Противоишемическая и антиоксидантная активность фармакологического агониста рецептора галанина GalR2 и карнозина в модельных системах in vitro и in vivo
Антиоксидантные и противоишемические свойства фармакологического агониста рецепторов галанина WTLNSAGYLLGPβAH (Гал) и его С-концевого фрагмента дипептида карнозина (βAH) изучены на модели региональной ишемии и реперфузии сердца крысы in vivo в диапазоне доз 0,5-5,0 мг/кг и Сu²⁺-индуцированного свободнорадикального окисления липопротеинов низкой плотности (ЛНП) плазмы человека in vitro для концентраций пептидов 0,01 мМ и 0,1 мМ. Гал получен автоматическим твердофазным синтезом с использованием Fmoc-методологии; его структура охарактеризована с помощью 1Н-ЯМР-спектроскопии и MALDI-TOF масс-спектрометрии. Внутривенное введение крысам оптимальной дозы Гал (1мг/кг) после ишемии в большей степени, чем в случае карнозина, уменьшало размеры инфаркта миокарда и снижало активность креатинкиназы-МВ и лактатдегидрогеназы в плазме крови в конце реперфузии, улучшало метаболическое состояние реперфузируемого миокарда и уменьшало образование продуктов перекисного окисления при реперфузии. Гал уменьшал образование аддуктов гидроксильных радикалов в интерстиции зоны риска (ЗР) в достоверно большей степени, чем карнозин. Карнозин в дозе 1 мг/кг более эффективно увеличивал активность каталазы и глутатионпероксидазы в ЗР левого желудочка сердца крысы к концу реперфузии по сравнению с Гал. В модели Cu²⁺-инициированного окисления ЛНП плазмы крови человека 0,1 мМ карнозин продемонстрировал достоверно более выраженное уменьшение образования липидных радикалов по сравнению с Гал. Результаты показывают, что Гал можно рассматривать в качестве перспективного средства, снижающего повреждения сердца при реперфузии и окислительном стрессе.
Загрузить PDF:
Ключевые слова: галанин, карнозин, крыса, ишемия и реперфузия сердца, инфаркт миокарда, энергетическое состояние сердца, перекисное окисление липидов, антиоксидантные ферменты
Цитирование:
Серебрякова Л.И., Студнева И.М., Веселова О.М., Доброхотов И.В., Коновалова Г.Г., Тимошин А.А., Абрамов А.А., Авдеев Д.В., Сидорова М.В., Ланкин В.З., Писаренко О.И. (2022) Противоишемическая и антиоксидантная активность фармакологического агониста рецептора галанина GalR2 и карнозина в модельных системах in vitro и in vivo. Биомедицинская химия, 68(3), 190-200.
Серебрякова Л.И. и др. Противоишемическая и антиоксидантная активность фармакологического агониста рецептора галанина GalR2 и карнозина в модельных системах in vitro и in vivo // Биомедицинская химия. - 2022. - Т. 68. -N 3. - С. 190-200.
Серебрякова Л.И. и др., "Противоишемическая и антиоксидантная активность фармакологического агониста рецептора галанина GalR2 и карнозина в модельных системах in vitro и in vivo." Биомедицинская химия 68.3 (2022): 190-200.
Серебрякова, Л. И., Студнева, И. М., Веселова, О. М., Доброхотов, И. В., Коновалова, Г. Г., Тимошин, А. А., Абрамов, А. А., Авдеев, Д. В., Сидорова, М. В., Ланкин, В. З., Писаренко, О. И. (2022). Противоишемическая и антиоксидантная активность фармакологического агониста рецептора галанина GalR2 и карнозина в модельных системах in vitro и in vivo. Биомедицинская химия, 68(3), 190-200.
Переводная версия в журнале «Biomedical Chemistry (Moscow) Supplement Series B»:10.1134/S1990750822040072
Список литературы
West C., Hanyaloglu A.C. (2015) Spatial programming of G protein-coupled receptor activity: decoding signaling in health and disease. Molecular Endocrinol., 29(8), 1095-1106. CrossRef Scholar google search
Tatemoto K., Rokaeus A., Jornvall H., McDonald T.J., Mutt V. (1983) Galanin — a novel biologically active peptide from porcine intestine. FEBS Lett., 164, 124-128. CrossRef Scholar google search
Timotin A., Pisarenko O., Sidorova M., Studneva I., Shulzhenko V., Palkeeva M., Serebryakova L., Molokoedov A., Veselova O., Cinato M., Tronchere H., Boal F., Kunduzova O. (2017) Myocardial protection from ischemia/reperfusion injury by exogenous galanin fragment. Oncotarget, 8(60), 21241-21252. CrossRef Scholar google search
Pisarenko O., Timotin A., Sidorova M., Studneva I., Shulzhenko V., Palkeeva M., Serebryakova L., Molokoedov A., Veselova O., Cinato M., Boal F., Tronchere H., Kunduzova O. (2017) Cardioprotective properties of N-terminal galanin fragment (2-15) in experimental ischemia/reperfusion injury. Oncotarget, 8(60), 101659-101671. CrossRef Scholar google search
Азьмуко А.А., Веселова О.М., Молокоедов А.С., Овчинников М.В., Палькеева М.Е., Писаренко О.И., Серебрякова Л.И., Сидорова М.В., Студнева И.М. (2018) Тетрадекапептиды, улучшающие восстановительную функцию сердечно-сосудистой системы при ишемии. Патент № 2648846, 28.03.2018. Москва, Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Scholar google search
Palkeeva M., Studneva I., Molokoedov A., Serebryakova L., Veselova O., Ovchinnikov M., Sidorova M., Pisarenko O. (2019) Galanin/GalR1-3 system: a promising therapeutic target for myocardial ischemia/reperfusion injury. Biomed. Pharmacother., 109, 1556-1562. CrossRef Scholar google search
Pisarenko O.I., Studneva I.M., Serebryakova L.I., Timoshin A.A., Konovalova G.G., Lankin V.Z., Tihaze A.K., Veselova O.M., Dobrokhotov I.V., Lyubimov R.O., Sidorova M.V., Palkeeva M.E., Molokoedov A.S. (2021) Antioxidant properties of galanin and its N-terminal fragments in in vitro and in vivo oxidative stress modeling. Biochemistry (Moscow), 86, 496-505. CrossRef Scholar google search
Bellia F., Vecchio G., Cuzzocrea S., Calabrese V., Rizzarelli E. (2011) Neuroprotective features of carnosine in oxidative driven diseases. Mol. Aspects Med., 32(4-6), 258-266. CrossRef Scholar google search
Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. (2013) Physiology and pathophysiology of carnosine. Physiol. Rev., 93, 1803-1845. CrossRef Scholar google search
Johnson P., Hammer J.L. (1992) Histidine dipeptide levels in ageing and hypertensive rat skeletal and cardiac muscles. Comp. Biochem. Physiol. B, 103(4), 981-984. CrossRef Scholar google search
Kitakaze M., Takashima S., Funaya H., Minamino T., Node K., Shinozaki Y., Mori H., Hori M. (1997) Temporary acidosis during reperfusion limits myocardial infarct size in dogs. Am. J. Physiol., 272, H2071-H2078. CrossRef Scholar google search
Bergmeyer H.U. (1974) Methods of enzymatic analysis. New York: Academic Press, pp. 1464-1467, 1772-1776, 1777-17781, 2127-2131. Scholar google search
Timoshin A.A., Tskitishvili O.V., Serebryakova L.I., Kuzmin A.I., Medvedev O.S., Ruuge E.K. (1994) Microdialysis study of ischemia-induced hydroxyl radicals in the canine heart. Experientia, 50, 677-679. CrossRef Scholar google search
Beauchamp C., Fridovich I. (1971) Superoxide dismutase: improved assays and assay applicable to acrylamide gels. Analyt. Biochem., 44, 276-287. CrossRef Scholar google search
Lankin V.Z., Konovalova G.G., Tikhaze A.K., Shumaev K.V., Belova E.M., Grechnikova M.A., Viigimaa M. (2016) Aldehyde inhibition of antioxidant enzymes in the blood of diabetic patients. J. Diabetes, 8(3), 398-404. CrossRef Scholar google search
Draper H.H., Hadley M. (1990) Malondialdehyde determination as index of lipid peroxidation. Methods Enzymol., 186, 421-431. CrossRef Scholar google search
Ланкин В.З., Кандалинцева Н.В., Коновалова Г.Г., Тихазе А.К., Хольшин С.В., Ягунов С.E., Одинокова О.А. (2017) Способ экспресс-скрининга потенциальных антиоксидантов с использованием кинетической модели медь-инициированного свободнорадикального окисления липопротеидовнизкой плотности плазмы крови человека. Патент на изобретение RU 2629398 от 29.08.2017; Москва, Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Scholar google search
Britigan B.E., Cohen M.S., Rosen G.M. (1987) Detection of the production of oxygen-centered free radicals by human neutrophils using spin trapping techniques: A critical perspective. J. Leukocyte Biol., 41, 349-362. CrossRef Scholar google search
Timotin A., Cinato M., Kramar S., Loy H., Merabishvili G., Boal F., Tronchere H., Kunduzova O. (2019) Galanin is a checkpoint regulator of mitochondrial biogenesis coordinating a pro-survival phenotype in post-infarct myocardial remodeling. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3424189. CrossRef Scholar google search
Fresta C.G., Fidilio A., Lazzarino G., Musso N., Grasso M., Merlo S., Amorini A.M., Bucolo C., Tavazzi B., Lazzarino G., Lunte S.M., Caraci F., Caruso G. (2020) Modulation of pro-oxidant and pro-inflammatory activities of M1 macrophages by the natural dipeptide carnosine. Int. J. Mol. Sci., 21, 776. CrossRef Scholar google search
Prokopieva V.D., Yarygina E.G., Bokhan N.A., Ivanova S.A. (2016) Use of carnosine for oxidative stress reduction in different pathologies. Oxid. Med. Cell. Longev., 2016, 2939087. CrossRef Scholar google search
Jakubczyk A., Karas M., Rybczynska-Tkaczyk K., Zielinska E., Zielinski D. (2020) Current trends of bioactive peptides — new sources and therapeutic effect. Foods, 9, 846. CrossRef Scholar google search
Kohen R., Yamamoto Y., Cundy K.C., Ames B.N. (1988) Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine, and anserine present in muscle and brain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, 3175-3179. CrossRef Scholar google search
Zhou S., Decker E.A. (1999) Ability of carnosine and other skeletal muscle components to quench unsaturated aldehydic lipid oxidation products. J. Agric. Food Chem., 47, 51-55. CrossRef Scholar google search
Zhao J., Posa D.K., Kumar V., Hoetker D., Kumar A., Ganesan S., Riggs D.W., Bhatnagar A., Wempe M.F., Baba S.P. (2019) Carnosine protects cardiac myocytes against lipid peroxidation products. Amino Acids, 51(1), 123-138. CrossRef Scholar google search
Zhao J., Conklin D.J., Guo Y., Zhang X., Obal D., Guo L., Jagatheesan G., Katragadda KHe., L., Yin X., Prodhan A.I., Shah J., Hoetker D., Kumar A., Kumar V., Wempe M.F., Bhatnagar A., Baba S.P. (2020) Cardiospecific overexpression of ATPGD1 (carnosine synthase) increases histidine dipeptide levels and prevents myocardial ischemia reperfusion injury. J. Am. Heart Assoc., 9(12), e015222. CrossRef Scholar google search
Pisarenko O.I., Studneva I.M., Veselova O.M. (2021) Modified N-terminal fragments of galanin: Cardioprotective properties and mechanisms of action. Biochemistry (Moscow), 86(10), 1342-1351. CrossRef Scholar google search
Fang P., Shib M., Guo L., He B., Wang Q., Yu M., Bo P., Zhang Zh. (2014) Effect of endogenous galanin on glucose transporter 4 expression in cardiac muscle of type 2 diabetic rats. Peptides, 62, 159-163. CrossRef Scholar google search
Jay M.A., Ren J. (2007) Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) in metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus. Curr. Diab. Rev., 3, 33-39. CrossRef Scholar google search
Lang R., Gundlach A.L., Kofler B. (2007) The galanin peptide family: receptor pharmacology, pleiotropic biological actions, and implications in health and disease. Pharmacol. Ther., 115(2), 177-207. CrossRef Scholar google search
Krijnen P.A., Nijmeijer R., Meijer C.J., Visser C.A., Hack C.E., Niessen H.W. (2002) Apoptosis in myocardial ischaemia and infarction. J. Clin. Pathol., 55, 801-811. CrossRef Scholar google search
Hausenloy D.J., Yellon D.M. (2013) Myocardial ischemiareperfusion injury: A neglected therapeutic target. J. Clin. Invest., 123, 92-100. CrossRef Scholar google search
