Hachkova H. Molecular basis of antidiabetic action of biologically active substances isolated from medicinal plants Galega officinalis L. and Smallanthus sonchifolius (Poepp. et Endl.) H. Robinson

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0524U000027

Thesis Registration Form

0524U000027.pdf

Applicant for

Specialization

  • 03.00.11 - Цитологія, гістологія

06-02-2024

Specialized Academic Board

Д 35.246.01

Institute of Cell Biology of the National Academy of Sciences of Ukraine

Essay

The dissertation is dedicated to the investigation of molecular and cellular mechanisms of corrective influence of biologically active substances from Galega officinalis and Smallanthus sonchifolius (Poepp. &Endl.) H. Robinson on the metabolic, structural, and functional disorders of blood cells and pancreas under experimental diabetes mellitus type 1. Considerable attention is paid to the development of stabilization methods of alkaloid-free fraction from G. officinalis and suspension of powder of root tubers of S. sonchifolius using biosurfactant PS-17 (biosynthesized by Pseudomonas sp. PS-17 surface-active products). Using the gas chromatographic-mass spectrometric method, the component composition of stabilized alkaloid-free fraction from G. officinalis. Compounds with potential hypoglycemic (phytol, palmitic acid ethyl ester, phytosterols – campesterol and stigmasterol, quinazoline derivatives), antioxidant (phytol, flavonoids, phenolic acids, vitamin E) and anti-inflammatory (flavonoids, linolenic acid methyl ester, α-amyrin) properties were identified. Hypoglycemic, antioxidant, and immunomodulatory effects of extracts of medicinal plants G. officinalis L. and S. sonchifolius Poepp. & Endl. as potential sources of biologically active substances with antidiabetic action have been studied. The pronounced hypoglycemic effect of G. officinalis extract, devoid of alkaloids, at a dose of 600 mg/kg in experimental diabetes mellitus (EDM) has been proven. The established effect is evidenced by a decrease in the concentration of glucose and glycosylated hemoglobin in the blood, increased glucose tolerance of cells, and increased C-peptide and insulin content in the plasma of rats’ blood. The cytoprotective effect of the studied extract on pancreatic cells at a dose of 1200 mg/kg was experimentally confirmed. The dichotomy of the biological effect was confirmed. It was caused by the component composition of the studied yacon preparations at a dose of 500 mg/kg - the biologically active substances of root tuber suspensions and yacon leave extract most effectively improve glucose tolerance, slowing absorption in the gastrointestinal tract, and as a result, cause a more even load on the insular apparatus. Diabetes mellitus development was accompanied by violation of neutrophils and lymphocytes proliferation. increased activity of granulocytes MPO and enhanced lymphocytes apoptosis. Administration of G. officinalis extract under the condition of ЕDM promotes the restoration of neutrophils bone marrow pool, the reduction of lymphoblasts number, and the inhibition of the lymphocytes apoptosis process. Normalization of neutrophil functional competence by using a G. officinalis can improve the course of the disease and in addition to their hypoglycemic action may prevent the development and progression of diabetes complications. The administration of the alkaloid-free extract of G. officinalis inhibited the preactivation of leukocytes, affecting both the cellular receptor apparatus and the content of chemokines, which improves the functional state of these cells. The corrective effect of the studied extract on the functional state of leukocytes can develop via the process of formation of actin cytoskeleton elements and by qualitative and quantitative changes in structures of the carbohydrate components of surface membrane glycoconjugates of the cells. An increase in the resistance of erythrocyte membranes to hemolysis and an increase in the content of membrane-bound sialic acids and the degree of their exposure in the terminal position of the oligosaccharide sequences of erythrocyte glycans during the administration of herbal preparations based on the alkaloid-free extract of G. officinalis and S. sonchifolius suspension under conditions of diabetes is a characteristic feature of the rejuvenation of the erythrocyte pool in bloodstream. The combination of hypoglycemic, antioxidant, and immunomodulatory effects of herbal preparations based on the alkaloid-free extract of G. officinalis and the suspension of S. sonchifolius is the basis for the creation of antidiabetic drugs of natural origin based on them, which will effectively correct the manifestations of hyperglycemia, oxidative-nitrative stress and help strengthen the body's resistance in patients with diabetes.

Read more

Research papers

1. Клевета Г. Дослідження біологічного ефекту екстракту галеги лікарської (Galega officinalis) / Г. Клевета, А. Котик, М. Скибіцька, Я. Чайка, Н. Сибірна // Мед. хімія. – 2007. – Т. 9, № 9. – С. 21–24.

2. Клевета Г. Я. Актуальність фармакогностичного і фармакологічного дослідження галеги лікарської (Galega officinalis L.) з метою створення препаратів цукрознижуючої дії / Г. Я. Клевета, А. М. Котик, М. І. Скибіцька, Я. П. Чайка, Н. О. Сибірна // Фарм. часопис. – 2008. – № 3.– С. 21–24.

3. Клевета Г. Я. Цукрознижувальний ефект екстрактів галеги лікарської (Galega officinalis L.) за умов експериментального цукрового діабету / Г. Я. Клевета, А. М. Котик, М. І. Скибіцька, М. Р. Хохла, Я. П. Чайка, Н. О. Сибірна // Біол. студії. – 2009. – Том 3, № 2.– С. 1–6.

4. Khokhla M. Sugar-lowering effects of Galega officinalis L. / M. Khokhla, G. Kleveta, A. Kotyk, M. Skybitska, Ya. Chajka, N. Sybirna // Annal. univers. Mariae Curie-Sklodovska, sectio AA Biologia. – 2010. – XXIII. – P. 294–299.

5. Хохла М. Р. Аналіз змін показників кислотного гемолізу еритроцитів щурів за умов експериментального цукрового діабету та введення препарату Галеги лікарської (Galega officinalis L.) / М. Р. Хохла, Г. Я. Клевета, З. В. Соліляк, Я. П. Чайка, М. І. Скибіцька, Н. О. Сибірна // Мед. та клін. хімія. – 2011. – Т. 9, № 4. – С. 28–33.

6. Хохла М. Р. Вплив препарату, отриманого з екстракту галеги лікарської (Galega officinalis L.) на гематологічні показники периферичної крові щурів за умов експериментального цукрового діабету / М. Р. Хохла, Г. Я. Клевета, Я. П. Чайка, М. І. Скибіцька, Н. О. Сибірна // Лаб. діагностика. – 2011. – Т. 4, № 8. – С. 26 – 30.

7. Хохла М. Дослідження компонентного складу екстракту козлятника лікарського / М. Хохла, Г. Клевета, М. Лупак, О. Канюка, Я. Чайка, М. Скибіцька, Н. Сибірна // Вісн. Львів. Ун-ту, Сер. біол. – 2013. – Вип. 62. – С. 55–60.

8. Хохла М. Вплив галеги лікарської на апоптоз лейкоцитів щурів за умов експериментального цукрового діабету 1-го типу / М. Хохла, Г. Клевета, Я. Чайка, М. Скибіцька, Н. Сибірна // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. – 2012. – Вип. 60. – С. 117–125.

9. Лупак М. Вплив безалкалоїдної фракції екстракту козлятника лікарського на вміст білків p53 та Bcl-2 у мононуклеарних лейкоцитах периферичної крові щурів за експериментального цукрового діабету 1 типу / М. І. Лупак, О. П. Канюка, Г. Я. Клевета, Я. П. Чайка, М. І. Скибіцька, Н. О.Сибірна // Український біофармацевтичний журнал. – 2013. – № 4, (27). – С. 104–107.

10. Khokhla M. The inhibition of rat leukocytes apoptosis under the condition of experimental diabetes mellitus type 1 by Galega officinalis L. extract / M. Khokhla, G. Kleveta, M. Lupak, M. Skybitska, Yа. Chajka, N. Sybirna // Curr. Issues Pharm. Med. Sci. – 2013. – Vol. 26. – №. 4. – P. 393–397.

11. Горбулінська О. В. Цукрознижувальна дія водних екстрактів якона (Smalanthus Sonchifolius Poepp. & Endl.) / О. В. Горбулінська, М. Р. Хохла, Л. Т. Міщенко, Г. Я. Гачкова, Н. О. Сибірна // Біологічні Студії / Studia Biologica. – 2014. – Т. 8, № 2. – С. 57–64.

12. Лупак М. Вплив безалкалоїдної фракції екстракту козлятника лікарського на систему L-аргінін / NO у лейкоцитах периферичної крові щурів за експериментального цукрового діабету 1 типу / М. Лупак, О. Канюка, Г. Гачкова, Я. Чайка, М. Скибіцька, Н. Сибірна // Медична хімія. – 2014. – Т. 16, № 3.– С. 108 – 110.

13. Лупак М. Застосування біогенних поверхнево-активних речовин для стабілізації фітопрепарату на основі безалкалоїдної фракції екстракту козлятника лікарського (Galega officinalis L.) / М. Лупак, М. Хохла, Г. Гачкова, О. Шульга, Н. Щеглова, Р. Вільданова, А. Зинь, Н. Сибірна // Біологічні Студії. – 2015. – Т. 9, №1. – С. 5–16.

14. Лупак М. Безалкалоїдна фракція екстракту козлятника лікарського (Galega officinalis L.) попереджає оксидативний стрес в умовах експериментального цукрового діабету / М. І. Лупак, М. Р. Хохла, Г. Я. Гачкова, О. П. Канюка, Н. І. Климишин, Я. П. Чайка, М. І. Скибіцька, Н. О. Сибірна // Український біохімічний журнал. – 2015. – 87, № 4. – С. 78–86.

15. Khokhla M. Yacon (Smallanthus sonchifolius (Poepp. & Endl.) H. Robinson) improved erythrocyte resistance to oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats / M. Khokhla, O. Horbulinska, H. Hachkova, L. Mishchenko, O. Shulga, R. Vildanova, N. Sybirna // Advances in Diabetes and Metabolism. – 2015. – Vol. 3, № 3. – Р. 17–25.

16. Горбулінська О. Вплив якона (Smalanthus sonchifolius Poepp. & Endl.) на клітини крові щурів за умов експериментального цукрового діабету / О. Горбулінська, М. Хохла, Г. Гачкова, Л. Міщенко, Р. Вільданова, О. Шульга, Н. Сибірна // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. Біол. – 2016. – Вип. 71. – С. 31–42.

17. Horbulinska A. V. Yacon’s (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.) effects on postprandial glucose under experimental diabetes mellitus / A. V. Horbulinska, M. R. Khokhla, H. Ya. Hachkova, N. O. Sybirna // Ukr. Biopharm. J. – 2016. – Vol. 3, № 44. – Р. 63–69.

18. Горбулінська О. B. Розробка способу отримання стабільних субстанцій для функціональних харчових продуктів на основі порошку кореневих бульб якона (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.) та дослідження їхньої цукрознижувальної активності у щурів / О. В. Горбулінська, М. Р. Хохла, А. Р. Зинь, Г. Я. Гачкова, Н. О. Сибірна // Біологічні студії/Studia biologica. – 2016. – Т. 10, № 2 – С. 33–44.

19. Хохла М. Порівняння гіпоглікемічної дії водних екстрактів, суспензій якона та безалкалоїдної фракції екстракту галеги лікарської / Хохла М., Гачкова Г., Сибірна Н. // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2016. – Випуск 73. – С. 421–428.

20. Горбулінська О. Вплив якона (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.) на клітини крові щурів за умов експериментального цукрового діабету / О. Горбулінська, М. Хохла, Г. Гачкова, Л. Міщенко, Р. Вільданова, О. Шульга, Н. Сибірна // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2016. – Т. 71. – С. 31–42.

21. Lupak M. Leukocyte Actin Cytoskeleton Reorganization and Redistribution of Sialylated Membrane Glycoconjugates under Experimental Diabetes Mellitus and against the Administration of the Galega officinalis L. Extract /M. Lupak, H. Hachkova, M. Khokhla, Ya. Chajka, M. Skybitska, and N. Sybirna // Cytol. and Genet. – 2017. – Vol. 51, No. 3. – P. 162–172. (IF – 0,350).

22. Nagalievska M. Galega officinalis extract regulate the diabetes mellitus related violations of proliferation, functions and apoptosis of leukocytes / Nagalievska M., Sabadashka M., Hachkova H., Sybirna N. // BMC Complementary and Alternative Medicine. – 2018. – Vol. 18, No. 4. – 13 р.

23. Nagalievska M. Functional activities of neutrophils in diabetic rats are changed by yacon extracts / M. Nagalievska, M. Sabadashka, H. Hachkova, N. Sybirna // Clinical diabetology. – 2019. – Vol 8, No 5. – 9 p. (Q4).

24. Hachkova H., Nagalievska М., Soliljak Z., Kanyuka O., Kucharska A.-Z., Sokół-Łętowska A., Belonovskaya E., Buko V., Sybirna N. Medicinal Plants Galega officinalis L. and Yacon Leaves as Potential Sources of Antidiabetic Drugs // Antioxidants. – 2021. – Vol. 10, Is. 9, 1362. (Scopus, Web of Science; IF - 6,3; Q2).

25. Furtak Kh. Ye. The effect of Galega officinalis L. extract of the content the advanced glycation end products and their receptors in rat leukocytes in experimental diabetes mellitus // Kh. Ye. Furtak, H. Ya. Hachkova, N. O. Sybirna // Studia Biologica. – 2021. – Vol. 15, N. 4. – P. 49–58.

26. Nagalievska M., Hachkova H., Sybirna N. Galega officinalis L. and immunological status in diabetes mellitus / Book Metformin / Ed. By Dr. A. P. Stoian, Dr. M. Rizzo. – IntechOpen, 2020, 75–95.

27.Патент на корисну модель 96839 Україна, МПК (2015.01), A61K 36/00, A61P 3/10 (2006.01). Спосіб одержання безалкалоїдного екстракту з козлятника лікарського з антидіабетичною дією / Н.О. Сибірна, Г. Я. Гачкова, М. Р. Хохла; заявник і власник Львівський національний університет імені Івана Франка. – № u20140797890347; заявл. 15.07.2014 ; опубл. 25.02.2015, Бюл. № 4.

28. Патент на корисну модель 101202 Україна, МПК (2015.01), A23L 1/035 (2006.01), A61K 35/74 (2015.01), A61K 36/00, A61K 36/48 (2006.01), A61P 3/10 (2006.01), A61K 39/104 (2006.01). Спосіб одержання безалкалоїдного екстракту з козлятника лікарського з антидіабетичною дією / Н. О. Сибірна, Р. І. Вільданова, О. М. Шульга, Н. С. Щеглова, О. В. Карпенко, М. Р. Хохла, Г. Я. Гачкова, М. І. Лупак; заявник і власник Львівський національний університет імені Івана Франка. – № u201503223; заявл. 06.04.2015 ; опубл. 25.08.2015, Бюл. № 16.

Read more

Files

Halyna_Ya_Hachkova-dis-f.pdf

autoreferat-Hachkova-referat.pdf

Similar theses

0524U000086

Galina V. Shevchenko

Cytoskeleton in the process of plant adaptation to simulated microgravity and hypoxia

0521U102103

Kuznietsova Halyna

Influence of growth factors receptors nonspecific inhibitors on the inflammation-fibrosis-carcinogenesis axis (on the example of digestive organs)

0421U103577

Ryzhko Iryna Mykolaivna

Connective tissue cell reactions and mechanisms of systemic regulation of regenerative processes in local thermal injury on the background of hyperglycemia.

0421U102409

Byelyayeva Alyaksandra Viktorivna

Cytogenetic and morphofunctional parameters of stem cells under using candesartan cilexetil and resveratrol

0421U101360

Novozhylov Dmytro O.

Search for Ca2+-dependent protein kinases related to plant microtubules and elucidation of their role in tubulin phosphorylation