Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House67867810.29296/24999490-2025-02-07Original researchОригинальные исследованияResearch ArticleThe effect of polymorphism of the NQO1 gene on the content of ubiquinone in blood plasma and the state of functional activity of mitochondria in patients with chronic heart failureВлияние полиморфизма гена NQO1 на содержание убихинона в плазме крови и состояние функциональной активности митохондрий у пациентов с хронической сердечной недостаточностьюhttps://orcid.org/0000-0002-0435-26312334-6108LobanovaOlga AlekseevnaЛобановаОльга Алексеевна
Russian Federation

Assistant of the Department of mathematics and natural Sciences, Institute of Medical Education at Almazov National Medical Research Centre

ассистент кафедры математики и естественнонаучных дисциплин

agaf3@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1000-11149424-1076GaykovayaLarisa BorisovnaГайковаяЛариса Борисовна
Russian Federation

Head of the Department of clinical laboratory diagnostics, biological and general chemistry, Head of the Central clinical and diagnostic Laboratory, Doctor of medical sciences

заведующий кафедрой клинической лабораторной диагностики, биологической и общей химии им. В.В. Соколовского, заведующий центральной клинико-диагностической лабораторией, Доктор медицинских наук

largaykovaya@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3594-16471780-5490SirotkinaOlga VasilevnaСироткинаОльга Васильевна
Russian Federation

Professor of the Department of Laboratory Medicine and Genetics, Senior Researcher of the Department of Molecular, Genetic, and Nanobiological Technologies, Leading Researcher of the Laboratory of Human Molecular Genetics, Doctor of biological sciences, Professor

профессор кафедры лабораторной медицины и генетики Института медицинского образования, старший научный сотрудник отдела молекулярно-генетических и нанобиологических технологий, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики человека, доктор биологических наук, профессор

olga_sirotkina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8480-91626865-8027KukharchikGalina AlexandrovnaКухарчикГалина Александровна
Russian Federation

Professor of the Department of therapy, Dean of the faculty of medicine, Institute of Medical Education, Doctor of medical sciences

профессор кафедры факультетской терапии с клиникой, декан лечебного факультета Института медицинского образования, доктор медицинских наук

kukharchik_ga@almazovcentre.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3435-58818921-7251ErmakovAleksei IgorevichЕрмаковАлексей Игоревич
Russian Federation

Head of Clinical Laboratory Department

заведующий Клинико-диагностической лабораторией

Ermakovspb@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5251-53194669-2059ZagorodnikovaKsenija AlexandrovnaЗагородниковаКсения Александровна
Russian Federation

Associate Professor of the Department of Infectious Diseases, Institute of Medical Education, Candidate of medical science

доцент кафедры инфекционных болезней Института медицинского образования, кандидат медицинских наук

Ksenia.zagorodnikova@gmail.comAlmazov National Medical Research CentreФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииNorth-Western State Medical University named after I.I. MechnikovФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииPavlov First Saint Petersburg State Medical UniversityФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова» Министерства Здравоохранения Российской ФедерацииPetersburg Nuclear Physics Institute named by B.P. Konstantinov of National Research Centre «Kurchatov Institute»ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»Clinical Laboratory Department St. Petersburg City AIDS CenterКлинико-диагностическая лаборатория «Центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями»2004202523254591804202518042025Copyright ©; 2025, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2025, ИД "Русский врач"2025Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/678678

Introduction. Chronic heart failure is a multifactorial disease, an important role in the pathogenesis of which is played by disorders of the functions of mitochondria and energy metabolism in cardiomyocytes, as well as a significant contribution is made by genetic factors that affect the severity and prognosis of the disease. It has been shown that there may be some influence of genetic variants of NQO1 on the metabolism of coenzyme Q and the severity of chronic heart failure.

The aim of the study – to study the effect of the C609T variant of the NADP(H)-quinone oxidoreductase 1 (NQO1) gene (rs1800566) on the content of total coenzyme Q in blood plasma and the functional activity of mitochondria of mononuclear leukocytes in the blood.

Material and methods. The research included 53 patients with chronic heart failure who had experienced myocardial infraction. Mitochondrial membrane potential was evaluated by flow cytometric method using the propidium iodide and 3,3′-dihexyloxacarbocyanine iodide (DiOC6(3)). The determination of the coenzyme Q levels was done using the high performance liquid chromatography with UV detection. Genotyping of single nucleotide substitutions in the structure of the NQO1 gene was carried out by PCR-PDRF analysis (polymerase chain reaction with subsequent analysis of polymorphism of the lengths of the restition fragments).

Results. A comparative analysis of the total CoQ content in blood plasma did not reveal significant differences in the CoQ content in groups with different NQO1 genotypes. However, there was a tendency to lower rates in groups with the C/T and T/T genotypes. There were also no differences in the number of DiOC-positive cells in homozygotes with the C/C genotype and heterozygous C/T. There was a significantly significant content of DiOC-negative cells in the group with the T/T genotype in comparison with the C/C+C/T genotype.

Conclusion. In the absence of NQO1 activity, a decrease in mitochondrial membrane potential was observed in homozygotes with the T/T genotype. The additional use of KoI drugs can compensate for the developing mitochondrial dysfunction and contribute to the preservation of the functional state of the mitochondria. Determination of genetic variants of NQO1 can be useful in choosing treatment tactics (the expediency of prescribing ubidecarenone drugs).

Введение. Хроническая сердечная недостаточность (ХСН) – многофакторное заболевание, важную роль в патогенезе которого играют нарушения функций митохондрий и энергетического обмена в кардиомиоцитах, а также существенный вклад вносят генетические факторы, оказывающие влияние на тяжесть и прогноз течения заболевания. Показано, что может иметь место некоторое влияние генетических вариантов NQO1 на метаболизм коэнзима Q и тяжесть течения ХСН.

Цель исследования – изучить влияние варианта С609Т гена НАДФ(Н)-хиноноксидоредуктазы-1 (NQO1) (rs1800566) на содержание общего коэнзима Q в плазме крови и функциональную активность митохондрий мононуклеарных лейкоцитов в крови.

Материал и методы. В исследование были включены 53 пациента с ХСН после перенесенного инфаркта миокарда. Митохондриальный мембранный потенциал оценивали методом проточной цитометрии с применением йодистого пропидия и йодид-3,3’-дигексилоксакарбоцианина (DiOC6(3)). Определение содержания коэнзима Q (КоQ) в крови проводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовой детекцией. Генотипирование однонуклеотидных замен в структуре гена NQO1 проводилось методом полимеразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин рестикционных фрагментов (ПЦР-ПДРФ).

Результаты. Сравнительный анализ содержания общего КоQ в плазме крови не выявил достоверных различий в содержании КоQ в группах с разными генотипами NQO1. Однако наблюдалась тенденция к более низким показателям в группах с генотипами С/Т и Т/Т. Также отсутствовали различия в количестве DiOC-позитивных клеток у гомозигот с генотипом С/С и гетерозиготным С/Т. Наблюдалось достоверно значимое содержание DiOC-негативных клеток в группе с генотипом Т/Т в сравнении с генотипом С/С+С/Т.

Заключение. При отсутствии активности NQO1 у гомозигот с генотипом Т/Т наблюдалось снижение митохондриального мембранного потенциала. Дополнительное применение препаратов КоQ может компенсировать развивающуюся митохондриальную дисфункцию и способствовать сохранению функционального состояния митохондрий. Определение генетических вариантов NQO1 может быть полезным в выборе тактики лечения (целесообразности назначения препаратов убидекаренона).

NADP(H)-quinone oxidoreductasegenotypeschronic heart failurecoenzyme Qflow cytometryНАДФ(Н)-хиноноксидоредуктаза-1генотипыхроническая сердечная недостаточностькоэнзим Qпроточная цитометрияSalido E., Timson D.J., Betancor-Fernández I., Palomino-Morales R., Anoz-Carbonell E., Pacheco-Garcia J.L., Medina M., Pey A.L. Targeting HIF-1α function in cancer through the chaperone action NQO1: implications of genetic diversity of NQO1. J Pers Med. 2022; 12 (5): 747. DOI: 10.3390/jpm12050747Pey A.L., Megarity C.F., Timson D.J. NAD(P)H quinone oxidoreductase (NQO1): an enzyme which needs just enough mobility, in just the right places. Bioscience Reports. 2019; 39 (1): BSR20180459. DOI: 10.1042/BSR20180459Ross D., Siegel D. The diverse functionality of NQO1 and its roles in redox control. Redox boil. 2021; 41: 101950. DOI: 10.1016/j.redox.2021.101950Pey A.L. Phenotypic modulation of cancer-associated antioxidant NQO1 activity by post-translational modifications and the natural diversity of the human genome. Antioxidants. 2023; 12 (2): 379. DOI: 10.3390/life11121301Lee W.-S., Ham W., Kim J. Roles of NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 in diverse diseases. Life. 2021; 11: 1301. DOI: 10.3390/life11121301He H., Zhai X., Liu X., Zheng J., Zhai Y., Gao F., Chen Y., Lu J. Associations of NQO1 C609T and NQO1 C465T polymorphisms with acute leukemia risk: a PRISMA-compliant meta-analysis, J. Onco Targets Ther. 2017; 10: 1793–801. DOI: 10.2147/OTT.S132503Huang J., Lin H., Wu X., Jin W., Zhang Z. NQO1 C609T polymorphism and lung cancer susceptibility: Evidence from a comprehensive meta-analysis. J. Huang. Oncotarget. 2017; 8 (60): 102301–9. DOI: 10.18632/oncotarget.21084Boroumand M., Pourgholi L., Goodarzynejad H., Ziaee S., Hajhosseini-Talasaz A., Sotoudeh-Anvari M., Mandegary A. NQO1 C609T Polymorphism is Associated with Coronary Artery Disease in a Gender-Dependent Manner. Cardiovasc Toxicol. 2017; 17 (1): 35–41. DOI: 10.1007/s12012-015-9353-8Ross D., Siegel D. Functions of NQO1 in Cellular Protection and CoQ10 Metabolism and its Potential Role as a Redox Sensitive Molecular Switch. Front Physiol. 2017; 8: 595. DOI: 10.3389/fphys.2017.00595Alehagen, U., Aaseth J., Johansson P. Reduced Cardiovascular Mortality 10 Years after Supplementation with Selenium and Coenzyme Q10 for Four Years: Follow-Up Results of a Prospective Randomized Double-Blind Placebo-Controlled Trial in Elderly Citizens. PLoS One. 2015; 10 (12): e0141641. DOI: 10.1371/journal.pone.0141641Lorenzo A.D., Iannuzzo G., Parlato A., Cuomo G., Testa G., Coppola M., D’Ambrosio G., Oliviero D.A., Sarullo S., Vitale G., Nugara C., Sarullo F.M. and Giallauria F. Clinical evidence for Q10 coenzyme supplementation in heart failure: from energetics to functional improvement. J. of Clinical Medicine. 2020; 9: 1266. DOI: 10.3390/jcm9051266Zhang K., Chen D., Ma K., Wu X., Hao H., Jiang S. NAD(P)H:Quinone Oxidoreductase 1 (NQO1) as a Therapeutic and Diagnostic Target in Cancer. J. Med. Chem. 2018; 61 (16): 6983–7003. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.8b00124Jiang P., Wu M., Zheng Y., Wang C., Li Y., Xin J., Xu G. Analysis of coenzyme Q(10) in human plasma by column-switching liquid chromatography. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. 2004; 805 (2): 297-301. DOI: 10.1016/j.jchromb.2004.03.008Sakamuru S., Li Xiao, Attene-Ramos M. S., Huang R., Lu J., Shou L., Shen M., Tice R.R., Austin C.P., Xia M. Application of a homogenous membrane potential assay to assess mitochondrial function. Physiol Genomics. 2012; 44 (9): 495–503. DOI:10.1152/physiolgenomics.00161.2011Sakamuru S., Attene-Ramos M. S., Xia M. Mitochondrial Membrane potential Assay. Methods Mol Biol. 2016; 1473: 17–22. DOI: 10.1007/978-1-4939-6346-1_2Лобанова О.А., Гайковая Л.Б., Дадали В.А., Ермаков А.И., Кухарчик Г.А. Оценка функционального состояния митохондрий мононуклеарных лейкоцитов методом проточной цитометрии у пациентов с хронической сердечной недостаточностью под влиянием убидекаренона. Бюллетень сибирской медицины. 2022; 21 (2): 90–6. https://doi.org/ 10.20538/1682-0363-2022-2-90-96 [Lobanova O.A., Gajkovaja L.B., Dadali V.A., Ermakov A.I., Kuharchik G.A. Ocenka funkcional'nogo sostojanija mitohondrij mononuklearnyh lejkocitov metodom protochnoj citometrii u pacientov s hronicheskoj serdechnoj nedostatochnost'ju pod vlijaniem ubidekarenona. Bjulleten' sibirskoj mediciny. 2022; 21 (2): 90–6. https://doi.org/ 10.20538/1682-0363-2022-2-90-96 (in Russian)]Wlodkowic D., Telford W., Skommer J., Darzynkiewicz Z. Apoptosis and beyond: cytometry in studies of programmed cell death. Methods Cell Biol. 2011; 103: 55–98. DOI: 10.1016/B978-0-12-385493-3.00004-8Березикова Е.Н. Клинико-генетические и нейрогормональные механизмы развития ишемического ремоделирования, апоптоза миокарда и сердечной недостаточности: инновационная стратегия персонализированной диагностики, профилактики и лечения: спец 14.01.05, дис. докт. мед. наук, Томск, 2014; 315. [Berezikova E.N. Kliniko-geneticheskie i nejrogormonal'nye mehanizmy razvitija ishemicheskogo remodelirovanija, apoptoza miokarda i serdechnoj nedostatochnosti: innovacionnaja strategija personalizirovannoj diagnostiki, profilaktiki i lechenija: spec 14.01.05, dis. dokt. med. nauk, Tomsk, 2014; 315 (in Russian)]