Red clover (Trifolium pratense) isoflavones reduce oxidative stress in the spleen and liver of rats with type 2 diabetes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Type 2 diabetes (T2D) is a chronic disease with a large number of severe complications. The number of T2D patients continues to grow worldwide. Hence, development of new prevention and treatment tools are extremely relevant. Oxidative stress caused by hyperglycemia is one of the main factors of organ damage and dysfunction in T2D. Due to close involvement of the immune system in pathogenesis of diabetes and its complications, the opportunity of influencing antioxidant defense system in immunopoietic system, especially, spleen, presents sufficient interest. The liver, which integrates all types of metabolism, along with immune organs, contributes to the T2D pathogenesis, being among its target organs. Red clover (Trifolium pratense) is of interest as an economic and accessible source of antioxidants. The aim of our work was to evaluate the effect of red clover isoflavones on the antioxidant defense system in blood, spleen and liver of rats with experimental diabetes. Sexually mature male rats with a streptozotocin-nicotinamide model of T2D were orally administered aqueous extracts of isoflavones, obtained by “green technology” methods using deep natural eutectic solvents, at the doses of 300 and 600 mg/kg. The animals were treated over one month, three times a week, Glucose levels, relative content of glycated hemoglobin, leukocyte numbers and differential blood counts were measured in blood. The activity of antioxidant enzymes (catalase and superoxide dismutase), malondialdehyde production (a lipid peroxidation product), and contents of reduced glutathione, an endogenous antioxidant, were determined in blood, liver and spleen by biochemical techniques. Administration of red clover isoflavone extracts (Trifolium pratense) caused reduction of hyperglycemia and restored the reduced number of monocytes and granulocytes in blood in diabetic rats. It also caused normalization of catalase activity in liver and superoxide dismutase activity in spleen, the malondialdehyde levels in spleen and liver, and reduced glutathione contents in spleen, which was changed in diabetic rats, to healthy control values, regardless of the dose. Isoflavone extracts from red clover flower (Trifolium pratense) attenuate hyperglycemia and reduce oxidative stress in the organs of rats with experimental T2D. Isoflavone extracts have an immunopharmacological effect, by influencing the parameters of lipid peroxidation-antioxidant defense system in the spleen.

About the authors

Ksenia V. Sokolova

B Yeltsin Ural Federal University; Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: xenia.socolova@gmail.com

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Morphology and Biochemistry, Institute of Immunology and Physiology, Laboratory Assistant, Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Russian Federation, Ekaterinburg; Ekaterinburg

D. A. Tukanov

B Yeltsin Ural Federal University; Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: xenia.socolova@gmail.com

Postgraduate Student, Laboratory Research Assistant, Laboratory of Functional Design of Nanocluster Polyoxymetallates, Institute of Natural Sciences and Mathematics

Russian Federation, Ekaterinburg; Ekaterinburg

References

  1. Вольхина И.В., Бутолин Е.Г. Оксидативный стресс и изменения показателей обмена сиалогликоконъюгатов печени крыс с аллоксановым сахарным диабетом // Сахарный диабет, 2022. Т. 25, № 3. С. 249-255. [Volkhina I.V., Butolin E.G. Oxidative stress and changes in liver sialoglycoconjugate metabolic parameters in rats with alloxanic diabetes mellitus. Sakharnyy diabet = Diabetes Mellitus, 2022, Vol. 25, no. 3, pp. 249-255. (In Russ.)]
  2. Емельянов В.В., Гетте И.Ф., Данилова И.Г., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Мухлынина Е.А. Влияние соединения класса 1,3,4-тиадиазинов на выраженность окислительного стресса при экспериментальном сахарном диабете 2 типа // Химико-фармацевтический журнал, 2023. Т. 57, № 3. С. 20-24. [Emelianov V.V., Gette I.F., Danilova I.G., Sidorova L.P., Zeitler T.A., Mukhlynina E.A. Effect of 1,3,4-thiadiazine class compounds on the severity of oxidative stress in experimental type 2 diabetes mellitus. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal = Chemical and Pharmaceutical Journal, 2023, Vol. 57, no. 3. pp. 20-24. (In Russ.)]
  3. Соколова К.В., Гетте И.Ф., Туканов Д.А., Данилова И.Г. Особенности оксидативного стресса в печени и селезенке крыс при экспериментальном сахарном диабете 2 типа // Вестник уральской медицинской академической науки, 2024. Т. 21, № 5. С. 565-573. [Sokolova K.V., Gette I.F., Tukanov D.A., Danilova I.G. Peculiarities of oxidative stress in the liver and spleen of rats with experimental type 2 diabetes mellitus. [Online] Vestnik uralskoy meditsinskoy akademicheskoy nauki = Journal of Ural Medical Academic Science, 2024, Vol. 21, no. 5, pp. 565-573. (In Russ.)]
  4. Aboushanab S.A., Shevyrin V.A., Melekhin V.V., Andreeva E.I., Makeev O.G., Kovaleva E.G. Cytotoxic Activity and Phytochemical Screening of Eco-Friendly Extracted Flavonoids from Pueraria montana var. lobata (Willd.) Sanjappa & Pradeep and Trifolium pratense L. Flowers Using HPLC-DAD-MS/HRMS. AppliedChem, 2023, Vol. 3, no. 1, pp. 119-140.
  5. Akbaribazm M., Khazaei M.R., Khazaei M. Phytochemicals and antioxidant activity of alcoholic/hydroalcoholic extract of Trifolium pratense. Chin. Herb. Med., 2020, Vol. 12, iss. 3, pp. 326-335.
  6. Bhatti J.S., Sehrawat A., Mishra J., Sidhu I.S., Navik U., Khullar N., Kumar S., Bhatti G.K., Reddy P.H. Oxidative stress in the pathophysiology of type 2 diabetes and related complications: Current therapeutics strategies and future perspectives. Free Radic. Biol. Med., 2022, Vol. 184, pp. 114-134.
  7. Caturano A., D’Angelo M., Mormone A., Russo V., Mollica M.P., Salvatore T., Galiero R., Rinaldi L., Vetrano E., Marfella R., Monda M., Giordano A., Sasso F.C. Oxidative Stress in Type 2 Diabetes: Impacts from Pathogenesis to Lifestyle Modifications. Curr. Issues Mol. Biol., 2023, Vol. 45, no. 8, pp. 6651-6666.
  8. Dias H.F., Fu J.F., Luck T.G., Wolfe G.E., Hostetter E.R., Ng N.C., Zheng H., Kühtreiber W.M., Price J.C., Catana C., Faustman D.L. The spleen assumes a major role in blood glucose regulation in type 1 diabetes patients treated with BCG. Sci. Rep., 2024, Vol. 14, no. 1, 17611. doi: 10.1038/s41598-024-67905-x.
  9. Hanchang W., Wongmanee N., Yoopum S., Rojanaverawong W. Protective role of hesperidin against diabetes induced spleen damage: Mechanism associated with oxidative stress and inflammation. J. Food Biochem., 2022, Vol. 46, no. 12, e14444. doi: 10.1111/jfbc.14444.
  10. Janssen L.M.M., Hiligsmann M., Elissen A.M.J., Joore M.A., Schaper N.C., Bosma J.H.A., Stehouwer C.D.A., Sep S.J.S., Koster A., Schram M.T., Evers S.M.A.A. Burden of disease of type 2 diabetes mellitus: cost of illness and quality of life estimated using the Maastricht Study. Diabet Med., 2020, Vol. 37, no. 10, pp. 1759-1765.
  11. Masiello P., Broca C., Gross R., Roye M., Manteghetti M., Hillaire-Buys D., Novelli M., Ribes G. Experimental NIDDM: development of a new model in adult rats administered streptozotocin and nicotinamide. Diabetes, 1998, Vol. 47, no. 2, pp. 224-229.
  12. Mora-Ortiz M., Nuñez Ramos P., Oregioni A., Claus S.P. NMR metabolomics identifies over 60 biomarkers associated with Type II Diabetes impairment in db/db mice. Metabolomics, 2019, Vol. 15, no. 6, 89. doi: 10.1007/s11306-019-1548-8.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Effect of red clover (Trifolium pratense) isoflavones on the blood parameters in rats with experimental T2D, M±m, the value of each animal is shown as a separate point Note. T2D, experimental diabetes type 2; IF, isoflavones; IF300 and IF600, doses of IF of 300 and 600 mg/kg, respectively; FBG (fasting blood glucose), fasting blood glucose concentration; WBC (white blood cell), leukocytes. *, p < 0.05 in comparison with the control group of healthy animals; **, p < 0.05 in comparison with the control group of animals with T2D. The red oval marks the difference from the healthy control, the green one shows the difference between T2D and T2D + IF.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Effect of red clover (Trifolium pratense) isoflavones on the LPO-AOD system parameters in the blood and organs of rats with experimental T2D Note. T2D, experimental diabetes type 2; IF, isoflavones; IF300 and IF600, doses of IF of 300 and 600 mg/kg, respectively; CAT, catalase activity; SOD, superoxide dismutase activity; MDA, malondialdehyde level; GSH, reduced glutathione content. *, p < 0.05 compared to the control group of healthy animals; **, p < 0.05 in comparison with the control group of animals with T2D; ***, p < 0.05 compared to animals with T2D + IF600. The red oval shows the difference from the healthy control, the green one shows the difference between T2D and T2D + IF, and the blue one shows the difference between animals with T2D that received different doses of IF.

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Sokolova K.V., Tukanov D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».