Синергическое действие препарата с координационным комплексом триметилгидразиния пропионата и этилметилгидроксипиридина сукцината на энергетический обмен и дыхание клетки
- Авторы: Журавлева М.В.1,2, Грановская М.В.3, Заславская К.Я.4, Казаишвили Ю.Г.5, Щербакова В.С.5, Андреев-Андриевский А.А.6, Поздняков Д.И.7, Высоких М.Ю.8
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
- Институт системной биологии, Университетский колледж Дублина
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный медицинский университет Минздрава России
- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем Российской академии наук
- Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского» Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
- Выпуск: Том 10, № 4 (2022)
- Страницы: 387-399
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2307-9266/article/view/132941
- DOI: https://doi.org/10.19163/2307-9266-2022-10-4-387-399
- ID: 132941
Цитировать
Аннотация
В статье представлены результаты in vitro исследования оценки синергического действия препарата лекарственного препарата на основе координационного комплекса этилметилгидроксипиридина сукцината и триметилгидразиния пропионата на энергетический обмен и дыхание клетки.
Целью данного исследования являлась оценка митохондриально-направленного действия метаболического и антиоксидантного лекарственного средства на основе янтарно-кислого координационного комплекса с триметилгидразинием в отношении оптимизации энергообмена в клетках в условиях оксидативного стресса, а также на фоне ишемических процессов.
Материалы и методы. Исследование действия гидросукцинатного комплекса компонентов препарата Брейнмакс® проводили на изолированных митохондриях печени мыши. В процессе исследования оценивали потенциал митохондрий, скорость генерации в ходе дыхания перекиси водорода, а также скорость дыхания: а) нестимулированного малатом и пируватом, б) стимулированного малатом и пируватом (субстраты комплекса I), сукцинатом (субстрат комплекса II), в) на фоне блокады начального участка электрон-транспортной цепи ротеноном, г) при блокаде фосфорилирования олигомицином, д) на фоне вызванного FCCP разобщения и е) при заблокированном цианидом комплексе IV (цитохром С оксидазе).
Результаты. Было показано, что янтарно-кислый координационный комплекс с триметилгидразинием, являющийся действующим началом лекарственного препарата Брейнмакс®, значимо снижал трансмембранный потенциал митохондрий (IC50=197±5 µM), по сравнению с широко применяемыми препаратами этилметилгидроксипиридина сукцинатом и мельдонием, что облегчает перенос продуцируемых АТФ в клетку и сохраняет жизнедеятельность митохондрий даже в условиях стресса. При исследовании дыхания митохондрий, стимулированном субстратами комплекса I (НАДФ-коэнзимQ-оксидоредуктазы), пирувата и малата, изучаемый препарат приводил к более выраженному росту потребления кислорода с IC50=75±6 µМ. При оценке влияния комплекса на продукцию митохондриями АТФ, наиболее выраженное действие наблюдалось при добавлении изучаемого комплекса, что свидетельствовало о разобщении дыхания и окислительного фосфорилирования при данных концентрациях исследуемых соединений. При оценке влияния комплекса на продукцию изолированными митохондриями перекиси водорода, было показано значимое снижение продукции перекиси в пробах, содержащих комплекс триметилгидразиния пропионата и ЭМГПС.
Заключение. По совокупности полученных результатов можно предполагать, что выгодная конформация фармакофорных групп координационного комплекса этилметилгидроксипиридина сукцината и триметилгидрозиния пропионата в составе лекарственного препарата Брейнмакс® приводит к синергетическому взаимодействию и более выраженному фармакологическому воздействию на клетки-мишени. Данный комплекс обеспечивает стабилизацию митохондриальной функции, интенсификацию выработки энергии аденозинтрифосфата и оптимизацию энергетических процессов в клетке, снижает выраженность оксидативного стресса и устраняет нежелательные эффекты ишемически-гипоксического повреждения тканей.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Марина Владимировна Журавлева
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)
Email: mvzhuravleva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9198-8661
доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры клинической фармакологии и пропедевтики внутренних болезней ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет); заместитель начальника научного отдела клинической фармакологии Института исследований и разработок ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России
Россия, 127051, г. Москва, Петровский бульвар, д. 8, стр. 2; 119991, г. Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2Марина Викторовна Грановская
Институт системной биологии, Университетский колледж Дублина
Email: mgranovsk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6867-5376
адьюнкт профессора Института системной биологии Университетского колледжа Дублина
Ирландия, D04 V1W8, Белфилд, Дублин, 4Кира Яковлевна Заславская
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Email: kiryonok@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7348-9412
ассистент кафедры биологической и фармацевтической химии с курсом организации и управления фармацией Медицинский институт ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева»
Россия, 430005, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68Юрий Георгиевич Казаишвили
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный медицинский университет Минздрава России
Email: ykaza@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-0826-4177
кандидат биологических наук, ассистент кафедры фармакологии ФГБОУ ВО Тверского ГМУ Минздрава России
Россия, 170100, г. Тверь, ул. Советская, д. 4Виктория Сергеевна Щербакова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный медицинский университет Минздрава России
Email: Victoria_kaptar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7251-8744
кандидат биологических наук, ассистент кафедры фармакологии ФГБОУ ВО Тверского ГМУ Минздрава России
Россия, 170100, г. Тверь, ул. Советская, д. 4Александр Александрович Андреев-Андриевский
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем Российской академии наук
Email: aaa@mitotech.ru
ORCID iD: 0000-0002-1173-8153
руководитель отдела исследований на животных
Россия, 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, д. 76АДмитрий Игоревич Поздняков
Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: pozdniackow.dmitry@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5595-8182
кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармакологии с курсом клинической фармакологии ПМФИ – филиала ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России
Россия, 357532, г. Пятигорск, пр-т Калинина, д. 11Михаил Юрьевич Высоких
Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского» Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: mikhail.vyssokikh@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4047-6201
кандидат биологических наук, заведующий лабораторией молекулярных механизмов старения, НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ
Россия, 119992, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 40Список литературы
- Mui D., Zhang Y. Mitochondrial scenario: roles of mitochondrial dynamics in acute myocardial ischemia/reperfusion injury // J. Recept. Signal. Transduct. Res. – 2021. – Vol. 41, No. 1. – P. 1–5. doi: 10.1080/10799893.2020.1784938
- Johnson J., Mercado-Ayon E., Mercado-Ayon Y., Dong Y.N., Halawani S., Ngaba L., Lynch D.R. Mitochondrial dysfunction in the development and progression of neurodegenerative diseases // Arch. Biochem. Biophys. – 2021. – Vol. 702. – Art. ID:108698. doi: 10.1016/j.abb.2020.108698
- Воронков А.В., Поздняков Д.И., Нигарян С.А., Хури Е.И., Мирошниченко К.А., Сосновская А.В., Олохова Е.А. Оценка респирометрической функции митохондрий в условиях патологий различного генеза // Фармация и фармакология. – 2019. – Т. 7, № 1. – С. 20–31. doi: 10.19163/2307-9266-2019-7-1-20-31
- Hernandez-Resendiz S., Prunier F., Girao H., Dorn G., Hausenloy D.J.; EU-CARDIOPROTECTION COST Action (CA16225). Targeting mitochondrial fusion and fission proteins for cardioprotection // J. Cell. Mol. Med. – 2020. – Vol. 24, No. 12. – P. 6571–6585. doi: 10.1111/jcmm.15384
- Dia M., Gomez L., Thibault H., Tessier N., Leon C., Chouabe C., Ducreux S., Gallo-Bona N., Tubbs E., Bendridi N., Chanon S., Leray A., Belmudes L., Couté Y., Kurdi M., Ovize M., Rieusset J., Paillard M. Reduced reticulum-mitochondria Ca2+ transfer is an early and reversible trigger of mitochondrial dysfunctions in diabetic cardiomyopathy // Basic. Res. Cardiol. – 2020. – Vol. 115, No. 6. – Art. No. 74. doi: 10.1007/s00395-020-00835-7
- Wang P., Xu S., Xu J., Xin Y., Lu Y., Zhang H., Zhou B., Xu H., Sheu S.S., Tian R., Wang W. Elevated MCU Expression by CaMKIIδB Limits Pathological Cardiac Remodeling // Circulation. – 2022. – Vol. 145, No. 14. – P. 1067–1083. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.121.055841
- Wolf P., Schoeniger A., Edlich F. Pro-apoptotic complexes of BAX and BAK on the outer mitochondrial membrane // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell. Res. – 2022. – Vol. 1869, No. 10. – Art. ID: 119317. doi: 10.1016/j.bbamcr.2022
- Marchi S., Guilbaud E., Tait S.W.G., Yamazaki T., Galluzzi L. Mitochondrial control of inflammation // Nat. Rev. Immunol. – 2022. – P. 1–15. doi: 10.1038/s41577-022-00760-x
- Kafkova A., Trnka J. Mitochondria-targeted compounds in the treatment of cancer // Neoplasma. – 2020. – Vol. 67, No. 3. – P. 450–460. doi: 10.4149/neo_2020_190725N671
- Zhu Y., Luo M., Bai X., Li J., Nie P., Li B., Luo P. SS-31, a Mitochondria-Targeting Peptide, Ameliorates Kidney Disease // Oxid. Med. Cell Longev. – 2022. – Vol. 2022. – Art. ID: 1295509. doi: 10.1155/2022/1295509
- Chouchani E.T., Pell V.R., Gaude E., Aksentijević D., Sundier S.Y., Robb E.L., Logan A., Nadtochiy S.M., Ord E.N.J., Smith A.C., Eyassu F., Shirley R., Hu C.H., Dare A.J., James A.M., Rogatti S., Hartley R.C., Eaton S., Costa A.S.H., Brookes P.S., Davidson S.M., Duchen M.R., Saeb-Parsy K., Shattock M.J., Robinson A.J., Work L.M., Frezza C., Krieg T., Murphy M.P. Ischaemic accumulation of succinate controls reperfusion injury through mitochondrial ROS // Nature. – 2014. – Vol. 515, No. 7527. – P. 431–435. doi: 10.1038/nature13909
- Wang D., Liu F., Yang W., Sun Y., Wang X., Sui X., Yang J., Wang Q., Song W., Zhang M., Xiao Z., Wang T., Wang Y., Luo Y. Meldonium Ameliorates Hypoxia-Induced Lung Injury and Oxidative Stress by Regulating Platelet-Type Phosphofructokinase-Mediated Glycolysis // Front. Pharmacol. – 2022. – Vol. 13. – Art. ID: 863451. doi: 10.3389/fphar.2022.863451
- Dedkova E.N., Seidlmayer L.K., Blatter L.A. Mitochondria-mediated cardioprotection by trimetazidine in rabbit heart failure // J. Mol. Cell. Cardiol. – 2013. – Vol. 59. – P. 41–54. doi: 10.1016/j.yjmcc.2013.01.016
- Балыкова Л.А., Ивянский С.А., Самошкина Е.С., Чигинева К.Н., Варлашина К.А., Плешков С.А. Стимуляторы работоспособности в спортивной медицине: многообразие выбора и влияния на здоровье // Consilium Medicum. Педиатрия. – 2017. – № 4. – С. 78–83.
- Görgens C., Guddat S., Dib J., Geyer H., Schänzer W., Thevis M. Mildronate (Meldonium) in professional sports – monitoring doping control urine samples using hydrophilic interaction liquid chromatography – high resolution/high accuracy mass spectrometry // Drug Test. Anal. – 2015. – Vol. 7, No. 11–12. – P. 973–979. doi: 10.1002/dta.1788
- Wikstrom M.K. Proton pump coupled to cytochrome c oxidase in mitochondria // Nature. – 1977. – Vol. 266, No. 5599. – P. 271–273. doi: 10.1038/266271a0
- Стаценко М.Е., Шилина Н.Н., Туркина С.В. Применение мельдония в комплексном лечении больных с сердечной недостаточностью в раннем постинфарктном периоде // Терапевтический архив. – 2014. – Т. 86. – №. 4. – С. 30–35.
- Танашян М.М., Раскуражев А.А., Заславская К.Я., Кузнецова П.И., Меркулова И.Ю. Новые возможности нейропротективной терапии пациентов в остром и раннем восстановительном периоде ишемического инсульта // Терапевтический архив. – 2022. – Т. 94, № 6. – C. 748–755. doi: 10.26442/00403660.2022.06.201743
- Патент РФ № 2527519. Мягкие катионные митохондриальные разобщители. Авторы: Скулачев В.П., Скулачев М.В., Зиновкин Р.А., Северин Ф.Ф., Антоненко Ю.Н., Зоров Д.Б., Плотников Е.Ю., Исаев Н.К., Силачёв Д.Н., Кнорре Д.А. Патентообладатель ООО «Митотех». 2011. № публикации WO/2011/162633.
- Blaikie F.H., Brown S.E., Samuelsson L.M., Brand M.D., Smith R.A., Murphy M.P. Targeting dinitrophenol to mitochondria: limitations to the development of a self-limiting mitochondrial protonophore // Biosci. Rep. – 2006. – Vol. 26, No. 3. – P. 231–243. doi: 10.1007/s10540-006-9018-8
- Jespersen N.R., Yokota T., Støttrup N.B., Bergdahl A., Paelestik K.B., Povlsen J.A., Dela F., Bøtker H.E. Pre-ischaemic mitochondrial substrate constraint by inhibition of malate-aspartate shuttle preserves mitochondrial function after ischaemia-reperfusion // J. Physiol. – 2017. – Vol. 595, No. 12. – P. 3765–3780. doi: 10.1113/JP273408
- Wang D., Liu F., Yang W., Sun Y., Wang X., Sui X., Yang J., Wang Q., Song W., Zhang M., Xiao Z., Wang T., Wang Y., Luo Y. Meldonium Ameliorates Hypoxia-Induced Lung Injury and Oxidative Stress by Regulating Platelet-Type Phosphofructokinase-Mediated Glycolysis // Frontiers in pharmacology. – 2022. – Vol. 1. – Art. ID: 863451. doi: 10.3389/fphar.2022.863451
- Воронков А.В., Поздняков Д.И., Нигарян С.А. Церебропротективное действие некоторых фенолокислот в условиях экспериментальной ишемии головного мозга // Фармация и фармакология. – 2019 – Т. 7. № 6. – С. 332-339. doi: 10.19163/2307-9266-2019-7-6-332-338
- Sun Y., Zhang Y., Cheng B., Dong Y., Pan C., Li T., Xie Z. Glucose may attenuate isoflurane-induced caspase-3 activation in H4 human neuroglioma cells // Anesth. Analg. – 2014. – Vol. 119, No. 6. – P. 1373–1380. doi: 10.1213/ANE.0000000000000383
- Sarkar S., Mondal J. Mechanistic Insights on ATP’s Role as a Hydrotrope // J. Phys. Chem. B. – 2021. – Vol. 125, No. 28. – P. 7717–7731. doi: 10.1021/acs.jpcb.1c03964
- Franco-Iborra S., Vila M., Perier C. The Parkinson Disease Mitochondrial Hypothesis: Where Are We at? // Neuroscientist. – 2016. – Vol. 22, No. 3. – P. 266–277. doi: 10.1177/107385841557460025761946.
Дополнительные файлы
