Battery of tests for studying the adaptogenic effects of biologically active substances in preclinical trials

Abstract

Based on the materials of the article, the authors offer researchers of the problems of adaptation and the study of specific adaptogenic activity standardized approaches to biomedical (preclinical) research of new biologically active substances, ensuring their comparability. The analysis of modern views on adaptation processes, as an increase in nonspecific resistance to adaptive effects, and the properties of known adaptogens is carried out. It has been shown that adaptogenic action can be realized through the involvement of several regulatory pathways, such as changes in the activity of neurons and endocrine response in response to adverse effects, interaction with cell receptors and modulation of their sensitivity to endogenous regulators, changes in the composition of cell membranes, structure of the cytoskeleton, activities of enzyme complexes, epigenomic regulation, antioxidant and antiradical activity. A grouping of methods for the experimental study of adaptogens is proposed on the basis of their compliance with the definition of this pharmacological class and the requirements of evidence-based medicine. The groups of methods aimed at increasing the rate and stability of the formation of a state of increased resistance to adverse influences, reparative-restorative processes, nonspecific resistance, psychoactivating and neuroplastic effects, antimutagenic and anticarcinogenic effects were identified. Specific schemes of adaptive influences and criteria for assessing adaptogenic activity are proposed on the basis of comparing the results obtained with the effects of «reference» adaptogens. The technology of the integrated assessment of the results of the methods, which are different in their informational significance, has been substantiated.

Keywords

adaptation / adaptogens / heat shock proteins / hyperthermia / hypoxia / hypoxia-inducible factor / integral assessment / antioxidant defense enzymes / physical activity / extreme effects

References

[1] Каркищенко, В.Н. Фармакологические основы терапии: Тезаурус / В.Н. Каркищенко, Н.Н. Каркищенко, Е.Б. Шустов.– Москва, Санкт-Петербург: Айсинг, 2018. – 288 с.

[2] Panossian AG, Efferth T, Shikov AN, et al. Evolution of the adaptogenic concept from traditional use to medicai systems: Pharmacology of stress- and aging-related diseases. Med. Res. Rev. 2021; 41: 630–703. DOI: 10.1002/med.21743.

[3] Виноградов, В.М. Фармакология адаптивных процессов: Акт. речь / В.М. Виноградов. – Ленинград: ВМА, 1984. – 28 с.

[4] Panossian A, Wikman G. Evidence-based efficacy of adaptogens in fatigue, and molecular mechanisms related to their stress-protective activity. Curr Clin Pharmacol. 2009; 4 (3): 198–219. DOI: 10.2174/157488409789375311.

[5] Panossian A, Wagner H. Stimulating effect of adaptogens: an overview with particular reference to their efficacy following single dose administration. Phytother Res. 2005; 19 (10): 819–38. DOI: 10.1002/ptr.1751.

[6] Saito H, Yoshida Y, Takagi K. Effect of Panax Ginseng root on exhaustive exercise in mice. Jpn J Pharmacol. 1974; 24:119–27.

[7] Каркищенко, Н.Н. Очерки спортивной фармакологии. Том 3. Векторы фармакорегулирования / Н.Н. Каркищенко, В.В. Уйба, В.Н. Каркищенко [и др.] – Москва, Санкт-Петербург: Айсинг, 2014. – 356 с.

[8] Evangelista FS, Brum PC, Krieger JE. Duration-controlled swimming exercise training induces cardiac hypertrophy in mice. Braz. J. Med. Biol. Res. 2003; 36 (12): 1751–9.

[9] Радько, С.В. Модель оценки влияния фармакологических средств на динамику адаптации к физической нагрузке / С.В. Радько, С.В. Оковитый, А.Н. Куликов [и др.] // Биомедицина. – 2016. – № 3. – С. 32–45.

[10] Радько, С.В. Модель силовых нагрузок у мышей / С.В. Радько, С.В. Оковитый, М.В. Краснова // Биомедицина.– 2017. – № 1. – С. 24–27.

[11] Гайворонская, В.В. Влияние бемитила, этомерзола и яктона на процессы регенерации печени после частичной гепатэктомии / В.В. Гайворонская, С.В. Оковитый, И.Ю. Колышев [и др.] // Биомедицина. – 2013. – № 1. – С. 16–21.

[12] Физиологические, биохимические и биометрические показатели нормы экспериментальных животных. Справочник / под редакцией В.Г. Макарова, М.Н. Макаровой. Санкт-Петербург: ЛЕМА, 2016. – 116 с.

[13] Verly WC. The control of liver growth. New York: Chalones; 1976.

[14] Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 7th edition. Sydney, Australia: Academic Press; 2013: 12.

[15] Силачев, Д.Н. Изучение новых нейропротекторов на модели фокальной ишемии головного мозга: специальность 03.00.13 – физиология: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук / Денис Николаевич Силачев; ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова». – Москва, 2009. – 24 с.

[16] Сысоев, Ю.И. Влияние нового производного диэтиламиноэтанола на выраженность неврологического дефицита у крыс после черепно-мозговой травмы / Ю.И.Сысоев, С.В. Оковитый, Б. Узуегбунам // Биомедицина. – 2018. – № 2. – С. 95–105.

[17] Каркищенко, Н.Н. Биомедицинское (доклиническое) изучение лекарственных средств, влияющих на физическую работоспособность: методические рекомендации / Н.Н. Каркищенко, В.Н. Каркищенко, Е.Б. Шустов [и др.] – Москва: ФМБА России, 2017. – 97 с.

[18] Dunham NW, Miya TS. A note on a simple apparatus for detecting neurological deficit in rats and mice. J. Amer. Pharm. Assoc. Sci. Ed. 1957; 46 (3): 208–9.DOI: 10.1002/jps.3030460322.

[19] Воскресенский, О.М. О связях адаптогенного и антиоксидантного действия / О.М. Воскресенский // Адаптация и адаптогены. – 1977. – С. 91–96.

[20] Медицинские лабораторные технологии. Справочник / под редакцией А.И. Карпищенко. – Санкт-Петербург: Интермедика, 1999. – Т. 2. – С. 72–73.

[21] Leff JA, Oppengard MA, Curiel TJ, et al. Progressive increases in serum catalase activity in advancing human immunodeficiency virus infection. Free Radic. Biol. Medicine. 1992; 13 (2): 143–9. DOI: 10.1016/0891-5849(92)90076-s.

[22] Костюк, В.А. Простой и чувствительный метод определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина / В.А. Костюк, А.И. Потапович, Ж.В. Ковалева // Вопросы медицинской химии. – 1990. – Т. 36. – № 2. – С. 88–91.

[23] Арутюнян, А.В. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма: методические рекомендации / А.В. Арутюнян, Е.Е. Дубинина, Н.Н. Зыбина. – Санкт-Петербург: ИКФ «Фолиант», 2000. – 102 с.

[24] Lowry OH, Rosenbrough NJ, Farr AL, etal. Protein measurement with the Folin phenol reagent, J. Biol. Chem. 1951; 193(1): 265–75.

[25] Энциклопедия клинических лабораторных тестов / под редакцией Н.У. Тица; перевод с английского В.В. Меньшикова; главный редактор В.В. Меньшиков. – Москва: Лабинформ, 1997. – С. 128–129.

[26] Шустов, Е.Б. Экспрессия гипоксия-индуцибельного фактора HIF-1α как критерий развития гипоксии тканей / Е.Б. Шустов, Н.Н. Каркищенко, М.С. Дуля [и др.] // Биомедицина. – 2015. – № 4. – С. 4–15.

[27] Патент №2242764 Российская Федерация, МПК G01N33/53 (2006.01). Способ определения концентрации основного белка теплового шока 70 к Да: № 2003124736/15: заявл. 07.08.2003: опубл. 20.12.2004 / Новоселов, С.С., Суржиков С.А., Воронин А.П., Гужакова И.В., Маргулис Б.А.; патентообладатель Институт цитологии Российской академии наук (статус государственного учреждения) (RU) / – 7 c.

[28] Андреева, Л.Н. Белки стресса (белки теплового шока). Методические подходы к изучению и применению: методические рекомендации / Л.Н. Андреева, А.А. Бойкова, П.Д. Шабанов // Санкт-Петербург: ВМедА, 2002. – 24 с.

[29] Оковитый, С.В. Работоспособность. Утомление. Коррекция / С.В. Оковитый, Е.Б. Шустов, В.Ц. Болотова. – Москва: Кнорус, 2019. – 330 с.

[30] Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / под редакцией А.Н. Миронова. – Москва: Гриф и К, 2012. – 944 с.

[31] Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть вторая / под редакцией А.Н. Миронова. – Москва: Гриф и К, 2012. – 536 с.

RIGHTS & PERMISSIONS

Shustov E.B., Okovityi S.V., Bolotova V.T., Kim A.E.