Карнитинат 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридин — адаптоген широкого спектра действия, стимулирующий аутофагию в ткани печени

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование и цель. В условиях стресса митохондрии становятся источником избыточной генерации активных форм кислорода (АФК), которые могут служить либо в качестве сигнальных молекул, либо повреждать структуры клетки. Антиоксиданты, снижая генерацию АФК, могут быть адаптогенами к стрессовым воздействиям. Показано, что ряд антиоксидантов способен вызывать аутофагию, которая может активировать систему антиоксидант-респонсивного элемента. В связи с этим цель исследования — изучить антистрессовые свойства нового антиоксиданта карнитинат 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина (КП) и его способности активировать синтез белков аутофагии Beclin-1 и LC3.

Материал и методика. Исследовали спектрофлуоресцентным методом влияние острой гипобарической гипоксии и КП на интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) в липидной фракции мембран митохондрий печени мышей. Белки аутофагии определяли методом вестерн-блотинга.

Результаты. Введение мышам 10–6 моль/кг КП в течение 5 сут предупреждало рост интенсивности ПОЛ в условиях острой гипобарической гипоксии. КП увеличивал продолжительность жизни и повышал выживаемость мышей в условиях различных видов гипоксии. Показана инициация препаратом белков-биомаркеров аутофагии (LС3В). При этом содержание белков Beclin-1 имело тенденцию к повышению, что характеризует начало процесса аутофагии.

Выводы. Новый антиоксидант КП, вероятно, может быть использован в качестве адаптогена к различным видам гипоксии и активатора аутофагии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. М. Миль

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: elenamil2004@mail.ru
Москва

И. В. Жигачева

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

М. А. Коровин

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Кувыркова

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

Л. И. Матиенко

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

А. А. Албантова

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: albantovaaa@mail.ru
Россия, Москва

А. Н. Голощапов

Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН

Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

М. М. Расулов

Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений

Email: elenamil2004@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Дюмаев К. М., Воронина Т. А., Смирнов Л. Д. 1995. Антиоксиданты в профилактике и терапии патологий ЦНС. М.: Ин-т Биомед. химии РАМН. (Dyumaev K. M., Voronina T. A., Smirnov L. D. 1995. Antioxidants in the prevention and therapy of CNS pathologies. Moscow: Publishing House of the Institute of Biomed. Chem. Russ. Acad. Med. Sci.)
  2. Жигачева И. В., Русина И. Ф., Крикунова Н. И., Кузнецов Ю. В., Расулов М. М., Яковлева М. А., Голощапов А. Н. 2024. Предотвращение дисфункции митохондрий карнитинатом 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина. Биофизика. Т. 69.2. С. 252. (Zhigacheva I. V., Rusina I. F., Krikunova N. I., Kuznetsov Y. V., Rasulov M. M., Yakovleva M. A., Goloshchapov A. N. 2024. Prevention of mitochondrial dysfunction with 2-ethyl-6-methyl-3-hydroxypyridine carnitinate. Biofizika. V. 69. No. 2. P. 294.) https://doi.org/10.31857/S0006302924020105
  3. Зенков Н. К., Чечушков А. В., Кожин П. М., Мартинович Г. Г., Кандалинцева Н. В., Меньщикова Е. Б. 2019. Аутофагия как механизм защиты при окислительном стрессе. Бюллетень сибирской медицины. Т. 18. № 2. С. 195. (Zenkov N. K., Chechushkov A. V., Kozhin P. M., Martinovich G. G., Kandalintseva N. V., Menshchikova E. B. 2019. Autophagy as a defense mechanism under oxidative stress. Bull. Siberian Med. V. 18. No. 2. P. 195.) https://doi.org:10.20538/1682-0363-2019-2-195-214
  4. Калугина К. К., Сухарева К. С. Чуркина А. И., Костарева А. А. 2021. Аутофагия как звено патогенеза и мишень для терапии заболеваний скелетно-мышечной системы. Росс. Физиол. журнал им. И. М. Сеченова. Т. 107. № 6—7. С. 810. (Kalugina K. K., Sukhareva K. S., Churkina A. I., Kostareva A. A. 2021. Autophagy as a link in the pathogenesis and a target for the therapy of diseases of the musculoskeletal system. Sechenov Russ. Physiol. J. V. 107. No. 6-7. P. 810.) https://doi.org:10.31857/S0869813921060042
  5. Капица И. Г., Иванова Е. А., Воронина Т. А. 2019. Влияние мексидола на физическую и умственную работоспособность при стрессогенных воздействиях в эксперименте. Фармакокинетика и фармакодинамика, № 1. С. 12—17. (Kapitsa I. G., Ivanova E. A., Voronina T. A. 2019. The effect of mexidol on physical and mental performance under stressful influences in the experiment. Pharmacokinetics Pharmacodynamics (Russ.). No. 1. P. 12.) https://doi.org/10.24411/2587-7836-2019-10034
  6. Каркищенко Н. Н., Грачева С. В. 2010. Справочник по лабораторным животным и альтернативам модели в биомедицинских исследованиях. М.: Профиль. (Karkishchenko N. N., Gracheva S. V. 2010. Handbook of laboratory animals and model alternatives in biomedical research. Moscow: Profile.)
  7. Каркищенко В. Н., Каркищенко Н. Н., Шустов Е. Б., Берзин И. А., Фокин Ю. В., Алимкина О. В. 2016. Особенности интерпретации показателей работоспособности лабораторных животных по плавательным тестам с нагрузкой. Биомедицина. № 4. С. 34. (Karkishchenko V. N., Karkishchenko N. N., Shustov E. B., Berzin I. A., Fokin Yu.V., Alimkina O. V. 2016. Features of interpretation of performance indicators of laboratory animals according to swimming tests with load. Biomed. No. 4. P. 34.)
  8. Ковалева О. В., Шитова М. С., Зборовская И. Б. 2014. Аутофагия: клеточная гибель или способ выживания? Клиническая онкогематология. T. 7. № 2. С. 103. (Kovaleva O. V., Shitova M. S., Zborovskaya I. B. 2014. Autophagy: cell death or a way of survival? Clinical oncohematol. V. 7. No. 2. P. 103.)
  9. Кукес В. Г., Парфенова О. К., Романов Б. К., Прокофьев, Е. В. Парфенова А. Б., Сидоров Н. Г., Газданова А. А., Павлова Л. И., Зозина В.И, Андреев А. Д., Чернова С. В., Раменская Г. В. 2020. Механизм действия этоксидола на показатели окислительного стресса при сердечной недостаточности и гипертонии. СТМ. Клинические приложения. Т. 12. № 2. С. 67. (Kukes V. G., Parfenova О. K., Romanov B. K., Prokofiev А. B., Parfenova E. V., Sidorov N. G., Gazdanova, А.А., Pavlova L. I., Zozina V. I., Andreev А. D., Aleksandrova T. V., Chernova S. V., Ramenskaya G. V. 2020. The mechanism of action of ethoxidol on oxidative stress in dicesin heart failure and hypotension. Modern Technol. Medicine. V. 12. No. 2. P. 67.) https://doi.org/10.17691/stm2020.12.2.08
  10. Меньщикова Е. Б., Чечушков А. В., Кожин П. И., Хольшин С. В., Кандалинцева Н. В., Мартинович Г. Г., Зенков Н. К. 2018. Синтетические монофенольные антиоксиданты активируют аутофагию в опухолевых клетках: зависимость от структуры и концентрации. Вестник ВолГУ. Серия 11. Естественные науки. 2018. Т. 8. № 1. С. 53. (Menshchikova E. B., Chechushkov A. V., Kozhin P. M., Kholshin S. V., Kandalintseva N. V., Martinovich G. G., Zenkov N. K. 2018. Activation of autophagy in tumor cells by synthetic monophenol antioxidants: dependence on structure and concentration. Science VolSU. Natural Sci. V. 8. No 1. P. 54.) https://doi.org/10.15688/jvolsu11.2018.1.10
  11. Пожилова Е. В., Новиков В. Е., Новикова А. В. 2013. Роль фактора адаптации к гипоксии в развитии опухолей. Вестник Смоленской гос. мед. акад. Т. 12. № 3. С. 56. (Pozhilova E. V., Novikov V. E., Novikova A. V. 2013. The role of the factor of adaptation to hypoxia in the development of tumors. Bull. Smolensk State Med. Acad. V. 12. No. 3. P. 56.)
  12. Русина И. Ф., Касаикина О. Т., Кузнецов Ю. В., Трофимов А. В., Вепринцев Т. Л., Егорова Ю. Н. 2024. Соль-2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина с гидратом карнитина, обладающая антиоксидантной активностью, и способ ее получения. Патент RU2817094 C1. 09.04.2024. (Rusina I. F., Kasaikina O. T., Kuznetsov Yu.V., Trofimov A. V., Veprintsev T. L., Egorova Yu.N. 2024. Salt of 2-ethyl-6-methyl-3-hydroxypyridine with carnitine hydrate, possessing antioxidant activity, and a method for its preparation. Patent RU2817094 C1. 09.04.2024.)
  13. Фрейдлин И. С., Маммедова Дж.Т., Старикова Э. А. 2019. Роль аутофагии при инфекциях. Росс. физиол. журнал им. И. М. Сеченова. 2019. Т. 105. № 12. С. 1486. (Freidlin I. S., Mammedova J. T., Starikova E. A. 2019. The role of autophagy in infections. Russ. Physiol. Sechenov J. V. 105. No. 12. P. 1486.) https://doi.org/10.1134/S0869813919120057
  14. Aruoma O. I.; Halliwell B.; Hoey B. M.; Butler J. 1989. The antioxidant action of N-acetylcysteine: its reaction with hydrogen peroxide, hydroxyl radical, superoxide, and hypochlorous acid. Free Rad. Biol. Med. V. 6. P. 593—597. doi: 10.1016/0891-5849(89)90066-x
  15. Fernández Á. F., Wei S. Y., Zou Zh., Shi M., McMillan K.L., He C., Tin T., Liu Y., Chiang W-Ch., Marciano D. K., Schiattarella G., Bhagat G., Moe O. W., Hu M. Ch., Levine B. 2018. Disruption of the beclin 1-BCL2 autophagy regulatory complex promotes longevity in mice. Nature. V. 558. P. 136. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0162-7
  16. Fletcher B. I., Dillard C. D., Tappel A. L. 1973. Measurement of fluorescent lipid peroxidation products in biological systems and tissues. Anal. Biochem. V. 52. P. 1. https://doi.org/10.1016/0003-2697(73)90327-8
  17. Hwang H. J., Ha H., Lee B. S., Kim B. H., Song H. K., Kim Y. K. 2022. LC3B is an RNA-binding protein to trigger rapid mRNA degradation during autophagy. Nature Commun. V. 13. Art. ID: 1436. https://doi.org/10.1038/s41467-022-29139-1
  18. Kang R., Zeh H. J., Lotze M. T., Tang D. 2011. The Beclin 1 network regulates autophagy and apoptosis. Cell Death Differ. V. 18. P. 571. https://doi.org/10.1038/cdd.2010.191
  19. Koukourakis M. I., Kalamida D., Giatromanolaki A., Zois Ch.E., Sivridis E., Pouliliou S., Mitrakas A., Gatter K. C., Harris A. L. 2015. Autophagosome proteins LC3A, LC3B and LC3C have distinct subcellular distribution kinetics and expression in cancer cell lines. PLoS One. V. 10. Art. ID: e0137675. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0137675
  20. Levine B., Klionsky D. J. 2004. Development by self-digestion: molecular mechanisms and biological functions of autophagy Dev. Cell. V. 6. P. 463. https://doi.org/10.1016/s1534-5807(04)00099-1
  21. Liu S., Yao S., Yang H., Liu S., Wang Y. 2023. Autophagy: regulator of cell death. Cell Death Disease. V. 14. No. 10. Art. ID: 648. https://doi.org/10.1038/s41419-023-06154-8
  22. Mokhova E. N., Skulachev V. P., Zhigacheva I. V. 1977. Activation of the external pathway of NADH oxidation in liver mitochondria of cold-adapted rats. Biochim. Biophys. Acta. V. 501. P. 415. https://doi.org/10.1016/0005-2728(78)90109-3
  23. Okada H., Mak T. W. 2004. Pathways of apoptotic and non-apoptotic death in tumour cells. Nat. Rev. Cancer. V. 4. P. 592. https://doi.org/10.1038/nrc1412
  24. Zhigacheva I. V., Krikunova N. I., Binyukov V. I., Mil E., Rusina I., Goloshchapov A. 2023a. Ethoxidol as a broad-spectrum adaptogen. Curr. Mol. Pharmacol. V. 16. P. 109. https://doi.org/10.2174/1874467215666220308115514
  25. Zhigacheva I. V., Kricunova N. I., Rasulov M. M. 2023b. Adaptogenic properties of 1-(germatran-1-il)-oxyethylamine. Current Chem. Biol. V. 17. P. 49. https://doi.org/10.2174/2212796817666221205164816
  26. Zhigacheva I. V., Rusina I. F., Krikunova N. I., Goloschapov A. N., Veprintsev T. L., Yablonskaya O. I., Trofimov A. V. 2023c. Resveratrol and 2-ethyl-6-methyl-3-hydroxypiridine N-acetyl cysteinate as protecting agents upon the stress exposure. Int. J. Mol. Sci. V. 24. https://doi.org/10.3390/ijms241713172

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурная формула антиоксиданта карнитината 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина (КП).

Скачать (64KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние предполагаемого инициатора аутофагии (препарата КП, 10–5 моль/кг и голода) на содержание белков LC3B (а1–а4) и Beclin1 (б1, б2) в клетках печени мышей. Представлены результаты Вестерн-блот-анализа (а1–а3, б1) и соответствующие им денситограммы (а4, б2). Электрофорез проводили в 10 %-ном ПААГ с использованием соответствующих антител для выявления полос белков; окраска DAB. Обозначения: контроль — интактные сытые мыши, голод — мыши после 2-суточного голодания, КП — мыши после ежедневного введения КП в течение 3 сут; МБ — маркерные белки. Повторные эксперименты по введению КП мышам (контроль и голод) проводили с интервалом в 1 мес. На гистограммах показаны средние значения плотности полос белков LC3B и Biclin-1. a1 — Полосы LC3B во всех трех вариантах; a2 — проявляются паттерны белка LC3B при введении КП; LC3А соответствует мол. массе 16 КДа, а LC3В — 14 КДа. a3 — Плотность полос LC3B при введении КП близка к плотности полос при 2-суточном голодании.

Скачать (298KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние острой гипобарической гипоксии (ОГГ) на фоне КП (10–6 моль/кг в течение 5 сут) на спектры флуоресценции продуктов перекисного окисления липидов в мембранах митохондрий печени мышей. ИФ — интенсивность флуоресценции, усл. ед. на 1 мг белка. Кривые: 1 — ОГГ; 2 — КП + ОГГ (мышей подвергали 5-минутной ОГГ через 45 мин после окончания ведения КП); 3 — контроль.

Скачать (163KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025