Роль ингибирования iNOS в механизме кардиопротекторного эффекта новых производных ГАМК и глутаминовой кислоты на модели острого алкогольного повреждения миокарда у крыс
1. Волгоградский государственный медицинский университет, Волгоград, Россия 2. Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, Россия
Изучены кардиопротекторные эффекты новых производных глутаминовой кислоты (глуфимета) и ГАМК (мефаргина) при острой алкогольной интоксикации (ОАИ) на фоне селективной блокады индуцибельной NO-синтазы (iNOS). Выявлено, что ОАИ приводит к выраженному снижению сократительной функции миокарда при проведении нагрузочных проб (нагрузка объёмом, проба на адренореактивность, изометрическая нагрузка), митохондриальной дисфункции и усилению процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в клетках сердца. Снижение продукции NO при ингибировании iNOS на фоне ОАИ вызывает улучшение дыхательной функции митохондрий, уменьшение уровня продуктов ПОЛ и повышение активности супероксиддисмутазы в митохондриях клеток сердца, что приводит к увеличению сократимости миокарда. Исследуемые соединения — глуфимет и мефаргин — вызывают статистически значимый прирост скоростей сокращения и расслабления миокарда, левожелудочкового давления, а также уменьшают продукцию NO. Это сопровождается снижением интенсивности процессов ПОЛ и увеличением коэффициентов дыхательного контроля, отражающих сопряжение процессов дыхания и фосфорилирования, при активации комплексов I и II дыхательной цепи. Снижение концентрации NO при селективной блокаде iNOS и введении изучаемых веществ было менее выражено, чем без блокады фермента, что указывает на вероятное влияние новых производных нейроактивных аминокислот на систему оксида азота.
Кустова М.В., Прокофьев И.И., Перфилова В.Н., Музыко Е.А., Завадская В.Е., Варламова С.В., Кучерявенко А.С., Тюренков И.Н., Васильева О.С. (2023) Роль ингибирования iNOS в механизме кардиопротекторного эффекта новых производных ГАМК и глутаминовой кислоты на модели острого алкогольного повреждения миокарда у крыс. Биомедицинская химия, 69(2), 112-124.
Кустова М.В. и др. Роль ингибирования iNOS в механизме кардиопротекторного эффекта новых производных ГАМК и глутаминовой кислоты на модели острого алкогольного повреждения миокарда у крыс // Биомедицинская химия. - 2023. - Т. 69. -N 2. - С. 112-124.
Кустова М.В. и др., "Роль ингибирования iNOS в механизме кардиопротекторного эффекта новых производных ГАМК и глутаминовой кислоты на модели острого алкогольного повреждения миокарда у крыс." Биомедицинская химия 69.2 (2023): 112-124.
Кустова, М. В., Прокофьев, И. И., Перфилова, В. Н., Музыко, Е. А., Завадская, В. Е., Варламова, С. В., Кучерявенко, А. С., Тюренков, И. Н., Васильева, О. С. (2023). Роль ингибирования iNOS в механизме кардиопротекторного эффекта новых производных ГАМК и глутаминовой кислоты на модели острого алкогольного повреждения миокарда у крыс. Биомедицинская химия, 69(2), 112-124.
Список литературы
Bell S., Daskalopoulou M., Rapsomaniki E., George J., Britton A., Bobak M., Casas J.P., Dale C.E., Denaxas S., Shah A.D., Hemingway H. (2017) Association between clinically recorded alcohol consumption and initial presentation of 12 cardiovascular diseases: Population-based cohort study using linked health records. Br. Med. J., 356, 909. CrossRef Scholar google search
Pásek M., Bébarová M., Christé G., Šimurdová M., Šimurda J. (2016) Acute effects of ethanol on action potential and intracellular Ca2+ transient in cardiac ventricular cells: A simulation study. Med. Biol. Eng. Comput., 54, 753-762. CrossRef Scholar google search
Umoh N.A., Walker R.K., Al-Rubaiee M., Jeffress M.A., Haddad G.E. (2014) Acute alcohol modulates cardiac function as PI3K/Akt regulates oxidative stress. Alcohol. Clin. Exp. Res., 38(7), 1847-1864. CrossRef Scholar google search
Voskoboinik A., McDonald C., Chieng D., O'Brien J., Gutman S., Ngu P., Sugumar H., Wong G., Kalman J.M., Taylor A.J., Kistler P.M. (2021) Acute electrical, autonomic and structural effects of binge drinking: Insights into the “holiday heart syndrome”. Int. J. Cardiol., 331, 100-105. CrossRef Scholar google search
Piano M.R., Phillips S.A. (2014) Alcoholic cardiomyopathy: Pathophysiologic insights Cardiovasc. Toxicol., 14, 291-308. CrossRef Scholar google search
Toda N., Ayajiki K. (2010) Vascular actions of nitric oxide as affected by exposure to alcohol. Alcohol Alcohol., 45(4), 347-355. CrossRef Scholar google search
Zhang J., He S., Zhou W., Yuari B. (2016) Ethanol induces oxidative stress and apoptosis in human umbilical vein endothelial cells. Int. J. Clin. Exp. Med., 9(2), 4125-4130. Scholar google search
Deng X.S., Deitrich R.A. (2007) Ethanol metabolism and effects: Nitric oxide and its interaction. Curr. Clin. Pharmacol., 2(2), 145-153. CrossRef Scholar google search
Daiber A., Xia N., Steven S., Oelze M., Hanf A., Kröller-Schön S., Münzel T., Li H. (2019) New therapeutic implications of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) function/dysfunction in cardiovascular disease. Int. J. Mol. Sci., 20(1), 187. CrossRef Scholar google search
Тюренков И.Н., Попова Т.А., Перфилова В.Н., Прокофьев И.И., Борисов А.В., Кустова М.В., Зайпуллаев Г.И., Островский О.В. (2017) Стресспротекторное действие нового производного глутаминовой кислоты при блокаде нейрональной NO-синтазы. Биомедицинская химия, 63(1), 47-55. CrossRef Scholar google search
Perfilova V.N., Kustova M.V., Popova T.A., Khusainova G.H., Prokofiev I.I., Nesterova K.I., Tyurenkov I.N. (2021) Cardioprotective effects of a new glutamic acid derivative in chronic alcohol intoxication. Alcohol, 93, 1-10. CrossRef Scholar google search
Борисов А.В., Прокофьев И.И., Мокроусов И.С., Перфилова В.Н., Тюренков И.Н. (2017) Подавление экспрессии индуцибельной NO-синтазы производными нейроактивных аминокислот — фенибутом и глуфиметом в условиях in vitro и ex vivo. Бюлл. Эксп. Биол. Мед., 164(8), 205-208. CrossRef Scholar google search
Кустова М.В., Перфилова В.Н., Прокофьев И.И., Тюренков И.Н. (2020) Влияние нового производного ГАМК — соединения РГПУ-260 на функциональные резервы сердца крыс, подвергшихся хронической алкогольной интоксикации. Бюлл. Экспер. Биол. Мед., 170(11), 590-596. CrossRef Scholar google search
Jeon E.J., Cho Y.S., Kim A.H., Shim J.M., Kim Y.S., Piao Z., Shin Y.C., Kwon J. (2020) Enhanced alcohol degradation and hepatic protective effects of an Acetobacter pasteurianusderived product, CureZyme-ACE, in an acute intoxication rat model. Laboratory Animal Research, 36(1), 1-8. CrossRef Scholar google search
Kustova M.V., Perfilova V.N., Prokofiev I.I., Musyko E.A., Kucheryavenko A.S., Kusnetsova E.E., Tsetsera D.E., Tyurenkov I.N. (2022) Pharmacological correction of the sequelae of acute alcohol-induced myocardial damage with new derivatives of neuroactive amino acids coupled with the blockade of the neuronal NO synthase isoform. Research Results in Pharmacology, 8(4), 1-13. CrossRef Scholar google search
Lanza I.R., Nair K.S. (2009) Functional assessment of isolated mitochondria in vitro. Methods Enzymol., 457, 349-372. CrossRef Scholar google search
Brand M.D., Nicholls D.G. (2011) Assessing mitochondrial dysfunction in cells. Biochemical J., 435(2), 297-312. CrossRef Scholar google search
Oliveira A.A., Almeida J.P.C., Freitas R.M., Nascimento V.S., Aguiar L.M.V., Junior H.V.N., Fonteles M.M.F. (2007) Effects of levetiracetam in lipid peroxidation level, nitrite-nitrate formation and antioxidant enzymatic activity in mice brain after pilocarpine-induced seizures. Cell. Mol. Neurobiol., 27(3), 395-406. CrossRef Scholar google search
Костюк В.А., Потапович А.И., Ковалева Ж.В. (1990) Простой и чувствительный метод определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина. Вопросы медицинской химии, 36(2), 88-91. Scholar google search
Метельская В.А., Гуманова Н.Г. (2005) Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови. Клиническая лабораторная диагностика, 6, 15-18. Scholar google search
Перфилова В.Н., Тюренков И.Н., Берестовицкая В.М., Васильева О.С. (2006) Кардиопротекторный эффект производных ГАМК при острой алкогольной интоксикации. Экспериментальная и клиническая фармакология, 69(4), 23-27. Scholar google search
Капелько В.И. (2019) Почему расслабление миокарда всегда замедляется при патологии сердца? Кардиология, 59(12), 44-51. CrossRef Scholar google search
Mustroph J., Lebek S., Maier L.S., Neef S. (2019) Mechanisms of cardiac ethanol toxicity and novel treatment options. Pharmacol. Ther., 197, 1-10. CrossRef Scholar google search
Xie L.Y., Yang Z., Wang Y., Hu J.N., Lu Y.W., Zhang H., Jiang S., Li W. (2022) 1-O-Actylbritannilactone ameliorates alcohol-induced hepatotoxicity through regulation of ROS/Akt/NF-κB-Mediated apoptosis and inflammation. ACS Omega, 7(21), 18122-18130. CrossRef Scholar google search
Jiang H., Holm J., Vidlund M., Vanky F., Friberg Ö., Yang Y., Svedjeholm R. (2020) The impact of glutamate infusion on postoperative NT-proBNP in patients undergoing coronary artery bypass surgery: A randomized study. J. Transl. Med., 18, 193. CrossRef Scholar google search
Neckel H., Quagliotto E., Casali K.R., Montano N., dal Lago P., Rasia-Filho A.A. (2012) Glutamate and GABA in the medial amygdala induce selective central sympathetic/ parasympathetic cardiovascular responses. Can. J. Physiol. Pharmacol., 90(5), 525-536. CrossRef Scholar google search
Lee M., Schwab C., McGeer P.L. (2011) Astrocytes are GABAergic cells that modulate microglial activity. Glia, 59, 152-165. CrossRef Scholar google search
Skachilova S.Y., Kesarev O.G., Danilenko L.M., Bystrova N.A., Dolzhikov A.A., Nikolaev S.B. (2016) Pharmacological correction of L-NAME-induced oxide deficiency with derivatives of 3-(2,2,2-trimethylhydrazinium) propionate. Research Result: Pharmacology and Clinical Pharmacology, 2(1), 36-41. CrossRef Scholar google search
Steiner J.L., Lang C.H. (2017) Etiology of alcoholic cardiomyopathy: Mitochondria, oxidative stress and apoptosis. Int. J. Biochem. Cell Biol., 89, 125-135. CrossRef Scholar google search
Fernandez-Solà J. (2020) The effects of ethanol on the heart: Alcoholic cardiomyopathy. Nutrients, 12, 572. CrossRef Scholar google search
Brandt M., Garlapati V., Oelze M., Sotiriou E., Knorr M., Kröller-Schön S., Kossmann S., Schonfelder T., Morawietz H., Schulz E., Schultheiss H.P., Daiber A., Münzel T., Wenzel P. (2016) NOX2 amplifies acetaldehyde-mediated cardiomyocyte mitochondrial dysfunction in alcoholic cardiomyopathy. Sci. Rep., 6(1), 1-16. CrossRef Scholar google search
Piano M.R. (2017) Alcohol's effects on the cardiovascular system. Alcohol Res., 38(2), 219-241. Scholar google search
Тюренков И.Н., Перфилова В.Н., Садикова Н.В., Прокофьев И.И. (2015) NO-зависимый механизм кардиопротекторного действия фенибута при стрессорном нарушении сократительной функции сердца. Экспериментальная и клиническая фармакология, 78(11), 8-11. CrossRef Scholar google search
Беленичев И.Ф., Стеблюк В.С., Камышный А.М. (2017) Характер экспрессии мРНК iNOS и eNOS в миокарде крыс с алкогольной кардиомиопатией и на фоне проводимой терапии метаболитотропными кардиопротекторами. Вестник проблем в биологии и медицине, 2, 82-87. Scholar google search
Ye F., Jiang J.H., Zong C., Yang X., Gao L., Meng Y., Li R., Zhao Q., Han Z., Wei L. (2020) Sirt1-overexpressing mesenchymal stem cells drive the anti-tumor effect through their pro-inflammatory capacity. Molecular Therapy, 28, 874-888. CrossRef Scholar google search
Loane D.J., Stoica B.A., Byrnes K.R., Jeong W., Faden A.I. (2013) Activation of mGluR5 and inhibition of NADPH oxidase improves functional recovery after traumatic brain injury. J. Neurotrauma, 30, 403-412. CrossRef Scholar google search
Yao H.H., Ding J.H., Zhou F., Wang F., Hu L.F., Sun T., Hu G. (2005) Enhancement of glutamate uptake mediates the neuroprotection exerted by activating group II or III metabotropic glutamate receptors on astrocytes. J. Neurochemistry, 92(4), 948-961. CrossRef Scholar google search
Foreman M.A., Gu Y., Howl J.D., Jones S., Publicover S.J. (2005) Group III metabotropic glutamate receptor activation inhibits Ca2+ influx and nitric oxide synthase activity in bone marrow stromal cells. J. Cell. Physiol., 204(2), 704-713. CrossRef Scholar google search
Mauriz J.L., Matilla B., Culebras J.M., Gonzalez P., Gonzalez-Gallego J. (2001) Dietary glycine inhibits activation of nuclear factor kappa B and prevents liver injury in hemorrhagic shock in the rat. Free Rad. Biol. Med., 31(10), 1236-1244. CrossRef Scholar google search
Tarasenko A.S. (2016) Effect of nitric oxide donor SNAP on GABA release from rat brain nerve terminals. Ukr. Biochem. J., 88(5), 82-89. CrossRef Scholar google search
Santos R.M., Lourenço C.F., Ledo A., Barbosa R.M., Laranjinha J. (2012) Nitric oxide inactivation mechanisms in the brain: Role in bioenergetics and neurodegeneration. Int. J. Cell. Biol., 2012, 391914. CrossRef Scholar google search
Park D.J., West A.R. (2009) Regulation of striatal nitric oxide synthesis by local dopamine and glutamate interactions. J. Neurochem., 111(6), 1457-1465. CrossRef Scholar google search
