Какие витамины считаются наиболее активными антимутагенами

Вы смотрите фотографию с сайта —
чтобы вернуться на него перейдите по ссылке propionix.ru

ООО «ПРОПИОНИКС»

МУТАГЕНЫ, АНТИМУТАГЕНЫ И ПРОБИОТИКИ

Для понимания сути антимутагенной активности, нужно дать понятия мутагенам, мутации и мутагенезу.

Мутагены (от мутация и др.-греч. γεννάω — рождаю) — химические и физические факторы, вызывающие наследственные изменения — мутации. Впервые искусственные мутации получены в 1925 году Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым у дрожжей действием радиоактивного излучения радия; в 1927 году Г. Мёллер получил мутации у дрозофилы действием рентгеновских лучей. Способность химических веществ вызывать мутации (действием иода на мух) открыта И. А. Рапопортом. У особей мух, развившихся из этих личинок, частота мутаций оказалась в несколько раз выше, чем у контрольных насекомых.

Мута́ция (лат. mutatio — изменение) — стойкое (то есть такое, которое может быть унаследовано потомками данной клетки или организма) изменение генотипа, происходящее под влиянием внешней или внутренней среды. Термин предложен Гуго деФризом. Процесс возникновения мутаций получил название мутагенеза.

Мутагенез — внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.

См. подробнее: Мутации и мутагенез

Виды мутагенов

В зависимости от их происхождения выделяют физические, химические и биологические мутагены. Любой мутагенный фактор можно отнести к одной из этих трех основных групп.

К мутагенам физического происхождения можно отнести источники ионизирующих излучений, воздействие ультрафиолета, аномально высокие или низкие температуры, влажность.

Многие химические вещества относятся к мутагенам и промутагенам. Примерами могут служить активные формы кислорода, нитраты и нитриты, некоторые металлы, лекарства и те вещества, которых до появления человечества в природе не существовало (бытовая химия, пищевые добавки и консерванты).

См. также:

К биологическим мутагенам относятся вирусы, бактерии, продукты жизнедеятельности некоторых простейших и паразитов.

Установлена антимутагенная активность бифидобактерий и пропионовокислых бактерий, а также некоторых заквасочных культур молочнокислых бактерий.

Показано, что жизнеспособные клетки пробиотических микроорганизмов проявляют более высокий антимутагенный эффект в отношении мутагенеза, индуцируемого азидом натрия, чем культуральная жидкость. Особое внимание было уделено антимутагенной активности бактериальных концентратов бифидобактерий (B. longum В379М) и пропионовокислых бактерий (P. shermanii – КМ 186), которые нашли широкое практическое применение при производстве кисломолочных продуктов. Наиболее эффективными носителями антимутагенной активности были пропионовокислые бактерии P. shermanii – КМ 186, которые в ферментированном молоке на 70% снижали мутагенность азида натрия. Антимутагенность концентрата бифидобактерий B. longum В379М также была весьма высокой и составила 60%. Антимутагенез вероятно связан с дисмутагенной активностью микроорганизмов, хотя не исключается механизм биоантимутагенеза. Антимутагены пробиотических бактерий можно отнести к наиболее физиологичным и эффективным природным источникам, так как они синтезируются при производстве кисломолочных продуктов и усиливают их пробиотический эффект.

См.: Перспективы практической реализации биотехнологического потенциала пробиотических микроорганизмов

Следует отметить, что антимутагенная активность пробиотических культур при симбиотических отношениях возрастает. В таблице приведены показатели антимутагенной и антибиотической активности заквасок бифидобактерий, пропионовокиислых бактерий и их комбинированной закваски (данные взяты из описания способа получения промышленной закваски на основе симбиоза пробиотических микроорганизмов)

Таблица 1 — антимутагенная и антибиотическая активность заквасок

Вид закваски	Антимутагенная активность, % см. антимутагенные свойства	Антибиотическая активность
		E.coli53		S.aureus
		Бактерицидное действие	Бактерио-статическое действие	Бактерицидное действие	Бактерио-статическое действие
Бифидобактерии	28,7	1:4	1:16	1:4	1:32
Пропионовокислые бактерии	42,4	1:4	1:32	1:8	1:64
Комбинированная закваска	54,2	1:8	1:64	1:16	1:128

*Серийные разведения препарата (двукратные – 1:2 1:4 1:8 1:16 1:32 1:64 1:128)

Данные таблицы 1 свидетельствуют, что синтез антимикробных субстанций и антимутагенных веществ пробиотическими бактериями усиливается при симбиотических взаимоотношениях !!!

Об антимутагенной активности пробиотиков (пропионовокислых бактерий и бифидобактерий) см. в разделах:

Антимутагенные свойства пробиотиков

Биотехнологический потенциал ПКБ

Пропионовокислые бактерии

Исследование антимутагенной активности бифидобактерий

Механизм действия антимутагенов

Антимутагены (antimutagens) [греч. anti — против, лат. mutatio — изменение и греч. genes — порождающий, рождающийся] — физические или химические агенты, препятствующие возникновению и/или снижающие частоту мутаций, предотвращающие или изменяющие действие мутагена. Напр., аденозин и гуанозин тормозят мутагенное действие аналогов пуриновых азотистых оснований, фермент каталаза снижает мутагенный эффект ионизирующих излучений. Свойствами А. обладают также и физические факторы, напр., видимый свет, пониженная температура. Среди природных А. различают десмутагены (см. ниже) и биоантимутагены, мембранные, метаболические и репарационные А. Антимутагенный эффект (на бактериях) был открыт А. Новиком и Л. Сцилардом в 1949 г.

Десмутагены (desmutagens) [лат. de- — приставка, означающая отделение, удаление, уничтожение, отмену чего-либо, mutatio — изменение и греч. genes — порождающий, рождающийся] — природные вещества, обладающие антимутагенным действием (см. Антимутагены) за счет их способности инактивировать или ингибировать метаболическую активность мутагенов или канцерогенов еще до их поступления в клетку (блокируют проникновение мутагенов в клетку или превращение промутагена в мутаген). Свойствами Д. обладают клетчатка, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и пектин. Особенно ими богаты зелень петрушки, укропа, сельдерея, а также свекла, морковь, фасоль, яблоки, слива (чернослив), смородина.

Антимутагены — вещества, понижающие частоту мутаций, препятствующие мутагенному действию химических или физических агентов. А. условно можно разбить на 3 группы:

1) блокирующие действие автомутагенов, естественно возникающих в клетках в процессе метаболизма (антиавтомутагены), например фермент каталаза, который разрушает обладающую мутагенным действием перекись водорода. Эти А. обеспечивают сохранение определённого уровня спонтанных мутаций;

2) снижающие действие внешних, искусственных физических (ионизующей радиации и др.) или химических мутагенов. Такими А. являются сульфгидрильные соединения, сильные восстановители типа Na2S2O, некоторые спирты и углекислые соли. А. этих двух групп могут разрушать мутагены или конкурировать с важными в генетическом отношении структурами за взаимодействие с мутагеном, действовать как восстановители и т. д.;

3) ферментные системы, действующие непосредственно на уровне наследственных структур, т. е. «исправляющие» поврежденные мутагеном участки хромосомы. Мутационный эффект может быть также снят физическим воздействиями определённой интенсивности (светом, высокой и низкой температурой и др.).

Важная особенность антимутагенов — стабилизация мутационного процесса до естественного уровня. Вещества с антимутагенными свойствами характеризуются способностью с различной степенью эффективности снижать уровни мутабильности. Им присуща такая характеристика, как физиологичность действия. Дело в том, что, проявляя антимутагенные свойства в низких концентрациях, некоторые из этих веществ в высоких дозах могут действовать как мутагены, например аргинин, глутаминовая кислота, силинит натрия, стрептомицин, производные галловой кислоты.

Механизм действия антимутагенов связывают с нейтрализацией мутагена до его взаимодействия с ДНК; предотвращением образования в процессе метаболической активности мутагенных продуктов из нетоксичных предшественников; активацией ферментных систем детоксикации поступающих из среды загрязнителей; предотвращением ошибок в процессе репликации ДНК; активацией репарации и других внутриклеточных систем поддержания целостности генетического аппарата.
Установлено, что способностью снижать частоту мутаций обладают более 200 природных и синтетических соединений. Одна из наиболее изученных групп антимутагенов — витамины и провитамины. Так, витамин Е (токоферол) в значительной степени снижает мутагенное действие ионизирующих излучений и химических соединений, а также блокирует генотоксическое действие вирусов.
Хорошо изучен другой жизненно важный антимутаген — витамин С (аскорбиновая кислота). Введение этого витамина в рацион способствует уменьшению частоты аберраций хромосом, вызванных ионизирующими излучениями.

Источник

АНТИМУТАГЕННЫЕ СВОЙСТВА БАКТЕРИЙ ПРОБИОТИКОВ

По теме см. также:

Исследование антимутагенной активности бифидобактерий

Антимутагенность пропионовокислых бактерий

Мутагены, антимутагены и пробиотики

Живущие на Земле существа подвергаются действию химических, физических и биогенных мутагенов в значительно большем масштабе, чем их предки. Широкая химизация промышленности и сельского хозяйства, все большее проникновение химических препаратов в быт, наряду с известными преимуществами, несут с собой опасность, связанную с увеличением мутационного груза в популяциях растений, животных и людей. В процессе эволюции живые существа сформировали различные приспособления, направленные на сохранение видовой и индивидуальной специфики. Важная роль в защите организма от генотоксических воздействий принадлежит покровным тканям, способности печени и других органов осуществлять специфические физиологические реакции детоксикации мутагенов и, конечно, репарации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – главной мишени действия мутагенов.

Однако компенсаторные механизмы у живых существ, действующие против мутаций, ограничены. Поэтому один из подходов к снижению губительного действия химических мутагенов и ультрафиолетовых (УФ) – лучей на организмы является использование веществ с антимутагенными свойствами.

К настоящему времени известно более 300 соединений антимутагенов, главным образом растительного, животного происхождения, или синтезированных химическим путем.

Известно, что бактерии, эволюционно наиболее древние существа, выжившие при высоких уровнях УФ, который имел место до образования озонового слоя, и в течение более 3,5 млрд. лет подвергаются воздействию различных других мутагенных и инактивирующих факторов. Это обстоятельство предполагает, что бактерии должны обладать надежными средствами защиты для сохранения стабильности своего генома: кроме системы репарации ДНК, они могли выработать защиту путем синтеза веществ с протекторными, реактивирующими и антимутагенными свойствами.

Полученные на сегодня данные демонстрируют перспективность и актуальность изучения прокариот как источников антимутагенов

Антимутагенез — биологическое явление подавления мутационного процесса, выражающееся в снижении уровня спонтанного и индуцированного мутирования под действием природных и синтетических соединений. Антимутагенез как явление был открыт в 1952 г. благодаря работам А. Новика и Л. Сцилларда, показавшим, что пуриновые рибонуклеотиды снижают спонтанное и индуцированное мутирование у Escherichia coli. Термин «антимутаген» предложен для описания агента, снижающего число спонтанных и/или индуцированных мутаций, независимо от вовлекаемого механизма действия. Антимутагены могут быть представлены как комплексом природных веществ, содержащихся, например, в экстракте чая, в морских животных, сыворотке крови, слюне людей, так и индивидуальными соединениями, такими как спермин, аденозин, гуанозин, кофеин, акридин, марганец-, селен-, кобальт – ионы, аскорбиновая и мочевая кислота, карнизин, интерфероны, ретинол, токоферолы и многие другие.

Антимутагены подразделяются на десмутагены, которые осуществляют химические и биохимические модификации мутагена вне клетки (до повреждения ДНК), и биоантимутагены, снижающие частоту мутаций, вовлекаясь в клеточные процессы фиксации мутаций. Десмутагены включают восстановительные агенты, антиоксиданты (например, антиоксидантные ферменты), процессы десмутагенеза могут быть связаны с энзиматическими модификациями и прямой адсорбцией мутагена. Некоторые антимутагены могут ингибировать метаболическую активацию промутагенов, проявляя опосредованное подавление мутаций. Биоантимутагены оказывают влияние на процессы репарации и репликации ДНК пораженных клеток. Причем незначительные повреждения ДНК репарируются системой эксцизионной репарации, которая осуществляется комплексом ферментов вырезания (эксцизии) поврежденных участков ДНК до ее репликации и контролируется uvrA – и uvrC – генами. Восстановление исходной структуры ДНК происходит при использовании второй нити ДНК как матрицы.

К биоантимутагенам относят, например, соли кобальта, добавление которых к инкубационной смеси снижает высокую частоту ошибок дефектной полимеразы III у сенной палочки, а также частоту мутаций, индуцированных N-метил-N´-нитро-N-нитрозогуанидином (МННГ) у кишечной палочки. Многие биоантимутагены, например полиамины, образующие комплексы с ДНК, стабилизируют двойную спираль ДНК.

Считается, что ежедневное употребление антимутагенов и антиканцерогенов может оказывать наибольший эффект на предотвращение рака и генетических заболеваний, а защита от мутаций может быть полезной как в ранней, так и на поздней стадии развития рака.

Больших количеств антимутагенов, по-видимому, можно ожидать в семенной жидкости, яйцах, семенах, спорах, бактериях, то есть в биологических жидкостях и структурах, предназначенных природой для появления потомства и потому обеспеченных особо надежной антимутагеной защитой для поддержания оптимального состояния генома клеток. Если речь идет о бактериях, изучение антимутагенеза важно, прежде всего, в отношении бактерий, используемых при изготовлении пищи, кормов, кормовых добавок и пробиотиков. Введение антибиотиков снижает синтез мутагенов, но сопровождается побочными реакциями. Более безопасный путь – использование кисломолочных продуктов и культур, называемых пробиотиками. К числу таких бактерий принадлежат молочнокислые, пропионовокислые, бифидобактерии и Enterococcus faecalis. Способы культивирования бактерий имеют определенные преимущества перед культивированием растений. Бактерии можно выращивать на дешевых средах за короткое время путем направленного регулирования их метаболизма.

Молочнокислые, пропионовокислые и бифидобактерии применяются в самых разнообразных традиционных процессах пищевого брожения при изготовлении молочных и мясных продуктов, а также в производстве специфических ферментированных изделий и при силосовании кормов для животных. Антибиотик низин, образуемый Lactococcus lactis, применяют как природный консервант в сырах, в мясных, рыбных и овощных консервах.

Бифидобактерии, например, играют важную роль в жизнедеятельности макроорганизма за счет поддержания определенного значения рН в толстом кишечнике, выделения молочной, уксусной и масляной кислот, ограничивающих рост многих патогенов и гнилостных бактерий. То же можно сказать и о пропионовокислых бактериях, которые отличаются синтезом пропионовой кислоты, а также стимулируют рост самих бифидобактерий.

Антимутагенные свойства ферментированного молока и других молочных продуктов связаны главным образом с присутствием в молоке молочнокислых бактерий и других ферментирующих пробиотических микроорганизмов. Неферментированное молоко десмутагенностью не обладает, что указывает на образование антимутагенов в процессе брожения полезных бактерий.

КИСЛОМОЛОЧКА АНТИМУТАГЕННАЯ В настоящее время изучение антимутагенности кисломолочных продуктов направлено на выявление активных штаммов, спектра их антимутагенного действия и возможных механизмов антимутагенеза. Доказано, что молоко, сброженное каждым из 71 штамма бактерий, относящихся к родам Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus и Bifidobacterium, оказывало антимутагенное действие при коинкубации с МННГ, причем наибольшая активность была обнаружена при использовании L. acidophilus LA106. 76 испытанных штаммов молочнокислых бактерий в результате ферментации молока придавали ему дезактивирующую способность также в отношении мутагенного пиролизата триптофана (Trp-P2). И снова L. acidophilus выделяется наиболее высокой ингибиторной активностью. Коинкубация 4НХО и акриламида АФ2 (канцероген, вызывает сдвиг рамки считывания ДНК) с молоком, ферментированным L. bulgaricus и Streptococcus thermophilus приводит к утрате мутагенных свойств указанных соединений за счет восстановления их до гидроксиламинов бактериальными редуктазами в результате чего мутагенная активность указанных соединений не проявляется.

Таким образом, в качестве антимутагенного фактора могли выступать белки-ферменты. Кроме химической и энзиматической инактивации мутагенов среды, бактерии обладают и другими способами «расправы» с генотоксическими соединениями. Так, гомолактатные бактерии Lactobacillus helveticus L89 осуществляют десмутагенез в отношении 4НХО-индуцированных мутаций путем образования активного пептида в результате протеолитического расщепления казеина молока. Непротеолитический штамм антимутагеной активностью не обладает. Существенно, что L. helveticus, в отличие от L. bulgaricus, хорошо приживается в кишечнике людей и подавляет рост гнилостных бактерий, образующих канцерогены, путем снижения активности ферментов, которые участвуют в превращении промутагенов в мутагены и канцерогены. Антимутагенное действие бактерий может быть связано с подавлением активности ферментов микросомальной фракции S9.

Не только метаболиты, но и клетки пропионовокислых, молочнокислых и бифидобактерий, проявляют высокую десмутагенную активность в отношении мутагенов широкого спектра действия. Доказано, что живые клетки прочно связывают все мутагены в отличие от убитых, которые на (80-95)% связанных мутагенов освобождают при экстракции диметилсульфоксидом. Рассмотрев роль продуктов брожения в ингибировании мутагенеза, пришли к выводу, что значительное десмутагенное действие проявляет масляная кислота, уксусная кислота проявляет антимутагенное действие в отношение 3 из 8 рассмотренных мутагенов. Стоит отметить, что наиболее эффективно антимутагенную активность проявили пропионовокислые бактерии (в частности, P. shermanii – КМ 186), которые в ферментированном молоке на 70% снижали мутагенность азида натрия. Антимутагенность концентрата бифидобактерий B. longum В379М также была весьма высокой и составила 60%.

Бифидобактерии обладают способностью к детоксикации потенциальных канцерогенов и задерживают рост образовавшейся опухоли. Введение клеток B. bifidum и их компонентов в опухоли экспериментальных животных (саркомы 180 и Lewis легочной карциномы мышей) тормозили рост опухолей. Высокой антиопухолевой активностью обладает пептидогликан, извлеченный из клеток без использования физической деструкции.

Антимутагенные свойства классических (молочных) пропионовокислых бактерий P. freudenreichii

У всех организмов есть эндогенные и экзогенные защитные механизмы. Антимутагенез – это снижение частоты спонтанных или индуцированных мутаций. Более 200 веществ обладают свойствами десмутагенов (разрушают или нейтрализуют вещества-мутанты) и биоантимутагенов (стимулируют процессы репарации ДНК). Цистеин, например, полностью нейтрализует действие нитрозогуанидина. Пуриновые нуклеозиды – на 60-70% подавляют спонтанные мутации.

Основной механизм антимутагенеза точковых мутаций (замены, делеции, вставки пар нуклеотидов) – репарации (фотореактивация, эксцизионная репарация, пострепликативная рекомбинационная репарация, SOS-репарация).

Изучение антимутагенных свойств бактерий началось с 1986 года. До этого в этом качестве рассматривались только растения (цитрусовые). Вместе с тем в этом плане важны прокариоты, используемые в пищевых биотехнологиях и как пробиотические препараты.

В 1989 г. профессор МГУ Воробьева Л.И. с соавторами с использованием теста Эймса впервые обнаружили антимутагенность пропионовокислых бактерий против азида натрия и нитрозогуанидина (НГ) (Воробьева и др., 1990). С этого момента появилось новое перспективное направление — изучение бактериального антимутагенеза.

Экстракты клеток и культуральная жидкость P. freudenreichii обладают биоантимутагенными и десмутагенными свойствами (антиканцерогенными). В качестве мутагенов в экспериментах использовали 4-нитрохинолин, N-нитро-N-нитрозогуанидин, а также 9-аминоакридин и 2-нитрофлуорен (мутации со сдвигом рамки считывания) (Воробьева и др., 1996; Vorobjeva et al., 2000; Воробьева — и др., 2001)

Антимутагенное действие оценивалось с помощью теста Эймса по гистидиновым ревертантам Salmonella typhimirium (his-). Факторами антимутагенеза экстрактами клеток ПКБ служат полипептиды, возможно ферменты, с различной молекулярной массой. Активность проявляли 4 фракции белков экстрактов клеток P. freudenreichii. Предполагают, что одним из активных ферментов антимутагенеза является внутри- и внеклеточная цистеинсинтаза, синтез которой индуцируется стрессом.

Низкомолекулярные полипептиды и тиолсодержащие соединения могут служить как десмутагены, так и сигнальными молекулами для процессов репарации ДНК; они также выделяются в среду (по результатам диализа, обработки протеазами и прогревания 10 мин при 920С). Это свойство является пробиотически значимым.

Показано, что антимутагенная активность пропионовокислых бактерий против 4НХО и МННГ (точковые мутации) коррелирует (взаимосвязана) с накоплением в среде тиоловых соединений (Воробьева и др., 1995; Vorobjeva, 1999). Максимальная антимутагенная активность соответствует максимальной аккумуляции в среде тиолов. Подобным, восстанавливающим свойством обладают многие серосодержащие соединения, в том числе глутатион, цистеин, цистеамин.

4НХО: 4-нитрохинолин-1-оксид (4-nitroquinoline-1-oxide)

Производное хинолина, ингибритор клеточных делений, обладающий высоким уровнем кластогенной активности.

МННГ: N-метил-N’-нитро-N-нитрозогуанидин (nitrosoguanidine)

Высокоактивный алкилирующий мутаген, осуществляет алкилирование гуанина, находящегося в репликативной вилке (у E.coli), либо вызывает мутации независимо от репликации ДНК (сперматозоиды дрозофил); Широко применяется для направленного мутагенеза в селекции растений.

Коинкубация культуральной жидкости указанных бактерий с мутагенами перед внесением в среду, инокулированную сальмонеллой Salmonella typhimurium, приводит к ингибированию (торможению активности) мутагенеза на 99 и 75% в случае применения 4НХО и МННГ соответственно. При этом имеет место десмутагенез, обусловленный модификацией (конъюгацией с тиолом) 4НХО и электрофильных продуктов разложения МННГ. Штаммы P. shermanii отличаются наиболее высокой антимутагеной активностью в отношении мутагенов, вызывающих как точковые мутации, так и мутации сдвига рамки считывания (9-аминоакридин).

ВЫВОД

Таким образом, клетки и метаболиты многих полезных бактерий проявляют высокий ингибиторный эффект в отношении мутаций, индуцированных мутагенами различного механизма действия. Бактерии как источники антимутагенов представляют несомненный интерес как профилактические пищевые добавки для активизации естественных систем репарации и для создания медицинских препаратов нового типа с антимутагенными свойствами, что, в принципе, возможно, если иметь в виду биологическую универсальность свойств ДНК.

См. также: Антиокидантные ферменты микроорганизмов

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ