Антиоксидантное действие карнозина и карнозиновых динитрозильных комплексов железа в условиях, моделирующих перекисное окисление биомолекул

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Проведено исследование общей антиоксидантной активности карнозина и карнозиновых динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ). В качестве экспериментальной модели использовали систему, содержащую метмиоглобин (metMb) или гемин в сочетании с гидропероксидом трет-бутила (t-BOOH). С помощью метода люминол-зависимой хемилюминесценции было показано, что карнозин и карнозиновые ДНКЖ эффективно снижали уровень прооксидантов, образующихся при взаимодействии гемовых групп с t-BOOH. Кроме того, карнозин и карнозиновые ДНКЖ ингибировали образование диеновых конъюгатов, возникающих в ходе окисления арахидоновой кислоты в системе metMb―t-BOOH. В используемых реакционных системах антиоксидантное действие карнозиновых ДНКЖ было выше, чем у карнозина. Антиоксидантный эффект карнозина также зависел от присутствия ионов двухвалентного железа, добавленных в концентрации, эквивалентной их содержанию в ДНКЖ. Полученные результаты показали, что включение карнозина в качестве лигандов в нитрозильные комплексы железа усиливало его антиоксидантные свойства.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. И. Насыбуллина

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: aftopunov@yandex.ru

Институт биохимии им. А.Н. Баха

Россия, Москва, 119071

О. В. Космачевская

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: aftopunov@yandex.ru

Институт биохимии им. А.Н. Баха

Россия, Москва, 119071

К. Б. Шумаев

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: aftopunov@yandex.ru

Институт биохимии им. А.Н. Баха

Россия, Москва, 119071

А. Ф. Топунов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: aftopunov@yandex.ru

Институт биохимии им. А.Н. Баха

Россия, Москва, 119071

Список литературы

  1. Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. // Physiol. Rev. 2013. V. 93. P. 1803–1845.
  2. Ihara H., Kakihana Y., Yamakage A., Kai K., Shibata T., Nishida M., Yamada K.I., Uchida K. // J. Biol. Chem. 2019. V. 294. P. 1279–1289.
  3. Caruso G., Pietro L.D., Cardaci V., Maugeri S., Caraci F. // Curr. Res. Pharmacol. Drug Discov. 2023. V. 4. e100153. https://doi.org/10.1016/j.crphar.2023.100153
  4. Abe H. // Biochemistry (Moscow). 2000. V. 65. № 7. P. 757–765.
  5. De Marchis S., Modena C., Peretto P., Migheli A., Margolis F.L., Fasolo A. // Biochemistry (Moscow). 2000. V. 65. № 7. P. 824–833.
  6. Berezhnoy D.S., Stvolinsky S.L., Lopachev A.V., Devyatov A.A., Lopacheva O.M., Kulikova O.I. et al. // Amino Acids. 2019. V. 51. № 1. P. 139–150.
  7. Ikeda T., Kimura K., Hama T., Tamaki N. // J. Biol. Chem. 1980. V. 87. P. 179–185.
  8. Abdelkader H., Longman M., Alany R.G., Pierscionek B. // Oxid. Med. Cell. Longev. 2016. V. 2016. e3240261. https://doi.org/10.1155/2016/3240261
  9. Malathy D., Anusha D., Karthika K., Punnagai K. // J. Clin. Diagn. Res. 2023. V. 17. № 7. P. FC01–FC05.
  10. Klebanov G.I., Teselkin Yu.O., Babenkova I.V., Lyubitsky O.B., Rebrova O.Yu., Boldyrev A.A., Vladimirov Yu.A. // Membr. Cell Biol. 1998. V. 12. № 1. P. 89–99.
  11. Decker E.A., Livisay S.A., Zhou S. // Biochemistry (Moscow). 2000. V. 65. № 7. P. 766–770.
  12. Banerjee S., Poddar M.K. // Archives of Gerontology and Geriatrics. 2020. V. 91. e104239. https://doi.org/10.1016/j.archger.2020.104239
  13. Babizhayev M.A., Yegorov Y.E. // Recent. Pat. Drug. Deliv. Formul. 2015. V. 9. № 1. P. 1–64.
  14. Menini S., Iacobini C., Fantauzzi C.B., Pugliese G. // Curr. Med. Chem. 2020. V. 27. № 11. P. 1744–1763.
  15. Solana-Manrique C., Sanz F.J., Martínez-Carrión G., Paricio N. // Antioxidants. 2022. V. 11. № 5. e848. https://doi.org/10.3390/antiox11050848
  16. Tabakman R., Lazarovici P., Kohen R. // J. Neurosci. Res. 2002. V. 68. P. 463–469.
  17. Kosmachevskaya O.V., Novikova N.N., Yakunin S.N., Topunov A.F. // Biochemistry (Moscow). 2024. V. 89. Suppl. 1. P. S180–S204.
  18. Berdaweel I.A., Monroe T.B., Alowaisi A.A., Mahoney J.C., Liang I.-C., Berns K.A., et al. // Front. Pharmacol. 2024. V. 14. e1275388. https://doi.org/10.3389/fphar.2023.1275388
  19. Maugeri S., Sibbitts J., Privitera A., Cardaci V., Di Pietro L., Leggio L. et al. // Cells. 2023. V. 12. № 22. e2592. https://doi.org/10.3390/cells12222592
  20. Bellia F., Amorini A.M., La Mendola D., Vecchio G., Tavazzi B., Giardina B., et al. // Eur. J. Med. Chem. 2008. V. 43. № 2. P. 373–380.
  21. Bellia F., Lanza V., Naletova I., Tomasello B., Ciaffaglione V., Greco V. et al. // Antioxidants. 2023. V. 12. № 8. e1632. https://doi.org/10.3390/antiox12081632
  22. Bertinaria M., Rolando B., Giorgis M., Montanaro G., Marini E., Collino M., Benetti E., Daniele P.G., Fruttero R., Gasco A. // Eur. J. Med. Chem. 2012. V. 54. P. 103–112.
  23. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Gromov S.V., Novikov A.A., Topunov A.F. // J. Biol. Inorg. Chem. 2017. V. 22. № 1. P. 153–160.
  24. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Ruuge E.K., Кalenikova E.I., Topunov A.F. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 24. e17236. https://doi.org/10.3390/ijms242417236
  25. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Timoshin A.A., Vanin A.F., Topunov A.F. // Methods Enzymol. 2008. V. 436. P. 445–461.
  26. Kagan V.E., Kozlov A.V., Tyurina Y.Y., Shvedova A.A., Yalowich J.C. // Antioxid. Redox Signal. 2001. V. 3. № 2. P. 189–202.
  27. Reeder B.J., Svistunenko D.A., Cooper C.E., Wilson M.T. // Antioxid. Redox Signal. 2004. V. 6. № 6. P. 954–966.
  28. Wilson M.T., Reeder B.J. // Molecular Aspects of Medicine. 2022. V. 84. e101045. https://doi.org/10.1016/j.mam.2021.101045
  29. Mihaljević B., Ražmem D. // Radiation Physics and Chemistry. 2003. V. 67. № 3–4. P. 269–274.
  30. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В. // Успехи биологической химии. 2009. Т. 49. С. 341–388.
  31. Kang J.H., Kim K.S., Choi S.Y., Kwon H.Y., Won M.H., Kang T.C. // Mol. Cells. 2002. V. 13. № 3. P. 498–502.
  32. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Grachev D.I., Timoshin A.A., Topunov A.F., Lankin V.Z., Ruuge E.K. // Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2021. V. 15. № 4. P. 313–319.
  33. Tamba M., Torreggiani A. // Int. J. Radiat. Biol. 1999. V. 75. P. 1177–1188.
  34. Nicoletti V.G., Santoro A.M., Grasso G., Vagliasindi L.I., Giuffrida M.L., Cuppari C., et al. // J. Neurosci. Res. 2007. V. 85. № 10. P. 2239–2245.
  35. Fontana M., Pinnen F., Lucente G., Pecci L. // Cell. Mol. Life Sci. 2002. V. 59. № 3. P. 546–551.
  36. Pattison D.I., Davies M.J. // Biochemistry. 2006. V. 45. № 26. P. 8152–8162.
  37. Kasamatsu S., Komae S., Matsukura K., Kakihana Y., Uchida K., Ihara H. // Antioxidants. 2021. V. 10. № 9. e1434. https://doi.org/10.3390/antiox10091434
  38. Mozdzan M., Szemraj J., Rysz J., Nowak D. // Basic Clin. Pharmacol Toxicol. 2005. Т. 96. № 5. P. 352–360.
  39. Peiretti G., Medana C., Visentin S., Giancotti V., Zunino V., Meineri G. // Food Chemistry. 2011. V. 126. № 4. P. 1939–1947.
  40. Gorbunov N.V., Tyurina Y.Y., Salama G., Day B.W., Claycamp H.G., Argyros G., Elsayed N.M., Kagan V.E. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998. V. 244. № 3. P. 647–651.
  41. Hummel S.G., Fischer A.J., Martin S.M., Schafer F.Q., Buettner G.R. // Free Radic. Biol. Med. 2006. V. 40. № 3. P. 501–506.
  42. Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Shumaev K.B., Novikova N.N., Topunov A.F. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 24. e13649. https://doi.org/10.3390/ijms222413649
  43. Shoman M.E., Aly O.M. // Oxid. Med. Cell. Longev. 2016. V. 2016. e4018417. https://doi.org/10.1155/2016/4018417
  44. Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Pugachenko I.S., Novikova N.N., Topunov A.F. // Antioxidants. 2022. V. 11. № 10. e2007. https://doi.org/10.3390/antiox11102007
  45. Tseng Y.-T., Chen C.-H., Lin J.-Y., Li B.-H., Lu Y.-H., Lin C.-H., et al.. // Chem. Eur. J. 2015. V. 21. P. 17570–17573.
  46. Lu S., Chiou T.-W., Li W.-L., Wang C.-C., Wang Y.-M. et al. // Inorg. Chem. 2020. V. 59. № 12 P. 8308–8319.
  47. Uchida K. // Amino Acids. 2003. V. 25. P. 249–257.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Превращение ДНКЖ с фосфатными лигандами в карнозиновые ДНКЖ: а – схема образования карнозиновых ДНКЖ при замещении фосфатных лигандов комплексов карнозином; б – спектры ЭПР фосфатных (1) и карнозиновых (2) ДНКЖ.

Скачать (187KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние карнозина, карнозиновых ДНКЖ и Fe2+ на кинетику (а, б) и светосумму (в, г) люминол-зависимой хемилюминесценции (%). За 100% принята светосумма в контрольном образце. Контроль – реакционная смесь без добавок (1), с добавлением: FeSO4 (2), карнозина (3), карнозина + FeSO4 (4), карнозиновых ДНКЖ (5).

Скачать (245KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние карнозина, карнозиновых ДНКЖ и ионов Fe2+ на кинетику люминол-зависимой хемилюминесценции (отн. ед.) в системе гемин ― t-BOOH при различных концентрациях связанного в комплексах карнозина 0.1 (а) или 1 мМ (б). 1 – контроль, реакционная смесь без добавок; 2 – (1) + FeSO4; 3 – (1) + карнозин; 4 – (1) + карнозин+ + FeSO4; 5 – (1) + карнозиновые ДНКЖ.

Скачать (167KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема реакций свободнорадикального перекисного окисления арахидоновой кислоты в системе metMb―t-BOOH.

Скачать (254KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Образование диеновых конъюгатов в ходе окисления арахидоновой кислоты (3.3 мМ) в системе metMb― t-BOOH: а – влияние различных концентраций карнозина (1), карнозина + Fe2+ (2) и карнозиновых ДНКЖ (3) на уровень диеновых конъюгатов, образовавшихся за 80 мин реакции (за 100 % принимали уровень в контроле); б – кинетики накопления диеновых конъюгатов в смеси с карнозином, карнозиновыми ДНКЖ и Fe2+; контроль, смесь без добавок (1), с добавлением: карнозина (2), FeSO4 (3), карнозиновых ДНКЖ (4).

Скачать (198KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Начальная скорость образования диеновых конъюгатов (ед./мин) в ходе окисления арахидоновой кислоты в системе metMb ― t-BOOH. Контроль, реакционная смесь без добавок (1), с добавлением: FeSO4 (2), карнозина (3), карнозина + FeSO4 (4), карнозиновых ДНКЖ (5).

Скачать (217KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024