherichia coli by catechin-copper(II) complexes / N. Hoshino, T. Kimura, A. Yamaji, T. Ando//Free Radic. Biol. Med. -1999. V. 27. - P. 1245-1250.

109. Huang D. The chemistry behind antioxidant capacity assays / D. Huang, B. Ou, R.L. Prior//J. Agric. Food Chem. 2005. - V. 53. - P. 1841-1856.

110. Hur H.G. Isolation of human intestinal bacteria metabolizing the natural isoflavone glycosides daidzin and genistin / H.G. Hur, Jr.J.O. Lay, R.D. Beger, J.P. Freeman, F. Rafii//Arch. Microbiol. 2000. - V. 174. - P. 422-428.

111. Ikigai H. Bactericidal catechins damage the lipid bilayer / H. Ikigai, T. Nakae, Y. Нага, T. Shimamura/ZBiochim. Biophys. Acta 1993. - V. 1147. - P. 132-136.

112. Imlay J.A. DNA damage by hydrogen peroxide though the Fenton reaction in vivo and in vitro / J.A. Imlay, I. Fridovich//Science. 1991. - V. 240. - P. 640-642.

113. Imlay J.A. Bimodal pattern of killing of DNA-repair defective or anoxically grown Escherichia coli by hydrogen peroxide / J.A. Imlay, S. Linn//J. Bacteriol. -1986.-V. 166.-P. 519-527.

114. Isolauri E. Probiotics / E. Isolauri, S. Salminen, A.C. Ouwehand//Best Practice Res. Clin. Gastroenterol. 2004. - V. 18. - P. 299-313.

115. Iuchi S. Cellular and molecular physiology of Escherichia coli in the adaptation to aerobic environments /S. Iuchi, L. Weiner//J. Biochem. 1996. - V. 120. - P. 1055-1063.

116. Jacobs A. Low molecular weight intracellular iron transport compounds / A. Jacobs/ZBlood. 1977. - V. 50. - P. 433-439.

117. Jang I.S. Purification and characterization of alpha-L-rhamnosidase from Bacteroides JY-6, a human intestinal bacterium / I.S. Jang, D.H. Kim//Biol. Pharm. Bull. 1996.-V. 19.-P. 1546-1549.

118. Jamieson D.J. Saccharomyces cerevisiae has distinct adaptive responses to both hydrogen peroxide and menadione / D.J. Jamieson//J. Bacteriol. 1992. - V. 174. -P. 6678-6681.

119. Jang S. Micromolar intracellular hydrogen peroxide disrupts metabolism by damaging iron-sulfur enzymes / S. Jang, J.A. Imlay//J. Biol. Chem. 2007. - V. 282. -P. 929-937.

120. Johnson M.K. Effects of epigallocatechin gallate and quercetin on oxidative damage to cellular DNA / M.K. Johnson, G.Loo//Mutat. Res. 2000. - V. 459. - P. 211-218.

121. Jones D.P. Radical-free biology of oxidative stress / D.P. Jones//Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 2008. - V. 295. - P. C849-C868.

122. Jovanovic S. Flavonoids as antioxidants / S. Jovanovic, S. Steenken, M. Rosik, B. Marjanovic, M. Simik//J. Am. Chem. Soc. 1994. - V. 116. - P. 4846-4851.

123. Kabir Md. M. Investigation into the effect of soxR and soxS genes deletion on the central metabolism of Escherichia coli based on gene expressions and enzyme activities / Md.M. Kabir, K. Shimizu//Biochem. Engineer. J. 2006. - V. 30. - P. 3947.

124. Kajiya K. Role of lipophilicity and hydrogen peroxide formation in cytotoxicity of flavonols / K. Kajiya, M. Ichiba, M. Kuwabara, S. Kumazawa, T. Nakuyama//Biosci. Biotechnol. Biochem. -2001. V. 65. - P. 1227-1229.

125. Kanazawa K. Bioavailable flavonoids suppress the formation of 8-OHdG in Hep2 cells / K. Kanazawa, M. Uehara, H. Yanagitani, T. Hashimoto//Arch. Biochem. Biophys. -2006. V. 455. - P. 197-203.

126. Kanner J. Initiation of lipid peroxidation in biological systems / J. Kanner, J.B. German, J.E. Kinsella//Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1987. -V. 25. - P. 317-364.

127. Kefeli V.I. Phenolic cycle in plants and environment / V.I. Kefeli, M.V. Kalevitch, B. Borsari//J. Cell. Mol. Biol. 2003. - V.2. - P. 13-18.

128. Kehrer J.P. The Haber-Weiss reaction and mechanisms of toxicity / J.P. Kehrer//Toxicol. 2000. - V. 149. - P.43-50.

129. Kessler M. Anti- and prooxidant activity of rutin and quercetin derivatives / M. Kessler, G. Ubeaud, L. Jing//J. Pharm. Pharmacol. 2003. - V. 55. - P. 131-142.

130. Keyer K. Superoxide and the production of oxidative DNA damage / K. Keyer, A.S. Gort, J.A. Imlay//J. Bacteriol. 1995. - V. 177. - P. 6782-6790.

131. Khokhar S. Iron binding characteristics of phenolic compounds: some tentative structure-activity relations/ S. Khokhar, R.K.O. Apepten//Food Chem. 2003. - V. 81.-P. 133-140.

132. Elim H.-J. Evaluation of antioxidant activity of vetiver (Vetiveria zizanioides L.) oil and identification of its antioxidant constituents / H.-J. Kim, F. Chen, X. Wang, H.Y. Chung, Z. Jin//J. Agric. Food Chemistry. 2005. - V. 53. - P. 76917695.

133. Kimura T. Bactericidal activity of catechin-copper(II) complexes on Escherichia coli ATCC11775 in the absence of hydrogen peroxide / T.Kimura, N. Hoshino, A. Yamaji, F. Hayakawa, T. Ando//Lett. Appl. Microbiol. 1998. - V. 27. -P. 328-330.

134. Kobayashi M. Molecular mechanisms activating the Nrf2-Keapl pathway of antioxidant gene regulation / M. Kobayashi, M. Yamamoto//Antioxid. Redox Signal. -2005. V. 7.-P. 385-394.

135. Korshunov S. Detection and quantification of superoxide formed within the periplasm of Escherichia coli / S. Korshunov, J.A. Imlay//J. Bacteriol. 2006. - V. 188.-P. 6326-6334.

136. Kuzuhara T. DNA and RNA as new binding targets of green tea catechins / T. Kuzuhara, Y. Sei, K. Yamaguchi, M. Saganuma, H. Fujiki//J. Biol. Chem. 2006. -V. 281.-P. 17446-17456.

137. Lee S.R. Protective effect of green tea polyphenol (-)-epigallocatechin gallate and other antioxidants on lipid peroxidation in gerbil brain homogenates / S.R. Lee, K.J. Im, S.I. Suh, J.G. Jung//Phytother. Res. 2003. - V. 17. - P. 206-209.

138. Lee H. C. Effect of tea phenolics and their aromatic fecal bacterial metabolites on intestinal microbiota / H.C. Lee, A.M. Jenner, C.S. Low, Y.K. Lee//Res. Microbiol. 2006. - V. 157. - P. 876-884.

139. Lee J. Adaptive response of Schizosaccharomyces pombe to hydrogen peroxide and menadione / J. Lee, I.W. Dawes, J.-H. Roe//Microbiol. 1995. - V. 141. - P. 3127-3132.

140. Lee-Hilz Y.Y. Pro-oxidant activity of flavonoids induces EpRE-mediated gene expression / Y.Y. Lee-Hilz, A. Boerboom, A. Westphal, W.J.H. van Berkel//Chem. Res. Toxicol. 2006. - V. 19. - P. 1499-1505.

141. Leonarduzzi G. Lipid oxidation products in cell signaling / G. Leonarduzzi, M.C. Arkan, H. Basaga, E. Chiarpotto, A. Sevanian, G. Poli//Free Radic. Biol. Med. -2000.-V. 28.-P. 1370-1378.

142. Lesko S.A. Role of superoxide in deoxyribonucleic acid strand scission / S.A. Lesko, R.J. Lorentzen, P.O.P. Ts'o//Biochem. 1980. - V. 19. - P. 3023-3028.

143. Levine R.L. Turnover of bacterial glutamine synthetase: oxidative modification precedes proteolysis / R.L. Levine, C.N. Oliver, R.M. Fulks, E.R. Stadtman//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1981. -V. 78. - P. 2120-2124.

144. Leung H.W. Antioxidant enzymes activity involvement in luteolin-induced human lung squamous carcinoma CH27 cell apoptosis / H.W. Leung, C.L. Kuo, W.H. Yang, C.H. Lin, H.Z. Lee//Eur. J. Pharmacol. 2006. - V. 534. - P. 12-18.

145. Liochev S.I. Fumarase C, a stable fumarase of Escherichia coli, is controlled by the soxRS regulon / S.I. Liochev, I, Fridovich//Proc. Natl. Acad. Sci. USA: 1992. -V. 89.-P. 5892-5896.

146. Liochev S.I. The effects of superoxide dismutase on H202 formation / S.I. Liochev, I. Fridovich//Free Radic. Biol. Med. 2007. - V. 42. - P. 1465-1469.

147. Loewen P.C. Regulation in the rpoS regulon of Escherichia coli I P.C. Loewen, B. Hu, J. Strutinsky, R. Sparling // Can. J. Microbiol. 1998. - V. 44. - P. 707-717.

148. Loewen P.C. Catalases HPI and HPII in Escherichia coli are induced independently / P.C. Loewen, J. Switala, B.L. Triggs-Raine//Arch. Biochem. Biophys. 1985. — V. 243.-P. 144-149.

149. Lopes G.K. Polyphenol tannic acid inhibits hydroxyl radical formation from Fenton reaction by complexing ferrous ions / G.K. Lopes, H.M. Shulman, M. Hermes-Lima//Biochim. Biophys. Acta. 1999. -V. 1472. - P. 142-152.

150. Lu C. Quantitative and kinetic study of oxidative stress regulons using green fluorescent protein / C. Lu, C.R. Albano, W.E. Bentley, G. Rao//Biotechnol. Bioeng. -2005. V. 89.-P. 574-587.

151. Maeta K. Green tea polyphenols function as prooxidants to activate oxidative stress-responsive transcription factors in yeasts / K. Maeta, W. Nomura, Y. Takatsume, S. Izawa, Y. Inoue//Appl. Environ. Microbiol. 2007. - V. 73. - P. 572580.

152. Manach C. Quercetin is recovered in human plasma as conjugated derivatives which retain antioxidant properties / C. Manach, C. Morand, V. Crespy, C. Demigne, O. Texier, F. Regerat, C. Remesy//FEBS Lett. 1998. - V. 426. - P. 331-336.

153. Manchado M. Hydrogen peroxide activates the SoxRS regulon in vivo / M. Machado, C. Michan, C. Pueyo//J. Bacteriol. 2000. - V. 182. - P. 6842-6844.

154. Masaki H. Active-oxygen scavenging activity of plant extracts / H. Masaki, S. Sakaki, T. Atsumi, H. Sakurai//Biol. Pharm. Bull. 1995. - V. 18. - P. 162-166.

155. Matuszewska E. Escherichia coli heat-shock proteins IbpA/B are involved in resistance to oxidative stress induced by copper / E. Matuszewska, J. Kwiatkowska, D. Kuczynska-Wisnik, E. LaskowskaZ/Microbiol. 2008. - V. 154. - P. 1739-1747.

156. McCord J.M. Superoxide radical: controversies, contradictions and paradoxes / J.M. McCord//Proc. Exp. Biol. Med. 1995. - V. 202. - P. 112-118.

157. McCormick J.P. Characterization of a cell lethal product from the photooxidation of tryptophan: hydrogen peroxide / J.P. McCormick, R.J. Fischer, J.P. Pachlatko, A. Eisenstark//Science 1976. - V. 191. - P. 468-469.

158. Melidou M. Protection against nuclear DNA damage offered by flavonoids in cells exposed to hydrogen peroxide: the role of iron chelation / M. Melidou, K. Riganakos, D. Galaris//Free Radic. Biol. Med. 2005. - V. 39. - P. 1591-1600.

159. Messner K.R. Mechanism of superoxide and hydrogen peroxide formation by fumarate reductase, succinate dehydrogenase, and aspartate oxidase / K.R. Messner, J.A. Imlay//J. Biol. Chem. 2002. - V. 277. - P. 42563-42571.

160. Miller J.H. Experiments in molecular genetics / J.H. Miller. Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1972.

161. Min K. Flavonoid effects on DNA oxidation at low concentrations relevant to physiological levels / K. Min, S.E. Ebeler//Food Chem. Toxicol. 2008. - V. 46. - P. 96-104.

162. Moon Y.J. Dietary flavonoids: effects on xenobiotic and carcinogen metabolism / Y.J. Moon, X. Wang, M.E. Morris//Toxicol. In Vitro. 2006. - V. 20. - P. 187-210.

163. Moore D. R. Effects of iron and phytic acid on production of extracellular radicals by Enterococcus faecalis / D. R. Moore, Y. Kotake, M. M. Huycke//Exp. Biol. Med. -2004. V. 229. - P. 1186 - 1195.

164. Motohashi H. Nrf2-Keapl defines physiologically important stress response mechanism / H. Motohashi, M. Yamamoto//Trends Mol. Med. 2004. - V. 10. - P. 549-557.

165. Moskaug J.0. Polyphenols and glutathione synthesis regulation / J. 0. Moskaug, H. Carlsen, M.S.V. Myhrstad, R. Blomhoff//Am. J. Clin. Nutr. 2005. - V. 81(suppl.).-P. 277S-283S.

166. Motohashi N. Functionality of anthocyanins as alternative medicine / N. Motohashi, H. Sakagami//Top. Heterocycl. Chem. 2008. - V. 15. - P. 1-48.

167. Nafisi S. DNA adducts with antioxidant flavonoids: morin, apigenin, and naringin / S. Nafisi, M. Hashemi, M. Rajabi, H.A. Tajmir-Riahi//DNA Cell Biol. -2008.-V. 27.-P. 433-442.

168. Nafisi S. RNA binding to antioxidant flavonoids / S. Nafisi, A. Shadaloi, A. Feizbakhsh, H.A. Tajmir-Riahi//J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2009. - V. 94. -P. 1-7.

169. Nakagawa H. Generation of hydrogen peroxide primarily contributes to the induction of Fe (Il)-dependent apoptosis in Jurkat cells by (-)-epigallocatechin gallate

170. H. Nakagawa, К. Hasumi, J.-T. Woo, К. Nagai, M. Wachi//Carcinogenesis. 2004. -V. 25.-P. 1567-1574.

171. Nakagawa K. Copper (II) ions convert catechins from antioxidants to prooxidants in protein carbonyl formation / K. Nakagawa, M. Kaku, T. Abukawa, K. Aratani, M. Yamaguchi, S. Uesato//J. Health Sci. 2007. - V. 53. - P. 591-595.

172. Nijveldt R.J. Flavonoids: a review of probable mechanisms of action and potential applications / R.J. Nij veldt, E. van Nood, D.E.C. van Hoorn, P.G. Boelens, K. van Norren, P.A.M. van Leeuwen//Am. J. Clin. Nutr. 2001. - V. 74. - P. 418425.

173. Nunoshiba T. Negative autoregulation by the Escherichia coli SoxS protein: a dampening mechanism for the soxRS redox stress response / T. Nunoshiba, E. Hidalgo, Z. Li, B. Demple//J. Bacteriol. 1993. - V. 175. - P. 7492-7494.

174. Oktyabrsky O.N. Role of glutathione in regulation of hydroperoxidase I in growing Escherichia coli / O.N. Oktyabrsky, G.V. Smirnova, N.G. Muzyka//Free Radic. Biol. Med. -2001. -V. 31. P. 250-255.

175. Okubo T. In vivo effects of tea polyphenol intake on human intestinal microflora and metabolism / T.N. Okubo, N. Ishinara, A. Oura, M. Serit, M. Kim, T. Yamamoto, T. Mitsuoka//Biosci. Biotechnol. Biochem. 1992. - V. 56. - P. 588-591.

176. Oteiza P.I. Flavonoid-membrane interactions: a protective role of flavonoids at the membrane surface? / P.I. Oteiza, A.G. Erlejman, S.V. Verstraeten, C.L. Keen, C.G. Fraga//Clin. Develop. Immunol. 2005. - V. 12. - P. 19-25.

177. Park S. High levels of intracellular cysteine promote oxidative damage by driving the Fenton reaction / S. Park, J.A. Imlay//J. Bacteriol. 2003. - V. 185. - P. 1942-1950.

178. Park S. Substantial DNA damage from submicromolar intracellular hydrogen peroxide detected in Hpx" mutants in Escherichia coli / S. Park, X. You, J.A. Imlay//Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. - V. 102. - P. 9317-9322.

179. Parkar S.G. The potential influence of fruit polyphenols on colonic microflora / S.G. Parkar, D.E. Stevenson, M.A. Skinner//Int. J. Food Microbiol. 2008. - V. 124. -P. 295-298.

180. Pawlikowska-Pawl^ga B. Modification of membranes by quercetin, a naturally occurring flavonoid, via its incorporation in the polar head group / B. Pawlikowska-Pawl^ga, W. I. Gruszecki, L. Misiak, R. Paduch, T. Piersiak, B. Zarzyka, J. Pawelec,

181. A. Gawron//Biochim. Biophys. Acta. 2007. - V. 1768. - P. 2195-2204.

182. Perron N.R. A review of the antioxidant mechanisms of polyphenol compounds related to iron binding / N.R. Perron, J.L. Brumaghim//Cell. Biochem. Biophys. -2009.-V. 53.-P. 75-100.

183. Pietta P.-G. Flavonoids as antioxidants / P.-G. Pietta//J. Nat. Prod. 2000. - V. 63.-P. 1035-1042.

184. Pomposiello P.J. Genome-wide transcriptional profiling of the Escherichia coli responses to superoxide stress and sodium salicylate/ PJ. Pomposiello, M.H. Bennik,

185. B. Demple//J. Bacteriol. -2001. V. 183. - P. 3890-3902.

186. Pomposiello P.J. Redox-operated genetic switches: the SoxS and OxyR transcription factors / P.J. Pomposiello, B. Demple//Trends Biotechnol. 2001. - V. 19.-P. 109-114.

187. Poole L.B. Flavin-dependent alkyl hydroperoxide reductase from Salmonella typhimurium. 2. Cystine disulfides involved in catalysis of peroxide reduction / L.B. Poole/ZBiochem. 1996. - V. 35. - P. 65-75.

188. Prior R.L. Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements / R.L. Prior, X. Wu, K. Schaich//J. Agric. Food Chem. 2005. - V. 53. - P. 4290-4302.

189. Pryor W. Oxy-radicals and related species: their formation, lifetimes and reactions / W. Pryor//Annu. Rev. Physiol. 1986. - V. 48. - P. 657-667.

190. Pugh S.Y.R. Induction of superoxide dismutase in E. coli В by metal chelators /S.Y.R. Pugh, I. Fridovich//J. Bacteriol. 1985. - V. 162. - P. 196-202.

191. Pulido R. Antioxidant activity of dietary polyphenols as determined by a modified ferric reducing/antioxidant power assay / R. Pulido , L. Bravo, F. Saura-Calixto //J. Agric. Food Chem. 2000. - V. 48. - P. 3396-3402.

192. Rice-Evans C.A. The relative antioxidant activities of plant-derived polyphenolic flavonoids / C.A. Rice-Evans, N.J. Miller, P.G. Bolwell, P.M. Bramley, J.B. Pridham//Free Radic. Res. 1995. - V. 22. - P. 375-383.

193. Rice-Evans C.A. Structure antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids / C.A. Rice-Evans, N.M. Miller, G. Paganda//Free Radic. Biol. Med. -1996.-V. 20.-P. 933-956.

194. Robaszkiewicz A. Antioxidative and prooxidative effects of quercetin on A549 cells / A. Robaszkiewicz, A. Balcerczyk, G. Bartosz//Cell Biol. Int. 2007. - V. 31. -P.1245-1250.

195. Rohrdanz E. The effect of quercetin on the mRNA expression of different antioxidant enzymes in hepatoma cells / E. Rohrdanz, A. Bittner, Q.-H. Tran-Thi, R. Kahl//Arch. Toxicol. 2003. - V. 77. - P.506-510.

196. Roberts L.J. Products of the isoprostane pathway: unique bioactive compounds and markers of lipid peroxidation / L.J. Roberts, J.D. Morrow//Cell. Mol. Life Sci. -2002.-V. 59.-P. 808-820.

197. Romier B. Dietary polyphenols can modulate inflammatory intestinal response / B. Romier, Y.J. Schneider, Y. Larondelle, A. During//Nutr. Rev. 2009. - V. 67. -P. 363-378.

198. Rucinska A. Effect of the phytoestrogen, genistein-8-C-glucoside, on Chinese hamster ovary cells in vitro / A. Rucinska, S. Kirko, T. Gabryelak//Cell Biol. Int.2007.-V. 31.-P. 1371-1378.

199. Rungrassamee W. Activation of glucose transport under oxidative stress in Escherichia coli / W. Rungrassamee, X. Liu, P.J. Pomposiello//Arch. Microbiol. —2008.-V. 190.-P. 41-9.

200. Sahu S.C. Kaempferol-induced nuclear DNA damage and lipid peroxidation / S.C. Sahu, G.C. Grey//Cancer Lett. 1994. - V. 85. - P. 159-164.

201. Sakihama Y. Plant phenolic antioxidant and prooxidant activities: phenolics-induced oxidative damage mediated by metals in plants / Y. Salihama, M.F. Cohen, S.C. Grace, H. Yamasaki//Toxicology. 2002. -V. 177. - P. 67-80.

202. Scalbert A. Polyphenols: antioxidants and beyond / A. Scalbert, Johnson I.T., M. Saltmarsh//Am. J. Clin. Nutr. 2005. - V. 81(suppl.). - P. 215S-217S.

203. Scalbert A. Dietary intake and bioavailability of polyphenols / A. Scalbert, G. Williamson//J. Nutr. 2000. - V. 130. - P. 2073S-2085S.

204. Scott R.I. The presence of oxygen in rumen liquor and its effects on methanogenesis / R.I. Scott, N. Yarlett, K. Hillman, T.N.Williams, A.G. Williams, D. Lloyd//J. Appl. Bacteriol. 1983. - V. 55. - P. 143-149.

205. Seaver L.C. Alkyl hydroperoxide reductase is the primary scavenger of endogenous hydrogen peroxide in Escherichia coli / L.C. Seaver, J.A. Imlay//J. Bacteriol.-2001.-V. 183.-P. 7173-7181.

206. Semsey S. Genetic regulation of fluxes: iron homeostasis of Escherichia coli / S. Semsey, A.M.C. Anderson, S. Krishna, M.H. Jensen, E. Masse, K. Sneppen//Nuc. Acids Res. 2006. - V. 34. - P. 4960-4967.

207. Sharma V. Kaempferol induces apoptosis in glioblastoma cells through oxidative stress /V. Sharma, C. Joseph, S. Ghosh, A. Agarwal, M. Kumar-Mishra, E. Sen //Mol. Cancer Ther. 2007. - V. 6. - P. 2544-2553.

208. Shyur L.-F. Antioxidant properties of extracts from medicinal plants popularly used in Taiwan / L.-F. Shyur, J.-H. Tsung, J.-H. Chen, C.-Y. Chiu, C.-P. Lo//Int. J. Appl. Sci. Eng. 2005. - V. 3. - P. 195-202.

209. Silva M,M. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids: a reexamination / M.M. Silva, M.R. Santos, G. Caroco, R. Rocha, G. Justino, L. Mira//Free Radic. Res. 2002. - V. 36. - P. 1219-1227.

210. Singleton V.L. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocalteu reagent / V.L. Singleton, R. Orthofer, R.M. Lamuela-Raventos//Meth. Enzymol. 1999. - V. 299. - P. 152-178.

211. Smirnova G.V. The role of antioxidant enzymes in response of Escherichia coli to osmotic upshift / G.V. Smirnova., N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky//FEMS Microbiol. Letters. 2000. - V. 186. - P. 209-213.

212. Smith A.H. effect of condensed tannins on bacterial diversity and metabolic activity in the rat gastrointestinal tract / A.H. Smith, R.I. Mackie//Appl. Environ. Microbiol.-2004.-V. 70.-P. 1104-1115.

213. Smith A.H. Increasing oxidative stress response allows Escherichia coli to overcome inhibitory effect of condensed tannins / A.H. Smith, J.A. Imlay, R.I. Mackie//Appl. Environ. Microbiol. 2003. - V. 69. - P. 3406-3411.

214. Soares V.C.G. In vitro basal and metabolism-mediated cytotoxicity of flavonoids / V.C.G. Soares, E.A. Varanda, M.S.G. Raddi //Food Chem. Toxicol. -2006.-V. 44.-P. 835-838.

215. Soobrattee M.A. Polyphenolics as potential antioxidant therapeutic agents: mechanisms and actions / M.A. Soobrattee, V.S. Neergheen, A. Luximon-Ramma, O.I. Aruoma, T. Bahorun//Mutat. Res. 2005. - V. 579. - P. 200-213.

216. De Souza R.F.V. Antioxidant properties of complexes of flavonoids with metal ions / R.F.V. de Souza, W.F. de Giovani//Redox Rep. 2004. - V. 9. - P. 97-104.

217. Spencer J.P.E. Cellular uptake and metabolism of flavonoids and their metabolites: implications for their bioactivity / J.P.E. Spencer, M.M.A.E. Mohsen, C. Rice-Evans//Arch. Biochem. Biophys. 2004. - V. 423. - P. 148-161.

218. Spencer J.P.E. The small intestine can both absorb and glucuronidate luminal flavonoids / J.P.E. Spencer, G. Chowrimootoo, R. Choudhury, E.S. Debnam, S.K. Srai, C. Rice-Evans//FEBS Lett. 1999. - V. 458. - P. 224-230.

219. Steinberg D. Oxidative modification of LDL and atherogenesis / D. Steinberg, A. Lewis //Circulation. 1997. -V. 95. - P. 1062-1071.

220. Stevenson D.E. Polyphenolic phytochemicals — just antioxidants or much more? / D.E. Stevenson, R.D. Hurst//Cell. Mol. Life Sci. 2007. - V. 64. -P. 29002916.

221. Storz G. Transcriptional regulator of oxidative stress-inducible genes: direct activation of oxidation / G. Storz, L.A. Tartaglia, B.N. Ames//Science 1990. - V. 248.-P. 189-194.

222. Suganuma M. Wide distribution of 3H.(-)-epigallocatechin gallate, a cancer preventive tea polyphenol, in mouse tissue / M. Suganuma, S. Okabe, M. Oniyama, Y. Tada, H. Ito, H. Fujiki//Carcinogenesis. 1998. - V. 19. - P. 1771-1776.

223. Suh Y.A. Cell transformation by the superoxide-generating oxidase Moxl / Y.A. Suh, R.S. Arnold, B. Lassegue, J. Shi, X. Xu, D. Sorescu, A.B. Chung, K.K. Griendling, J.D. Lambeth//Nature. 1999. - V. 401. - P.79-82.

224. Tardat B. Two global regulators repress the anaerobic expression of MnSOD in Escherichia coli::Fur (ferric uptake regulation) and Arc (aerobic respiration control) / B. Tardat, D. Touati//Mol. Microbiol. 1991. - V. 5. - P. 455-465.

225. Touati D. Superoxide dismutases in bacteria and pathogen protists / D. Touati//Anonymous oxidative stress and the molecular biology of antioxidant defenses / Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997. P. 447493.

226. Tzounis X. Flavanol monomer-induced changes to the human faecal microflora / X. Tzounis, J. Vulevic, G.G. Kuhnle , T. George, J. Leonczak, G.R. Gibson, C. Kwik-Uribe, J.P. Spencer//Br. J. Nutr. 2008. - V. 99. - P. 782-792.

227. VanBogelen R.A. Differential induction of heat shock, SOS and oxidative stress regulons and accumulation of nucleotides in Escherichia coli / R.A. VanBogelen, P.M. Kelley, F.C. Neidhardt//J. Bacteriol. 1987. - V. 169. - P. 26-32.

228. Walker G. Mutagenesis and inducible responses to deoxyribonucleic acid damage in Escherichia coli / G. Walker/ZMicrobiol. Rev. 1984. - V. 48. - P. 60-93.

229. Walle T. Absorption and metabolism of flavonoids / T. Walle//Free Radic. Biol. Med. 2004. - V. 36. - P. 829-837.

230. Wang J.H. On the detailed mechanism of a new type of catalase-like action / J.H. Wang//J. Am. Chem. Soc. 1955. -V. 77. - P. 4715-4719.

231. Wells C.L. The isoflavone genestein inhibits internalization of enteric bacteria by cultured Caco-2 and HT-29 enterocytes / C.L. Wells, R.P. Jechorek, K.M. Kinneberg, S.M. Debol, S.L. Erlandsen//J. Nutr. 1999. - V. 129. - P. 634-640.

232. Varghese S. Submicromolar hydrogen peroxide disrupts the ability of Fur protein to control free-iron levels in Escherichia coli / S. Varghese, A. Wu, S. Park, K.R.C. Imlay, J.A. Imlay//Mol. Microbiol. 2007. - V. 64. - P. 822-830.

233. Visick J.E. RpoS- and OxyR-independent induction of HPI catalase at stationary phase in Escherichia coli and identification of rpoS mutations in common laboratory strains / J.E. Visick, S. Clark//J. Bacteriol. 1997. - V. 179. - P. 41584163.

234. Williams R.J. Flavonoids: antioxidants or signalling molecules? / R.J. Williams, J.P. Spencer, C. Rice-Evans//Free Radic. Biol. Med. 2004. - V. 36. - P. 838-849.

235. Wojdyio, J. Oszmianski, R. Czemerys//Food Chem. 2006. - V. 105. - P. 940-949.

236. Woodmansee A.N. Quantification of intracellular free iron by electron paramagnetic resonance spectroscopy / A.N. Woodmansee, J.A. Imlay//Methods in Enzymology. 2002. - V. 349. - P. 3-9.

237. Wu L.-C. Antioxidant and antiproliferative activities of red pitaya / L.-C. Wu, H.-W. Hsu, Y.-C. Chen, C.-C. Chin, Y.-I. Lin, J.A. Ho//Food Chem. 2006. - V. 95. -P. 319-327.

238. Yoshino M. Interaction of iron with polyphenolic compounds: application to antioxidant characterization / M. Yoshino, K. Murakami//Anal. Biochem. 1998. -V. 257.-P. 40-44.

239. Youdim K.A. Interaction between flavonoids and the blood-brain barrier: in vitro studies / K.A. Youdim, M.S. Dobbie, G. Kuhnle, A.R. Proteggente, N.J. Abbott, C. Rice-Evans//J. Neurochem. 2003. - V. 185. - P. 180-192.

240. Yang C.S. Human salivary tea catechin levels and catechin esterase activities: implication in human cancer prevention studies / C.S. Yang, M.J. Lee, L.S. Chen//Cancer Epidemiol. Biomark. Prev. 1999. - V. 8. - P. 83-89.

241. Yoon S.J. OxyR regulon controls lipid peroxidation-mediated oxidative stress in Escherichia coli / S.J. Yoon, J.E. Park, J.H. Yang, J.W. Park//J. Biochem. Mol. Biol. 2002. - V. 35. - P. 297-301.

242. Zheng M. DNA microarray-mediated transcriptional profiling of the Escherichia coli response to hydrogen peroxide / M. Zheng, X. Wang, L.J. Templeton, D.R. Smulski, R.A. LaRossa, G. Storz//J. Bacteriol. 2001. - V. 183. - P. 4562-4570.

243. Zheng M. OxyR and SoxRS regulation of fur / M. Zheng, B. Doan, T.D. Schneider, G. Storz//J. Bacteriol. 1999. -V. 181. -P. 4639-4643.

Информация о работе

Самойлова, Зоя Юрьевна
кандидата биологических наук
Пермь, 2009
ВАК 03.00.07

Диссертация

Изучение антиоксидантного действия растительных экстрактов на бактерии Escherichia coli - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы