Effects of GHK peptide and its structural analogues on dynamics of healing and bacterial contamination of infected wound

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

INTRODUCTION: Currently, a promising trend to accelerate wound process seems to be the use of NH2-Gly-L-His-L-Lys-COOH (GHK) tripeptide, which acts on the tissue regeneration, possesses antioxidant, immunotropic and anti-inflammatory effects. At the same time, the disadvantage of all peptides is their rapid degradation by proteolytic enzymes. One method to increase the stability of peptide molecules is the incorporation of D-isomers of amino acids in their structure. It was previously found by us that GHK-D-Ala produces a more marked effect on regenerative processes in the wound and facilitates increase in the number of fibroblast cells and macrophages in the wound with the underlying decrease in the number of granulocytes and lymphocytes; a significant effect of D-Ala-GHK and GHK-D-Ala on the parameters of the inborn immunity and lipid peroxidation was shown.

AIM: To evaluate the healing dynamics and bacterial contamination of an infected wound when using Glycyl-Histidyl-Lysine (GHK) peptide and its structural modifications with D-alanine (D-Ala).

MATERIALS AND METHODS: The experiments were conducted on Wistar rats. In the work, GHK peptide and its structural analogues D-Ala-GHK and GHK-D-Ala were used; they were administered intracutaneously around the wound at doses of 0.5 µg/kg and 1.5 µg/kg every 24 hours for 3rd, 7th and 10th days. The wound area with calculation of the relative wound healing coefficient (RWHC), the healing rate, the time of perifocal edema disappearance, wound cleansing, appearance of granulation and onset of marginal epithelialization were assessed. Bacterial contamination was determined by counting colonies on the nutrient media after inoculation of wound biopsy material on them.

RESULTS: On day 3rd, RWHC increased 3.2–5.3 times (p < 0.05–0.01) after the use of D-Ala-GHK and GHK-D-Ala peptides at both doses with no effect after the injection of GHK. On day 7th, the reduction of the wound area reached statistically significant differences in all experimental groups. By day 10th, the use of peptides resulted in decrease in the wound area most evident after the injection of GHK-D-Ala peptide (by 93%, p < 0.001) in all groups. On days 7th–10th, GHK-D-Ala increased the healing rate 4.7–5.3 times (p < 0.05-0.01) with no significant changes after the injection of GHK and D-Ala-GHK. Also, GHK-D-Ala at both doses resulted in the earliest disappearance of perifocal edema, wound cleansing, emergence of granulation and the onset of marginal epithelialization in all experimental groups. Significant reduction in bacterial contamination was observed after administration of all peptides on days 7th and 10th, being most pronounced after the use of GHK-D-Ala.

CONCLUSION: The application of GHK peptide and its structural analogues D-Ala-GHK and GHK-D-Ala in infected skin wounds accelerated wound healing against the background reduction of bacterial contamination. The most pronounced changes of these parameters were observed after administration of GHK-D-Ala peptide, which indicates the importance of protecting GHK molecule against the impact of carboxypeptidases. A promising continuation of the research in this direction can be the development of local means with antibacterial effect for stimulation of the regeneration processes in the wound.

About the authors

Kamila K. Rakhmetova

Kursk State Medical University

Email: muminovak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5511-5962
SPIN-code: 5852-8840
Russian Federation, Kursk

Igor' I. Bobyntsev

Kursk State Medical University

Email: bobig@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7745-2599
SPIN-code: 3947-0114

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Kursk

Lyudmila V. Zhilyayeva

Kursk State Medical University

Email: zhiljaevalv@kursksmu.net
ORCID iD: 0000-0003-0390-4155
SPIN-code: 1726-8119

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kursk

Aleksandr I. Bezhin

Kursk State Medical University

Email: bezhinai@kursksmu.net
ORCID iD: 0000-0003-3776-9449
SPIN-code: 1250-5549

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Kursk

Anton O. Vorvul'

Kursk State Medical University

Author for correspondence.
Email: vorvul1996@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1529-6014
SPIN-code: 8398-9376

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kursk

References

  1. Vlasova TI, Arsenteva EV, Spirina MA, et al. Signaling pathways and molecular markers of epidermal stem cells during regeneration. Patologicheskaya Fiziologiya i Eksperimental`naya terapiya. 2022;66(2):91–101. (In Russ). doi: 10.25557/0031-2991.2022.02.91-101
  2. Wynn TA, Vannella KM. Macrophages in Tissue Repair, Regeneration, and Fibrosis. Immunity. 2016;44(3):450–62. doi: 10.1016/j.immuni.2016.02.015
  3. Bashkina OA, Samotrueva MA, Azhikova AK, et al. Neuro-immunoendocrine regulation of the skin functioning. Medical Immunology (Russia). 2019;21(5):807–20. (In Russ). doi: 10.15789/1563-0625-2019-5-807-820
  4. Makarevich PI, Efimenko AYu, Tkachuk VA. Biochemical Regulation of Regenerative Processes by Growth Factors and Cytokines: Basic Mechanisms and Relevance for Regenerative Medicine. Biochemistry (Moscow). 2020;85(1):11–26. (In Russ). doi: 10.1134/S0006297920010022
  5. Khavinson VKh. Peptide medicines: past, present, future. Clinical Medicine (Russian Journal). 2020;98(3):165–77. (In Russ). doi: 10.30629/0023-2149-2020-98-3-165-177
  6. Pickart L, Margolina A. Regenerative and Protective Actions of the GHK-Cu Peptide in the Light of the New Gene Data. Int J Mol Sci. 2018;19(7):1987. doi: 10.3390/ijms19071987
  7. Pickart L, Vasquez–Soltero JM, Margolina A. GHK Peptide as a Natural Modulator of Multiple Cellular Pathways in Skin Regeneration. Biomed Res Int. 2015;2015:648108. doi: 10.1155/2015/648108
  8. Pickart L, Vasquez–Soltero JM, Margolina A. The human tripeptide GHK-Cu in prevention of oxidative stress and degenerative conditions of aging: implications for cognitive health. Oxid Med Cell Longev. 2012;2012:324832. doi: 10.1155/2012/324832
  9. Rakhmetova KK, Mishina ES, Vorvul AO, et al. Regenerative effects of Gly-His-Lys and Gly-His-Lys-D-Ala peptides in infected skin wounds. Bulletin of RSMU. 2022;(2):58–64. (In Russ). doi: 10.24075/vrgmu.2022.014
  10. Rakhmetova KK, Bobyntsev II, Bezhin AI, et al. Effects of GHK peptide and its structure analogues, D-Ala-GHK AND GHK-D-Ala, on innate immunity and lipid peroxidation processes in skin wound. Humans and Their Health. 2023;26(1):33–44. (In Russ). doi: 10.21626/vestnik/2023-1/05
  11. Risman BV, Zubarev PN. Modern methods for evaluating the process of the wound process. Russian Military Medical Academy Reports. 2020;39(3):74–81. (In Russ). doi: 10.17816/rmmar64988
  12. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing [Internet]. Available at: https://www.r-project.org/. Accessed: 2023 May 31.
  13. Wang X, Liu B, Xu Q, et al. GHK-Cu-liposomes accelerate scald wound healing in mice by promoting cell proliferation and angiogenesis. Wound Repair Regen. 2017;25(2):270–8. doi: 10.1111/wrr.12520
  14. Gruchlik A, Chodurek E, Dzierzewicz Z. Effect of GLY-HIS-LYS and its copper complex on TGF-β secretion in normal human dermal fibroblasts. Acta Pol Pharm. 2014;71(6):954–8.
  15. Pickart L, Vasquez–Soltero JM, Margolina A. GHK-Cu may Prevent Oxidative Stress in Skin by Regulating Copper and Modifying Expression of Numerous Antioxidant Genes. Cosmetics. 2015;2(3):236–47. doi: 10.3390/cosmetics2030236
  16. Sun L, Li A, Hu Y, et al. Self-Assembled Fluorescent and Antibacterial GHK-Cu Nanoparticles for Wound Healing Applications. Particle & Particle Systems Characterization. 2019;36(4):1800420. doi: 10.1002/ppsc.201800420
  17. Iwata Y, Nakade Y, Kitajima S, et al. Protective effect of d-alanine against acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2022; 322(6):F667–79. doi: 10.1152/ajprenal.00198.2021
  18. Shi Y, Hussain Z, Zhao Y. Promising Application of D-Amino Acids toward Clinical Therapy. Int J Mol Sci. 2022;23(18):10794. doi: 10.3390/ijms231810794
  19. Lee CJ, Qiu TA, Sweedler JV. D-Alanine: Distribution, origin, physiological relevance, and implications in disease. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 2020;1868(11):140482. doi: 10.1016/j.bbapap.2020.140482

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Rakhmetova KK, Bobyntsev II, Zhilyayeva LV, Bezhin AI, Vorvul’ AO

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».