Способность лактоферрина препятствовать развитию окислительного/галогенирующего стресса и улучшать заживление ран у крыс с экспериментальной гипергликемией

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Миелопероксидаза лейкоцитов катализирует образование HOCl, которая, окисляя и хлорируя биомолекулы, способствует развитию окислительного/галогенирующего стресса. Предполагается, что последний в условиях гипергликемии препятствует заживлению ран при осложнениях у больных сахарным диабетом.

Цель — оценка концентрации маркеров окислительного/галогенирующего стресса и нетоза в крови экспериментальных крыс с гипергликемией, ее коррекция при помощи лактоферрина, а также выяснение влияния этого многофункционального белка на заживление кожных ран.

Материалы и методы. Моделирование гипергликемии in vivo проводили путем однократного введения стрептозотоцина в дозировке 43 мг на 1 кг массы животного. Отбор проб крови проводили у наркотизированных животных из хвостовой вены. Маркеры окислительного и галогенирующего стресса регистрировали иммуноферментным и спектрофотометрическим методами.

Результаты. Показано, что введение крысам с экспериментальной моделью гипергликемии (индукция гипергликемии стрептозотоцином) лактоферрина в варианте «профилактика + терапия» (доза 250 мг/кг за 5, 3, 1 сут до и через 2, 4, 6 и 8 сут после введения стрептозотоцина) достоверно снизило в крови животных концентрацию глюкозы (натощак), миелопероксидазы, хлорированного церулоплазмина, комплексов миелопероксидазы с ДНК, а также препятствовало снижению концентрации тиолов (групп SH), активности эритроцитарной глутатионпероксидазы. Более того, введение лактоферрина по указанной выше схеме способствовало заживлению ран у экспериментальных животных, сопровождающемуся уменьшением площади раны на 28 % по сравнению с животными контрольной группы.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что лактоферрин обладает способностью в условиях моделирования гипергликемии in vivo снижать не только характеризующие ее уровень показатели, но и препятствовать развитию окислительного/галогенирующего стресса и нетоза, что приводит к ускорению заживления ран у экспериментальных животных.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Алексей Викторович Соколов

Институт экспериментальной медицины; Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина ФМБА

Email: biochemsokolov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9033-0537
SPIN-код: 7427-7395

д-р биол. наук, заведующий лабораторией биохимической генетики отдела молекулярной генетики; старший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследований и анализа

Россия, Санкт-Петербург; 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Виктор Андреевич Иванов

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина ФМБА

Email: Vanov.va@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-4766-1386
SPIN-код: 7531-5950

младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследований и анализа

Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Валерия Александровна Костевич

Институт экспериментальной медицины; Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина ФМБА

Email: hfa-2005@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1405-1322
SPIN-код: 2726-2921

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела молекулярной генетики, младший научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследований и анализа

Россия, Санкт-Петербург; 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Николай Петрович Горбунов

Институт экспериментальной медицины

Email: niko_laygo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4636-0565
SPIN-код: 6289-7281

аспирант, научный сотрудник отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Ирина Витальевна Войнова

Институт экспериментальной медицины

Email: iravoynova@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-3690-0192

канд. биол. наук, научный сотрудник отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Вадим Борисович Васильев

Институт экспериментальной медицины

Email: vadim@biokemis.ru
ORCID iD: 0000-0002-9707-262X
SPIN-код: 6699-6350

д-р мед. наук, руководитель отдела молекулярной генетики

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Андреевич Гусев

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина ФМБА

Email: ser_gus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0383-2649

д-р мед. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории физико-химических методов исследований и анализа

119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Олег Михайлович Панасенко

Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины им. акад. Ю.М. Лопухина ФМБА

Автор, ответственный за переписку.
Email: o-panas@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5245-2285
SPIN-код: 3035-6808

д-р биол. наук, профессор, чл.-корр. РАН, заведующий отделом биофизики

Россия, 119435, Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1а

Список литературы

  1. Davies M.J., Hawkins C.L., Pattison D.I., Rees M.D. Mammalian heme peroxidases: from molecular mechanisms to health implications // Antioxid Redox Signal. 2008. Vol. 10, N 7. P. 1199–1234 . doi: 10.1089/ars.2007.1927
  2. Панасенко О.М., Горудко И.В., Соколов А.В. Хлорноватистая кислота как предшественник свободных радикалов в живых системах // Успехи биологической химии. 2013. Т. 53. С. 195–244. EDN: VAQSIL
  3. Панасенко О.М., Сергиенко В.И. Галогенирующий стресс и его биомаркеры // Вестник РАМН. 2010. № 1. С. 27–39. EDN: MBCLFX
  4. Arnhold J., Monzani E., Furtmller P.G., et al. Kinetics and thermodynamics of halide and nitrite oxidation by mammalian heme peroxidases // Eur J Inorg Chem. 2006. Vol. 2006. N 19. P. 3801–3811. doi: 10.1002/ejic.200600436
  5. Klebanoff S.J. Myeloperoxidase: friend and foe // J Leukoc Biol. 2005. Vol. 77, N 5. P. 598–625. doi: 10.1189/jlb.1204697
  6. Thiam H.R., Wong S.L., Wagner D.D., Waterman C.M. Cellular mechanisms of NETosis // Annu Rev Cell Dev Biol. 2020. Vol. 36, N 1. P. 191–218. doi: 10.1146/annurev-cellbio-020520-111016
  7. Панасенко О.М., Торховская Т.И., Горудко И.В., Соколов А.В. Роль галогенирующего стресса в атерогенной модификации липопротеинов низкой плотности // Успехи биологической химии. 2020. Т. 60. С. 75–122. EDN: YJFDYT doi: 10.1134/S0006297920140035
  8. Jones R.N., Marshall W.P. Does the proximity of an amputation, length of time between foot ulcer development and amputation, or glycemic control at the time of amputation affect the mortality rate of people with diabetes who undergo an amputation? // Adv Skin Wound Care. 2008. Vol. 21, N 3. P. 118–123. doi: 10.1097/01.ASW.0000305419.73597.5f
  9. Stenvinkel P., Rodriguez-Ayala E., Massy Z.A., et al. Statin treatment and diabetes affect myeloperoxidase activity in maintenance hemodialysis patients // Clin J Am Soc Nephrol. 2006. Vol. 1, N 2. P. 281–287. doi: 10.2215/CJN.01281005
  10. Vita J.A., Brennan M.-L., Gokce N., et al. Serum myeloperoxidase levels independently predict endothelial dysfunction in humans // Circulation. 2004. Vol. 110, N 9. P. 1134–1139. doi: 10.1161/01.CIR.0000140262.20831.8F
  11. Zhang C., Yang J., Jennings L.K. Leukocyte-Derived Myeloperoxidase amplifies high-glucose-induced endothelial dysfunction through interaction with high-glucose stimulated, vascular non leukocyte-derived reactive oxygen species // Diabetes. 2004. Vol. 53, N 11. P. 2950–2959. doi: 10.2337/diabetes.53.11.2950
  12. Ghoshal K., Das S., Aich K., et al. A novel sensor to estimate the prevalence of hypochlorous (HOCl) toxicity in individuals with type 2 diabetes and dyslipidemia // Clin Chim Acta. 2016. Vol. 458. P. 144–153. doi: 10.1016/j.cca.2016.05.006
  13. Tian R., Ding Y., Peng Y.Y., Lu N. Myeloperoxidase amplified high glucose-induced endothelial dysfunction in vasculature: Role of NADPH oxidase and hypochlorous acid // Biochem Biophys Res Commun. 2017. Vol. 484, N 3. P. 572–578. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.01.132
  14. Wiersma J.J., Meuwese M.C., van Miert J.N., et al. Diabetes mellitus type 2 is associated with higher levels of myeloperoxidase // Med Sci Monit. 2008. Vol. 14, N 8. P. CR406–410.
  15. Miyoshi A., Yamada M., Shida H., et al. Circulating neutrophil extracellular trap levels in well-controlled type 2 diabetes and pathway involved in their formation induced by high-dose glucose // Pathobiology. 2016. Vol. 83, N 5. P. 243–251. doi: 10.1159/000444881
  16. Menegazzo L., Ciciliot S., Poncina N., et al. NETosis is induced by high glucose and associated with type 2 diabetes // Acta Diabetol. 2015. Vol. 52, N 3. P. 497–503. doi: 10.1007/s00592-014-0676-x
  17. Wong S.L., Demers M., Martinod K., et al. Diabetes primes neutrophils to undergo NETosis, which impairs wound healing // Nat Med. 2015. Vol. 21, N 7. P. 815–819. doi: 10.1038/nm.3887
  18. Okubo K., Kamiya M., Urano Y., et al. Lactoferrin suppresses neutrophil extracellular traps release in inflammation // EBioMedicine. 2016. Vol. 10. P. 204–215. doi: 10.1016/j.ebiom.2016.07.012
  19. Елизарова А.Ю., Костевич В.А., Войнова И.В., Соколов А.В. Лактоферрин как перспективное средство в терапии метаболического синдрома: от молекулярных механизмов до клинических испытаний // Медицинский академический журнал. 2019. Т. 19, № 1. C. 45–64. EDN: NSIQHM doi: 10.17816/MAJ19145-64
  20. Moreno-Navarrete J.M., Ortega F.J., Bassols J., et al. Decreased circulating lactoferrin in insulin resistance and altered glucose tolerance as a possible marker of neutrophil dysfunction in type 2 diabetes // J Clin Endocrinol Metab. 2009. Vol. 94, N 10. P. 4036–4044. doi: 10.1210/jc.2009-0215
  21. Fernández-Real J.M., García-Fuentes E., Moreno-Navarrete J.M., et al. Fat overload induces changes in circulating lactoferrin that are associated with postprandial lipemia and oxidative stress in severely obese subjects // Obesity. 2010. Vol. 18, N 3. P. 482–488. doi: 10.1038/oby.2009.266
  22. Морозов В.И., Цыпленков П.В., Кокряков В.Н., и др. Выделение и характеристика миелопероксидазы лейкоцитов перитонеального эксудата крысы // Биохимия. 1997. Т. 62, № 6. С. 729–737. EDN: AGMKQF
  23. Соколов А.В., Костевич В.А., Романико Д.Н., и др. Двухстадийный метод получения церулоплазмина на основе его взаимодействия с неомицином // Биохимия. 2012. Т. 77, № 6. С. 775–784. EDN: PBUTLN doi: 10.1134/S0006297912060107
  24. Brown M.A., Stenberg L.M., Mauk A.G. Identification of catalytically important amino acids in human ceruloplasmin by site-directed mutagenesis // FEBS Lett. 2002. Vol. 520, N 1–3. P. 8–12. doi: 10.1016/s0014-5793(02)02652-2
  25. Kampen E., Zijlstra W. Determination of hemoglobin and its derivatives // Adv Clin Chem. 1966. Vol. 8. P. 141–187. doi: 10.1016/s0065-2423(08)60414-x
  26. Hu M.L. Measurement of protein thiol groups and glutathione in plasma // Methods Enzymol. 1994. Vol. 233. P. 380–385. doi: 10.1016/s0076-6879(94)33044-1
  27. Гаврилова А.Р., Хмара Н.Ф. Определение активности глутатион пероксидазы эритроцитов при насыщающих концентрациях субстрата // Лабораторное дело. 1986. № 12. С. 721–724.
  28. Deneke S.M. Thiol-based antioxidants // Curr Top Cell Regul. 2000. Vol. 36. P. 151–180. doi: 10.1016/s0070-2137(01)80007-8
  29. Peskin A.V., Winterbourn C.C. Kinetics of the reactions of hypochlorous acid and amino acid chloramines with thiols, methionine, and ascorbate // Free Radic Biol Med. 2001. Vol. 30, N 5. P. 572–579. doi: 10.1016/s0891-5849(00)00506-2
  30. An Z., Li J., Yu J., et al. Neutrophil extracellular traps induced by IL-8 aggravate atherosclerosis via activation NF-κB signaling in macrophages // Cell Cycle. 2019. Vol. 18, N 21. P. 2928–2938. doi: 10.1080/15384101.2019.1662678
  31. Xiong L., Ren F., Lv J., et al. Lactoferrin attenuates high-fat diet-induced hepatic steatosis and lipid metabolic dysfunctions by suppressing hepatic lipogenesis and down-regulating inflammation in C57BL/6J mice // Food Funct. 2018. Vol. 9, N 8. P. 4328–4339. doi: 10.1039/c8fo00317c
  32. Nozari S., Fathi Maroufi N., Nouri M., et al. Decreasing serum homocysteine and hypocholesterolemic effects of bovine lactoferrin in male rat fed with high-cholesterol diet // J Cardiovasc Thorac Res. 2018. Vol. 10, N 4. P. 203–208. doi: 10.15171/jcvtr.2018.35
  33. Yamagishi S., Maeda S., Matsui T., et al. Role of advanced glycation end products (AGEs) and oxidative stress in vascular complications in diabetes // Biochim Biophys Acta. 2012. Vol. 1820, N 5. P. 663–671. doi: 10.1016/j.bbagen.2011.03.014
  34. Thornalley P.J. Cell activation by glycated proteins. AGE receptors, receptor recognition factors and functional classification of AGEs // Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 1998. Vol. 44, N 7. P. 1013–1023.
  35. Mohamed W.A., Schaalan M.F. Antidiabetic efficacy of lactoferrin in type 2 diabetic pediatrics; controlling impact on PPAR-γ, SIRT-1, and TLR4 downstream signaling pathway // Diabetol Metab Syndr. 2018. Vol. 10, N 1. P. 89. doi: 10.1186/s13098-018-0390-x
  36. Takayama Y., Aoki R. Roles of lactoferrin on skin wound healing // Biochem Cell Biol. 2012. Vol. 90, N 3. P. 497–503. doi: 10.1139/o11-054
  37. Lyons T.E., Miller M.S., Serena T., et al. Talactoferrin alfa, a recombinant human lactoferrin promotes healing of diabetic neuropathic ulcers: a phase 1/2 clinical study // Am J Surg. 2007. Vol. 193, N 1. P. 49–54. doi: 10.1016/j.amjsurg.2006.07.010

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Изменение концентрации глюкозы натощак в венозной крови животных (крыс) с экспериментальной гипергликемией при различных схемах введения лактоферрина. Данные представлены как медиана и квартили [ Q 1 ; Q 3 ]. 1 — Введение 250 мг/кг лактоферрина за 5, 3, 1 сут до и через 2, 4, 6 и 8 сут после введения стрептозотоцина. 2 — Введение 250 мг/кг лактоферрина ежедневно, начиная за 5 сут до введения стрептозотоцина. 3 — Введение 50 мг/кг лактоферрина ежедневно с 1-х по 5-е сутки от введения стрептозотоцина. Кривые семейства «К» — контрольные группы животных, которым вместо лактоферрина вводили изотонический раствор натрия хлорида в объеме и режиме, аналогичном введению лактоферрина

Скачать (105KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.