Membrane-protective properties of lipid extract from marine brown alga Sargassum pallidum (Turner) C. Agardh under experimental stress conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The effect of lipid extract isolated from the thallus of the marine brown alga Sargassum pallidum and a commercial reference preparation "Omega-3" on biochemical parameters of rat erythrocyte membranes under experimental stress was studied. Stress exposure (vertical fixation by the dorsal neck fold for 24 h) was accompanied by an increase in erythrocyte diameter and average volume, as well as a decrease in osmotic resistance to changes of NaCl concentration. The erythrocyte membrane exhibited an increase in cholesterol levels and alterations in the quantitative characteristics of phospholipid classes and their constituent fatty acids, which resulted in the appearance of modified molecular fractions of phospholipids. The correction of these changes was achieved through the administration of the lipid extract of S. pallidum and the reference preparation "Omega-3". The S. pallidum extract demonstrated comparable biological efficiency to the reference preparation "Omega-3", yet exhibited superior efficacy in restoring the dimensional characteristics of erythrocytes, as well as the ratio of phospholipid fractions in erythrocyte membranes and the values of their fatty acid composition. The pharmacological effect of the S. pallidum lipid extract is believed to be due to a wider range of neutral and phospholipid classes, as well as polyunsaturated fatty acids of n-3 and n-6 families, which provide effective repair of erythrocyte membranes. We believe that S. pallidum thallus can be used as a raw material for the preparations with stress-protective and lipid-correcting properties.

Full Text

Restricted Access

About the authors

N. F. Kushnerova

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: natasha50@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok, 690041

S. E. Fomenko

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: natasha50@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok, 690041

V. G. Sprygin

Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: natasha50@mail.ru
Russian Federation, Vladivostok, 690041

T. V. Momot

Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: natasha50@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Селье Г. 1960. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медгиз. 254 с.
  2. Селье Г. 1982. Стресс без дистресса. М.: Прогресс. 124 с.
  3. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. 2008. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания. Новосибирск: АРТА. 284 с.
  4. Момот Т.В., Кушнерова Н.Ф., Рахманин Ю.А. 2016. Профилактика нарушения биохимических показателей в крови крыс при экспериментальном стрессе. Гиг. санитар. 7, 678-681.
  5. Хадарцев А.А., Наумова Э.М., Валентинов Б.Г., Грачев Р.В. 2022. Эритроциты и окислительный стресс. Вестн. нов. мед. технол. 29 (1), 93–100.
  6. Caro A.A., Cederbaum A.I. 2004. Oxidative stress, toxicology and pharmacology of CYP2E1. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 44, 27–42.
  7. Миндукшев И.В., Судницына Ю.С., Скверчинская Е.А., Андреева А.Ю., Добрылко И.А., Сенченкова Е.А., Кривченко А.И., Гамбарян С.П. 2019. Ингибирование реакций эритроцитов на осмотический, аммонийный и окислительный стресс в условиях гипоксии. Биол. мембраны. 36 (5), 358–372.
  8. Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Момот Т.В. 2017. Изменение липидного состава мембран эритроцитов у водолазов, работающих на малых и средних глубинах. Мед. труда и пром. экол. 3, 41–46.
  9. Orrico F., Laurance S., Lopez A.C., Lefevre S.D., Thomson L., Moller M.N., Ostuni M.A. 2023. Oxidative stress in healthy and pathological red blood cells. Biomolecules. 13, 1262.
  10. Hashemi S., Amani R., Cheraghian B., Neamatpour S. 2020. Stress and anxiety levels are associated with erythrocyte fatty acids content in young women. Iran J. Psychiatry. 15 (1), 47–54.
  11. Horobin J.T., Sabapathy S., Simmonds M.J. 2020. Red blood cell tolerance to shear stress above and below the subhemolytic threshold. Biomech. Model. Mechanobiol. 19, 851–860.
  12. Besedina N.A., Skverchinskaya E.A., Shmakov S.V., Ivanov A.S., Mindukshev L.V., Bukatin A.S. 2022. Persistent red blood cells retain their ability to move in microcapillaries under high levels of oxidative stress. Commun. Biol. 5, 659.
  13. Раджабова З.Г., Забелинский С.А., Чеботарева М.А., Шуколюкова Е.П., Кличханов Н.К., Кривченко А.И. 2020. Влияние умеренной гипотермии на фосфолипидный состав мембран эритроцитов крыс. Биол. мембраны. 37 (2), 134–148.
  14. Забелинский С.А., Чеботарева М.А., Шуколюкова Е.П., Никитина Е.Р., Кривченко А.И. 2019. Жирнокислотный состав фосфолипидов эритроцитов крысы при стрессе (длительное плавание). Журн. эволюц. биохимии и физиол. 55 (1), 37–42.
  15. Гасасаева Р.М., Каяева А.А., Эседулаева З.Г. 2014. Изменение состояния мембран эритроцитов у студентов, переживающих экзаменационный стресс. Успехи соврем. естествозн. 8, 15–17.
  16. Lopes D., Rey F., Leal M.S., Lillebø A.I., Calado R., Domingues M.R. 2021. Bioactivities of lipid extracts and complex lipids from seaweeds: Current knowledge and future prospects. Mar. Drugs. 19, 686.
  17. Wang B., Chen Z.-S., Jiang Z., Zhang Z. 2023. Editorial: Biological macromolecules from marine organisms: Isolation, characterization and pharmacological activities. Front. Mar. Sci. 10, 1326516.
  18. Cheng-Sánchez I., Sarabia F. 2018. Chemistry and biology of bioactive glycolipids of marine origin. Mar. Drugs. 16 (9), 294–346.
  19. Agatonovic-Kustrin S., Kustrin E., Gegechkori V., Morton D.W. 2019. High-performance thin-layer chromatography hyphenated with microchemical and biochemical derivatizations in bioactivity profiling of marine species. Mar. Drugs. 17(3), 148–160.
  20. Сидорова Ю.С., Зорин С.Н., Петров Н.А., Макаренко М.А., Саркисян В.А., Мазо В.К., Коденцова В.М., Бессонов В.В., Кочеткова А.А. 2015. Физиолого-биохимическая оценка обогащения рациона крыс докозагексаеновой кислотой и астаксантином. Вопр. питания. 5, 46–55.
  21. Alquraan L., Alzoubi K., Hammad H., Rababah S.Y., Mayyas F. 2019. Omega-3 fatty acids prevent post-traumatic stress disorder-induced memory impairment. Biomolecules. 9, 100.
  22. Ламажапова Г.П., Сынгеева Э.В., Козлова Т.С., Дашиева Ж.С. 2017. Разработка липосомальной формы концентрата полиненасыщенных жирных кислот: возможные пути использования при производстве функциональных пищевых продуктов. Вопр. питания. 86 (1), 76–84.
  23. Кушнерова Н.Ф., Фоменко С.Е., Спрыгин В.Г., Момот Т.В. 2020. Влияние липидного комплекса экстракта из морской красной водоросли Ahnfeltia tobuchiensis (Kanno et Matsubara) Makienko на биохимические показатели плазмы крови и мембран эритроцитов при экспериментальном стрессе. Биол. моря. 46 (4), 1–8.
  24. Спрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф., Фоменко С.Е. 2022. Влияние липидного комплекса из морской красной водоросли Ahnfeltia tobuchiensis на метаболические реакции печени при экспериментальном токсическом гепатите. Изв. РАН. Сер. биол. 1, 5–14.
  25. Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Другова Е.С., Лесникова Л.Н., Мерзляков В.Ю. 2019. Липидный состав и мембранопротекторное действие экстракта из морской зеленой водоросли Ulva lactuca (L.). Химия растит. сырья. 3, 41–51.
  26. Dhahri M. 2023. Cystoseira myrica: From beach-cast seaweed to fucoidan with antioxidant and anticoagulant capacity. Front. Mar. Sci. 10, 408.
  27. Jaworowska A., Murtaza A. 2023. Seaweed derived lipids are a potential anti-inflammatory agent: A review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 20, 730.
  28. Fogacci F., Strocchi E., Veronesi M., Borghi C., Cicero A.F.G. 2020. Effect of Omega-3 polyunsaturated fatty acids treatment on lipid pattern of HIV patients: A meta-analysis of randomized clinical trials. Mar. Drugs. 18, 292.
  29. Bernstein A.M., Ding E.L., Willett W.C., Rimm E.B. 2012. A meta-analysis shows that docosahexaenoic acid from algal oil reduces serum triglycerides and increases HDL-cholesterol and LDL-cholesterol in persons without coronary heart disease. J. Nutr. 142, 99–104.
  30. Terme N., Boulho R., Kucma J.-P., Bourgougnon N., Bedoux G. 2018. Radical scavenging activity of lipids from seaweeds isolated by solid-liquid extraction and supercritical fluids. OCL. 25 (5), 505.
  31. Титлянов Э.А., Титлянова Т.В. 2012. Морские растения стран Азиатско-Тихоокеанского региона, их использование и культивирование. Владивосток: Дальнаука. 377 с.
  32. Хотимченко С.В. 2003. Липиды морских водорослей-макрофитов и трав: структура, распределение, анализ. Владивосток: Дальнаука. 234 с.
  33. Sanina N.M., Goncharova S.N., Kostetsky E.Y. 2004. Fatty acid composition of individual polar lipid classes from marine macrophytes. Phytochemistry. 65 (6), 721–730.
  34. Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Другова Е.С., Мерзляков В.Ю., Лесникова Л.Н. 2021. Липидный комплекс из морской бурой водоросли Sargassum pallidum (Turner) C. Agardh как гиполипидемическое и антиоксидантное средство при высокожировой диете в эксперименте. Химия растит. сырья. 4, 381–392.
  35. Фоменко С.Е., Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Другова Е.С., Лесникова Л.Н., Мерзляков В.Ю., Момот Т.В. 2019. Cравнительное исследование липидного состава, содержания полифенолов и антирадикальной активности некоторых представителей морских водорослей. Физиол. растений. 66 (6), 452–460.
  36. Sanina N.M., Goncharova S.N., Kostetsky E.Y. 2008. Seasonal changes of fatty acid composition and thermotropic behavior of polar lipids from marine macrophytes. Phytochemistry. 69, 1517–1527.
  37. Bligh Е.G., Dyer W.J. 1959. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canad. J. Biochem. Physiol. 37 (8), 911–917.
  38. Кушнерова Н.Ф., Спрыгин В.Г., Фоменко С.Е., Рахманин Ю.А. 2005. Влияние стресса на состояние липидного и углеводного обмена печени, профилактика. Гиг. санитар. 5, 17–21.
  39. Новгородцева Т.П., Караман Ю.К., Бивалькевич Н.В., Жукова Н.В. 2010. Использование биологически активной добавки к пище на основе липидов морских гидробионтов в эксперименте на крысах. Вопр. питания. 79 (2), 24–27.
  40. Саратиков А.С., Ратькин А.В., Фролов В.Н., Чучалин В.С. 2004. Влияние гепатопротекторов фосфолипидной природы на токсичность циклофосфана. Вопросы биол., мед. и фармацевт. химии. 2, 43–47.
  41. Меньшиков В.В. 1987. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник. М.: Медицина. 368 с.
  42. Folch J., Less M., Sloane-Stanley G.H. 1957. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissue. J. Biol. Chem. 226, 497–509.
  43. Svetashev V.I., Vaskovsky V.E. 1972. A simplified technique for thin layer microchromatography of lipids. J. Chromatogr. 67 (2), 376–378.
  44. Rouser G., Kritchevsky G., Yamamoto A. 1967. Column chromatographic and associated procedures for separation and determination of phosphatides and glycolipids. In: Lipid Chromatographic Analysis. Eds Marinetti G.V. New York: Marcel Dekker. 1, p. 99–162.
  45. Wagner H., Horhammer L., Wolff F. 1961. Thin-layer chromatography of phosphatides and glycolipides. Biochem. Z. 334, 175–184.
  46. Кейтс М. 1975. Техника липидологии. М.: Мир. 221 с.
  47. Vaskovsky V.E., Kostetsky E.Y., Vasendin I.M. 1975. An universal reagent for phospholipid analysis. J. Chromatogr. 114 (1), 129–141.
  48. Amenta J.S. 1964. A rapid chemical method for quantification of lipids separated by thin-layer chromatography. J. Lipid Res. 5 (2), 270–272.
  49. Carreau J.P., Dubacq J.P. 1978. Adaptation of a macro-scale method to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts. J. Chromatogr. 151 (3), 384–390.
  50. Christie W.W. 1988. Equivalent chain-lengths of methyl ester derivatives of fatty acids on gas chromatography: A reappraisal. J. Chromatogr. 447, 305–314.
  51. Adibhatla R.M, Hatcher J.F 2008. Phospholipase A2, reactive oxygen species and lipidperoxidation in CNS pathologies. BMB reports. 41, 560–567.
  52. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Д., Рэфф М., Робертс К., Уолтер П. 2013. Молекулярная биология клетки. М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», Институт компьютерных исследований. 808 с.
  53. Leclercq L. 2016. Interactions between cyclodextrins and cellular components: Towards greener medical applications? Beilstein. J. Org. Chem. 12, 2644–2662.
  54. Мухомедзянова С.В., Пивоваров Ю.Н., Богданова О.В., Дмитриева Л.А., Шулунов А.А. 2017. Липиды биологических мембран в норме и патологии (обзор литературы). ISO4. 2 (5), 43–49.
  55. Broncel M., Chojnowska-Jezierska J., Koter-Mikhalak M., Franiak I. 2005. Erythrocyte fluidity in patients with hyperlipidemia during statins therapy. Pol. Arch. Med. Wewn. 113 (6), 531–535.
  56. Шевченко О.Г., Шишкина Л.Н. 2011. Сравнительный анализ состава фосфолипидов эритроцитов крови различных видов мышевидных грызунов. Журн. эволюц. биохимии и физиол. 47 (2), 151–156.
  57. Эндакова Э.А., Новгородцева Т.П., Светашев В.И. 2002. Модификация состава жирных кислот крови при сердечно-сосудистых заболеваниях. Владивосток: Дальнаука. 296 с.
  58. Титов В.Н. 2002. Атеросклероз как патология полиеновых жирных кислот. Биологические основы теории атерогенеза. М.: Фонд «Клиника XXI века». 495 с.
  59. Asztalos I.B., Gleason J.A., Sever S., Gedik R., Asztalos B.F., Horvath K.V. 2016. Effects of eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid on cardiovascular disease risk factors: A randomized clinical trial. Metabolism. 65 (11), 1636–1640.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences