Динамика заживления и изменение бактериальной обсемененности инфицированной раны при применении пептида GHK и его структурных аналогов
- Авторы: Рахметова К.К.1, Бобынцев И.И.1, Жиляева Л.В.1, Бежин А.И.1, Ворвуль А.О.1
-
Учреждения:
- Курский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 32, № 4 (2024)
- Страницы: 539-548
- Раздел: Оригинальные исследования
- Статья получена: 31.05.2023
- Статья одобрена: 14.09.2023
- Статья опубликована: 27.12.2024
- URL: https://journals.eco-vector.com/pavlovj/article/view/471212
- DOI: https://doi.org/10.17816/PAVLOVJ471212
- ID: 471212
Цитировать
Аннотация
Введение. В настоящее время перспективным направлением представляется использование для ускорения раневого процесса трипептида NH2-Gly-L-His-L-Lys-COOH (GHK), который действует на процессы регенерации ткани, обладает антиоксидантными, иммунотропными и противовоспалительными эффектами. При этом недостатком всех пептидов является их быстрая деградация протеолитическими ферментами. Одним из способов повышения устойчивости пептидных молекул является включение в их структуру D-изомеров аминокислот. Ранее нами было установлено, что GHK-D-Ala оказывал более выраженное влияние на регенеративные процессы в ране, способствовал увеличению в ране количества клеток фибробластического ряда, макрофагов на фоне уменьшения числа гранулоцитов и лимфоцитов, представлено существенное влияние D-Ala-GHK и GHK-D-Ala на показатели врожденного иммунитета и перекисного окисления липидов.
Цель. Оценить динамику заживления и бактериальной обсемененности инфицированной раны при применении пептида глицил-гистидил-лизин и его структурных модификаций с D-аланином (D-Ala).
Материалы и методы. Эксперименты выполнены на крысах линии Wistar. В работе использовали пептид GHK и его структурные аналоги D-Ala-GHK и GHK-D-Ala; вводили внутрикожно вокруг раны в дозах 0,5 мкг/кг и 1,5 мкг/кг каждые 24 ч. на протяжении 3, 7 или 10 сут. Оценивали площадь раны с расчетом коэффициента относительного ранозаживления (КОР), скорость заживления, сроки исчезновения перифокального отека, очищения раны, появления грануляций и начала краевой эпителизации. Бактериальную обсемененность определяли путем подсчета колоний на питательных средах после посева на них материала из биоптата раны.
Результаты. На 3 сут. КОР увеличился в 3,2–5,3 раза (p < 0,05–0,01) после использования пептидов D-Alа-GHK и GHK-D-Ala в обеих дозах при отсутствии эффекта после введения GHK. На 7 сут. уменьшение площади раны достигло статистически значимых различий во всех подопытных группах. К 10 сут. также во всех группах использование пептидов вызвало уменьшение площади раны при наибольшей выраженности после введения пептида GHK-D-Ala (93%, p < 0,001). На 7–10 сут. GHK-D-Ala увеличил скорость заживления в 4,7–5,3 раза (p < 0,05–0,01) при отсутствии существенных изменений после введения GHK и D-Alа-GHK. Также GHK-D-Ala в обеих дозах способствовал наиболее раннему исчезновению перифокального отека, очищению раны, появлению грануляций и началу краевой эпителизации. Значимое снижение бактериальной обсемененности наблюдалось после введения всех пептидов на 7 и 10 сут. при наибольшей выраженности после применения GHK-D-Ala.
Заключение. В условиях инфицированной кожной раны применение пептида GHK и его структурных аналогов D-Alа-GHK и GHK-D-Ala ускоряет ее заживление на фоне снижения бактериальной обсемененности. При этом наиболее выраженные изменения данных показателей отмечались после введения пептида GHK-D-Ala, что указывает на важное значение защиты молекулы GHK от действия карбоксипептидаз. Перспективным продолжением исследований в данном направлении может являться разработка местного средства с антибактериальным действием для стимуляции процессов регенерации в ране.
Ключевые слова
Полный текст
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
GHK — Glycyl-Histidyl-Lysine (глицил-гистидил-лизин)
D-Ala — D-Alanine (D-аланин)
КОЕ — колониеобразующая единица
КОР — коэффициент относительного ранозаживления
СЗ — скорость заживления
ВВЕДЕНИЕ
Повышение эффективности регенеративных механизмов при раневых процессах является актуальным направлением современных биомедицинских исследований. В настоящее время установлено, что основными последовательно развивающимися этапами регенерации при повреждениях тканей являются воспалительная реакция, заживление ран, ремоделирование внеклеточного матрикса, противовоспалительный и противофиброзный ответ, а также ремоделирование ткани [1–3]. Данные процессы обеспечиваются достаточно сложными и многообразными механизмами с участием всех регуляторных систем организма [4–6]. Одним из возможных путей реализации данной задачи может являться изучение пептидергических механизмов активации процессов заживления раны. В настоящее время накоплен значительный объем информации о применении пептидных молекул и созданных на их основе фармакологических препаратов в коррекции различных патологических процессов [6]. Поэтому достаточно перспективным представляется использование для ускорения разрешения раневого процесса трипептида глицил-гистидил-лизин (англ.: Glycyl-Histidyl-Lysine, GHK).
Известно, что данный пептид действует на процессы регенерации ткани [7, 8], а также обладает антиоксидантными, иммунотропными и противовоспалительными эффектами [9, 10]. При этом основным недостатком всех регуляторных пептидов является их быстрая деградация протеолитическими ферментами.
Одним из возможных способов повышения устойчивости пептидных молекул и, как следствие, увеличения продолжительности их биологического действия является включение в их структуру D-изомеров аминокислот. В предыдущих исследованиях нами было установлено, что GHK-D-Ala (англ.: D-Alanine, D-Ala, D-аланин) оказывал более выраженное, чем GHK, влияние на регенеративные процессы в ране, способствовал увеличению в ране количества клеток фибробластического ряда, макрофагов на фоне уменьшения числа гранулоцитов и лимфоцитов [10]. Также было представлено существенное влияние GHK и его структурных аналогов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala при кожной инфицированной ране на показатели врожденного иммунитета и перекисного окисления липидов. Наиболее выраженные и устойчивые эффекты также наблюдались при использовании GHK-D-Ala [11]. Полученные в данных исследованиях результаты обусловили необходимость изучения на фоне применения влияния GHK и его структурных аналогов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala интегративных показателей заживления раны, используемых для клинической оценки эффективности регенеративных процессов.
Цель — оценить динамику заживления и бактериальной обсемененности инфицированной раны при применении пептида GHK и его структурных модификаций с D-Ala.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперименты выполнены на 150 крысах–самцах линии Wistar массой 180–240 г в возрасте 6–8 мес. (филиал «Столбовая» Научного центра биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства). Животных содержали в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде и пище при 12-часовом световом режиме и температуре воздуха 22 ± 2°С. Все подопытные группы включали по 10 крыс.
В работе использовали пептид GHK и его структурные аналоги D-Ala-GHK и GHK-D-Ala (синтезированы в Научно-исследовательском институте химии Санкт-Петербургского государственного университета), которые растворяли в физиологическом растворе и вводили внутрикожно (в двух точках вокруг раны, ежедневно меняя области введения по часовой стрелке на 90°) в дозах 0,5 мкг/кг и 1,5 мкг/кг в 0,1 мл через 24 ч. после моделирования инфицированной раны с последующим введением той же дозы препарата каждые 24 ч. на протяжении 3, 7 или 10 сут. В контрольной серии животным в аналогичные промежутки времени вводили эквивалентные объемы физиологического раствора из расчета 1 мл на 1 кг массы тела. Последнее введение препаратов осуществляли за 24 ч. до вывода животных из эксперимента.
Животных выводили из эксперимента путем забора крови из правого желудочка сердца под эфирным наркозом.
Все исследования проводили с соблюдением принципов Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях; «Руководства по проведению доклинических исследований лекарственных средств» (Москва, 2012) и в соответствии с решением Регионального этического комитета при Курском государственном медицинском университете (Протокол № 1 от 16.01.2014).
Для создания модели инфицированной (естественное инфицирование) открытой раны на выбритом от шерсти участке спины наркотизированного животного наносили полнослойные раны стандартного размера (250 мм2).
Сразу после моделирования раневого процесса, а также на первые, третьи, седьмые и десятые сутки раны фотографировали цифровой камерой Canon A410 с применением миллиметровой сетки с последующим измерением площадей ран на данных сроках контроля. Вычисление площадей ран производилось с помощью программы ImageJ (National Institutes of Health, США).
Для объективной планиметрической оценки заживления раны по изменению ее площади применяли коэффициент относительного ранозаживления (КОР) — выраженное в % уменьшение площади ран от исходного размера, который вычисляли по формуле:
КОР = (S0 – S) / S0 × 100%,
где S0 — начальная, а S — конечная площадь раны (мм2) [12].
Также рассчитывали скорость заживления ран (уменьшения площади раны за сутки в %) по формуле:
СЗ = (КОР1 – КОР0) / Т,
где СЗ — скорость заживления, КОР1 — коэффициент на момент измерения (конечный), КОР0 — коэффициент при предыдущем измерении, Т — количество дней между измерениями.
При визуальном осмотре оценивали клинические показатели заживления раны: сроки исчезновения перифокального отека, очищения раны, появления грануляций и начала краевой эпителизации.
Для количественного определения микробной обсемененности рану предварительно обрабатывали изотоническим раствором натрия хлорида, затем 70% этиловым спиртом с целью удаления с ее поверхности вегетирующей микрофлоры, гноя и детрита. Взятие материала производили после выведения животного из эксперимента в стерильном боксе иссечением участка ткани массой 0,1–0,5 г на всю глубину раны. В дальнейшем биоптат взвешивали для вычисления коэффициента пересчета на 1 г ткани (К), готовили суспензию в изотоническом растворе натрия хлорида из расчета 1:10 и осуществляли посев 0,1 мл на плотную питательную среду (мясо-пептонный агар) по методу Дригальского. Посевы инкубировали в термостате (37°С) в течение 20 ч., затем сутки при комнатной температуре, после чего осуществляли подсчет колоний с учетом пересчета на 1 г ткани.
Подсчет колоний вели на чашках, в которых колонии росли изолированно и количество их не превышало 300. Количество микробов в 1 г ткани высчитывали по формуле:
N = n × 10 × 10 (или × 100, или × 1000) × К,
где N — количество микробов в 1 г биоптата, n — количество микробов, выросших в чашке Петри, 10 — пересчет на 1 г суспензии, 10, 100 или 1000 — разведение засеянного материала на чашку Петри, с которой вели подсчет колоний, К — коэффициент пересчета навески на 1 г биоптата.
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием языка программирования R ver. 4.1.0 [13] в интегрированной среде разработки RStudio Desktop ver. 1.4.1717 (RStudio, PBC, США). Для проверки нормальности распределения применяли критерий Шапиро–Уилка (функция shapiro.test() из стандартного пакета), а равенства дисперсий ― критерий Левене (функция levene.test() из пакета lawstat). В случае подтверждения гипотез данные представляли в виде «среднее ± стандартное отклонение» (M ± SD), М и SD вычисляли с помощью функций mean() и sd() из стандартного пакета; при отклонении — в виде «Медиана [нижний квартиль; верхний квартиль]» (Me [Q1; Q3]), которые вычисляли с использованием функций median() и quantile() из стандартного пакета. Для определения различий между группами применяли критерий Краскела–Уоллиса (функция kruskal.test() из стандартного пакета) с апостериорным тестом Данна с поправкой Бенджамини–Хохберга (функция dunnTest() из пакета FSA). Тест Данна проводился только при наличии значимых межгрупповых различий: p-значение для рассчитанного критерия Краскела–Уоллиса с 6 межгрупповыми степенями свободы и 70 — внутригрупповыми (H6,70) было менее 0,05. Для него рассчитывались z-значение и степень его значимости (p-значение). Различия считали значимыми при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Как следует из таблицы 1, на 3 сут. во всех подопытных группах существенных различий в показателях площади раны и коэффициента ранозаживления в сравнении с контрольными животными не наблюдалось.
Таблица 1. Динамика изменений планиметрических показателей заживления раны (n = 10) при применении пептидов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala, M ± SD/Me [Q1; Q3]
Группы | Срок | |||
1 сутки | 3 сутки | 7 сутки | 10 сутки | |
Площадь раны, мм2 | ||||
Контроль | 216,60 ± 39,88 | 165,50 ± 47,43 | ||
GHK 0,5 мкг/кг | 211,50 ± 63,93 | 63,40 ± 28,32*** | ||
GHK 1,5 мкг/кг | 209,00 ± 35,05 | 72,60 ± 36,41*** | ||
D-Ala-GHK 0,5 мкг/кг | 174,60 ± 28,78 | 66,60 ± 23,33*** | ||
D-Ala-GHK 1,5 мкг/кг | 174,30 ± 37,85 | 97,10 ± 17,99*** | ||
GHK-D-Ala 0,5 мкг/кг | 169,00 ± 47,01 | 96,70 ± 34,08*** | ||
GHK-D-Ala 1,5 мкг/кг | 172,00 ± 47,86 | 113,80 ± 42,07** | ||
Критерий Краскела–Уоллиса | H6,70 = 2,71, p = 0,84 | H6,70 = 12,47, p = 0,052 | H6,70 = 32,96, p = 0,00001 | H6,70 = 51,85, p = 0,00001 |
Коэффициент относительного ранозаживления, % | ||||
Контроль | 21,32 ± 27,97 | |||
GHK 0,5 мкг/кг | 0,20 [-0,30; 0,70] | 66,68 ± 21,11*** | ||
GHK 1,5 мкг/кг | 65,21 ± 18,06*** | |||
D-Ala-GHK 0,5 мкг/кг | 59,79 ± 19,41*** | |||
D-Ala-GHK 1,5 мкг/кг | 43,16 ± 9,00 | |||
GHK-D-Ala 0,5 мкг/кг | 40,31 ± 24,89 | |||
GHK-D-Ala 1,5 мкг/кг | 33,04 ± 21,96 | |||
Критерий Краскела–Уоллиса | H6,70 = 2,78, p = 0,83 | H6,70 = 12,47, p = 0,052 | H6,70 = 27,85, p = 0,0001 | H6,70 = 47,39, p = 0,00003 |
Примечания: * — p < 0,05; ** — p < 0,01; *** — p < 0,001 при сравнении с контрольной группой (по апостериорному тесту Данна)
На 7 сут. уменьшение площади раны достигало достоверно значимых различий во всех подопытных группах. Наиболее выраженные сдвиги при этом наблюдались после введения GHK в дозах 0,5 (на 62%, z = -4,53, p = 0,000005) и 1,5 мкг/кг (на 56%, z = -4,11, p = 0,00003), а также D-Alа-GHK в дозе 0,5 мкг/кг (на 60%, z = -4,4, p = 0,00001), что отразилось в достоверно значимом увеличении в данных группах коэффициента ранозаживления в 2,37 (z = 3,78, p = 0,00015), 2,17 (z = 3,74, p = 0,00018) и 1,94 (z = 3,13, p = 0,0017) раза соответственно. Увеличение данного показателя после введения GHK-D-Ala не было статистически значимым. К 10 сут. эксперимента во всех группах использование пептидов сопровождалось существенным уменьшением площади раны. Наиболее выраженные различия относительно контрольных значений отмечались после введения пептида GHK-D-Ala в дозах 0,5 (на 93%, z = -5,91, p = 0,000000004) и 1,5 мкг/кг (на 92%, z = -5,33, p = 0,00000007). После введения пептида D-Alа-GHK снижение данного показателя было наименее выраженным: на 58% (z = -2,19, p = 0,0028) в дозе 0,5 мкг/кг и на 59% (z = -2,03, p = 0,0042) в дозе 1,5 мкг/кг. При этом обращает внимание отсутствие зависимости эффекта данных пептидов от использованной дозы. На фоне применения GHK площадь раны была меньше контрольных значений после введения в дозах 0,5 мкг/кг (на 69%, z = -2,91, p = 0,00036) и 1,5 мкг/кг (на 83%, z = -4,36, p = 0,000015).
Скорость заживления ран у крыс, получавших GHK, за 1–3 сут. существенно не отличалась от контрольной группы (табл. 2). На фоне введения D-Ala-GHK и GHK-D-Ala заживление в равной степени ускорялось, но не достигало статистически значимых различий. За период 3–7 сут. пептид GHK в дозе 0,5 мкг/кг повышал скорость заживления в 2,7 раза (z = 2,44, p = 0,015), а в дозе 1,5 мкг/кг — в 1,4 раза (z = 2,68, p = 0,007). Однако на фоне введения GHK-D-Ala, напротив, отмечалась тенденция к снижению данного показателя без достижения достоверно значимого уровня. Применение D-Ala-GHK сопровождалось разнонаправленными недостоверными изменениями в подопытных группах. На заключительном этапе эксперимента (7–10 сут.) на фоне введения GHK-D-Ala отмечено значительное ускорение заживления раны. Так, в дозе 0,5 мкг/кг пептид увеличивал данный процесс в 4,7 раза (z = 2,57, p = 0,001) и в 5,3 раза в дозе 1,5 мкг/кг (z = 3,09, p = 0,0002). При этом существенных изменений скорости заживления после введения GHK и D-Ala-GHK не наблюдалось.
Таблица 2. Динамика скорости заживления раны (n = 10) при применении пептидов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala, M ± SD/Me [Q1; Q3], %
Группы | Срок | ||
1–3 сутки | 3–7 сутки | 7–10 сутки | |
Контроль | 6,43 ± 8,04 | 5,85 [-3,12; 8,19] | 3,68 ± 8,15 |
GHK 0,5 мкг/кг | 7,52 ± 12,66 | -5,10 ± 14,53 | |
GHK 1,5 мкг/кг | 7,85 ± 7,27 | 2,83 ± 10,81 | |
D-Ala-GHK 0,5 мкг/кг | 14,64 ± 5,91 | -5,34 ± 12,78 | |
D-Ala-GHK 1,5 мкг/кг | 14,89 ± 7,91 | 4,54 [-1,91; 7,56] | 5,62 ± 6,82 |
GHK-D-Ala 0,5 мкг/кг | 15,89 ± 9,61 | 3,90 [-5,54; 9,74] | 17,24 ± 8,86* |
GHK-D-Ala 1,5 мкг/кг | 15,16 ± 9,70 | 1,56 [-1,43; 6,70] | 19,62 ± 7,63** |
Критерий Краскела–Уоллиса | H6,70 = 12,01, p = 0,0616 | H6,70 = 20,04, p = 0,0027 | H6,70 = 34,49, p = 0,00001 |
Примечания: * — p < 0,05; ** — p < 0,01; *** — p < 0,001 при сравнении с контрольной группой (по апостериорному тесту Данна)
Установленное повышение скорости заживления раны при введении GHK-D-Ala проявилось и в клинических показателях (табл. 3). Так, в обеих использованных дозах пептид способствовал наиболее раннему среди всех подопытных групп исчезновению перифокального отека, очищению раны, появлению грануляций и началу краевой эпителизации. Эффекты GHK и D-Ala-GHK при этом были менее выраженными и между ними не отмечалось существенных различий. Следует отметить, что при использовании всех пептидов изменения сроков проявления клинических показателей заживления раны имели достоверный характер.
Таблица 3. Динамика клинических показателей заживления раны (n = 10) при применении пептидов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala, M ± SD/Me [Q1; Q3]
Показатели Группы | Исчезновение перифокального отека, сутки | Очищение раны, сутки | Появление грануляций, сутки | Начало краевой эпителизации, сутки |
Контроль | 7 [7; 8] | 9 [8; 9] | ||
GHK 0,5 мкг/кг | 6 [5; 6]*** | 6 [6; 6]*** | 5 [5; 5]*** | 5 [5; 5]*** |
GHK 1,5 мкг/кг | 6 [6; 6]*** | 5 [5; 6]** | 6 [5; 6]** | |
D-Ala-GHK 0,5 мкг/кг | 6 [6; 7]* | 7 [6; 7]* | 5,50 [5; 6]* | 6 [5; 6]** |
D-Ala-GHK 1,5 мкг/кг | 6 [6; 6]** | 6 [6; 7]** | 5 [5; 6]** | 6 [5; 6]** |
GHK-D-Ala 0,5 мкг/кг | 5 [4; 5]*** | 4 [3; 4]*** | ||
GHK-D-Ala 1,5 мкг/кг | 4 [4; 5]*** | 4 [3; 4]*** | 5 [4; 5]*** | |
Критерий Краскела–Уоллиса | H6,70 = 56,85, p = 0,00001 | H6,70 = 49,93, p = 0,00001 | H6,70 = 56,97, p = 0,00001 | H6,70 = 50,96, p = 0,00001 |
Примечания: * — p < 0,05; ** — p < 0,01; *** — p < 0,001 при сравнении с контрольной группой (по апостериорному тесту Данна)
Известно, что важную роль в процессе заживления инфицированной раны играют показатели микробной обсемененности. Как видно из таблицы 4, на 3 сут. данный показатель имел близкие значения во всех группах животных. Однако на 7 сут. его значения достоверно снижались после введения как GHK, так и его аналогов. При этом наибольшее уменьшение микробной обсемененности (32%, z = 2,64, p = 0,0017) наблюдалось на фоне применения GHK-D-Ala в дозе 0,5 мкг/кг. Подобный характер изменений данного показателя, но при еще большей выраженности, сохранился на 10 сут. эксперимента. Так, наибольшее уменьшение микробной обсемененности (37%, z = 2,77, p = 0,0011) также наблюдалось на фоне применения GHK-D-Ala в дозе 0,5 мкг/кг, а наименее выраженный эффект отмечен после введения GHK в аналогичной дозе (8%, z = 1,56, p = 0,042).
Таблица 4. Показатели микробной обсемененности раны (n = 10) при применении пептидов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala, M ± SD/Me [Q1; Q3], lgКОЕ/г аутоптата
Группы | Срок | ||
3 сутки | 7 сутки | 10 сутки | |
Контроль | 5,98 ± 5,06 | ||
GHK 0,5 мкг/кг | 5,83 ± 5,23*** | ||
GHK 1,5 мкг/кг | 5,33 ± 4,46*** | ||
D-Ala-GHK 0,5 мкг/кг | 5,44 ± 4,79*** | ||
D-Ala-GHK 1,5 мкг/кг | 5,29 ± 4,24*** | ||
GHK-D-Ala 0,5 мкг/кг | 4,08 ± 3,45*** | ||
GHK-D-Ala 1,5 мкг/кг | 5,81 ± 4,94*** | ||
Критерий Краскела–Уоллиса | H6,70 = 2,78, p = 0,8355 | H6,70 = 12,47, p = 0,032 | H6,70 = 56,97, p = 0,00001 |
Примечания: * — p < 0,05; *** — p < 0,001 при сравнении с контрольной группой (по апостериорному тесту Данна); КОЕ — колониеобразующая единица
ОБСУЖДЕНИЕ
Таким образом, GHK и его структурные аналоги D-Ala-GHK и GHK-D-Ala способствовали ускорению заживления раны и снижению ее бактериальной обсемененности. Следует отметить, что полученные данные согласуются с результатами наших предыдущих исследований и их сопоставление в значительной мере способствует выяснению механизмов выявленных эффектов. Известно, что двухвалентные катионы меди необходимы для образования гидроксильных радикалов, являющихся важным компонентом в кислородзависимых бактерицидных механизмах фагоцитирующих клеток. Полнота очищения раны от некротизированных элементов и микробов является основным условием эффективности репаративных процессов. Однако повышение образования активных форм кислорода, являющихся важными факторами развития вторичной альтерации в очаге воспаления, может сопровождаться высокой активацией перекисного окисления липидов и увеличением уровней малонового диальдегида и ацилгидроперекисей. При этом динамика изменения активности данных процессов и их соотношение могут иметь достаточно сложный характер [11].
GHK при взаимодействии с ионами меди образует комплекс GHK-Cu, который активирует процессы пролиферации при раневых процессах в коже и положительный хемотаксис макрофагов в область повреждения [14–16]. Ранее нами на аналогичной экспериментальной модели кожной раны в те же сроки наблюдения было показано, что GHK и GHK-D-Ala снижали число гранулоцитов и лимфоцитов и повышали число клеток фибробластического ряда, макрофагов и клеточный индекс при большей активности GHK-D-Ala [9]. Динамика данных морфометрических показателей, полученных при гистологическом изучении биоптата раны, могла находиться в основе изменений планиметрических показателей, установленных в настоящей работе. Раннее и более выраженное, чем в контрольной группе, снижение бактериальной обсемененности раны могло развиваться за счет более ранней активации процессов свободнорадикального окисления в фагоцитирующих клетках [10]. Вероятно, быстрое уменьшение данного показателя явилось причиной снижения на поздних сроках наблюдения ряда показателей фагоцитарной активности, отмеченных ранее [10], вследствие полного очищения раны, что также способствовало положительной динамике интегративных планиметрических показателей заживления раны.
При этом достижение данного эффекта возможно и за счет антибактериального действия GHK-Cu2+. В частности, такое действие показано при местном применении данных комплексов в виде наночастиц [17]. При этом в структуре молекулы GHK-Cu2+ остается свободным С-конец [9, 16], что делает возможным присоединение D-Ala.
Повышение эффективности GHK после его структурной модификации с применением D-Ala может быть обусловлено не только повышением устойчивости к действию протеаз, но и за счет действия образующихся при деградации пептидной молекулы аминокислот. В частности, D-Ala поддерживает потенциал митохондриальной мембраны и препятствует образованию активных форм кислорода, повреждающих клеточные структуры и нуклеиновые кислоты [18–20].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании полученных данных можно заключить, что в условиях инфицированной кожной раны применение пептида GHK и его структурных аналогов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala ускоряет ее заживление на фоне снижения бактериальной обсемененности. При этом наиболее выраженные изменения данных показателей отмечались после введения пептида GHK-D-Ala, что указывает на важное значение защиты молекулы GHK от действия карбоксипептидаз.
Перспективным продолжением исследований в данном направлении может являться разработка местного средства для стимуляции процессов регенерации в ране с антибактериальным действием на основе комплекса пептида GHK-D-Ala и Cu2+ с его использованием в виде наночастиц.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Финансирование. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов: Рахметова К. К. — обработка материала, написание текста; Бобынцев И. И. — концепция и дизайн исследования, общее руководство, редактирование; Жиляева Л. В. — дизайн исследования, редактирование; Бежин А. И. — концепция и дизайн исследования, общее руководство; Ворвуль А. О. — обработка материала, написание текста. Авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Об авторах
Камила Камильджановна Рахметова
Курский государственный медицинский университет
Email: muminovak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5511-5962
SPIN-код: 5852-8840
Россия, Курск
Игорь Иванович Бобынцев
Курский государственный медицинский университет
Email: bobig@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7745-2599
SPIN-код: 3947-0114
д.м.н., профессор
Россия, КурскЛюдмила Владимировна Жиляева
Курский государственный медицинский университет
Email: zhiljaevalv@kursksmu.net
ORCID iD: 0000-0003-0390-4155
SPIN-код: 1726-8119
к.м.н.
Россия, КурскАлександр Иванович Бежин
Курский государственный медицинский университет
Email: bezhinai@kursksmu.net
ORCID iD: 0000-0003-3776-9449
SPIN-код: 1250-5549
д.м.н. профессор
Россия, КурскАнтон Олегович Ворвуль
Курский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: vorvul1996@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1529-6014
SPIN-код: 8398-9376
к.м.н.
Россия, КурскСписок литературы
- Власова Т.И., Арсентьева Е.В., Спирина М.А., и др. Сигнальные пути и молекулярные маркеры эпидермальных стволовых клеток в процессе регенерации кожи // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2022. Т. 66, № 2. С. 91–101. doi: 10.25557/0031-2991.2022.02.91-101
- Wynn T.A., Vannella K.M. Macrophages in Tissue Repair, Regeneration, and Fibrosis // Immunity. 2016. Vol. 44, No. 3. P. 450–462. doi: 10.1016/j.immuni.2016.02.015
- Башкина О.А., Самотруева М.А., Ажикова А.К., и др. Нейроиммуноэндокринная регуляция физиологических и патофизиологических процессов в коже // Медицинская иммунология. 2019. Т. 21, № 5. С. 807–820. doi: 10.15789/1563-0625-2019-5-807-820
- Макаревич П.И., Ефименко А.Ю., Ткачук В.А. Биохимическая регуляция регенеративных процессов факторами роста и цитокинами: основные механизмы и значимость для регенеративной медицины // Биохимия. 2020. Т. 85, № 1. С. 15–33. doi: 10.31857/S0320972520010029
- Хавинсон В.Х. Лекарственные пептидные препараты: прошлое, настоящее, будущее // Клиническая медицина. 2020. Т. 98, № 3. С. 165–177. doi: 10.30629/0023-2149-2020-98-3-165-177
- 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. Vol. 19, No. 7. P. 1987. doi: 10.3390/ijms19071987
- Pickart L., Vasquez–Soltero J.M., Margolina A. GHK Peptide as a Natural Modulator of Multiple Cellular Pathways in Skin Regeneration // Biomed. Res. Int. 2015. Vol. 2015. P. 648108. doi: 10.1155/2015/648108
- Pickart L., Vasquez–Soltero J.M., 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. Vol. 2012. P. 324832. doi: 10.1155/2012/324832
- Рахметова К.К., Мишина Е.С., Ворвуль А.О., и др. Регенеративные эффекты пептидов Gly-His-Lys и Gly-His-Lys-D-Ala при кожной инфицированной ране // Вестник РГМУ. 2022. № 2. С. 62–68. doi: 10.24075/vrgmu.2022.014
- Рахметова К.К., Бобынцев И.И., Бежин А.И., и др. Эффекты пептида GHK и его структурных аналогов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala на состояние врожденного иммунитета и перекисного окисления липидов в условиях кожной раны // Человек и его здоровье. 2023. Т. 26, № 1. С. 33–44. doi: 10.21626/vestnik/2023-1/05
- Рисман Б.В., Зубарев П.Н. Современные методики оценки течения раневого процесса // Известия Российской Военно-медицинской академии. 2020. Т. 39, № 3. С. 74–81. doi: 10.17816/rmmar64988
- R Core Team. R: A language and environment for statistical computing [Интернет]. Доступно по: https://www.R-project.org/. Ссылка активна на 31.05.2023.
- 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. Vol. 25, No. 2. P. 270–278. doi: 10.1111/wrr.12520
- 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. Vol. 71, No. 6. P. 954–958.
- Pickart L., Vasquez–Soltero J.M., Margolina A. GHK-Cu may Prevent Oxidative Stress in Skin by Regulating Copper and Modifying Expression of Numerous Antioxidant Genes // Cosmetics. 2015. Vol. 2, No. 3. P. 236–247. doi: 10.3390/cosmetics2030236
- 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. Vol. 36, No. 4. P. 1800420. doi: 10.1002/ppsc.201800420
- Iwata Y., Nakade Y., Kitajima S., et al. Protective effect of d-alanine against acute kidney injury // Am. J. Physiol. Renal Physiol. 2022. Vol. 322, No. 6. P. F667–F679. doi: 10.1152/ajprenal.00198.2021
- Shi Y., Hussain Z., Zhao Y. Promising Application of D-Amino Acids toward Clinical Therapy // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, No. 18. P. 10794. doi: 10.3390/ijms231810794
- Lee C.J., Qiu T.A., Sweedler J.V. D-Alanine: Distribution, origin, physiological relevance, and implications in disease // Biochim. Biophys. Acta Proteins Proteom. 2020. Vol. 1868, No. 11. P. 140482. doi: 10.1016/j.bbapap.2020.140482
Дополнительные файлы
