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 Доступ платный или 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