CC BY
59
23. Swanson E. A, Izatt J. A. et al. In vivo retinal imaging by optical coherence tomography // Opt. lett. - 1993. - № 18. -P. 1864-1866.
24. Toru baba at al severe olfactory dysfunction is a prodromal symptom of dementia associated with PD: a 3 year longitudinal study // Brain a jour of neur. - 2012. Jan. - P. 161-169.
25. Хiang Gao, Honglei Chen et al. Erectile function and risk of parkinsons disease // Am. j. epidemiol. - 2007. - Dec. № 166 (12). - Р. 1446-1450.
26. Wu Y., Le W, Jankovic J. Preclinical biomarkers of parkinson disease // Arch. neurol. - 2011. - № 68. - Р. 22-30.
Поступила 17.03.2015
В. И. ЯКУШЕВ, В. В. ГУРЕЕВ, M. В. ПОКРОВСКИИ, М. В. КОРОКИН, О. С. ГУДЫРЕВ, Т. Г. ПОКРОВСКАЯ, Е. А. БЕСХМЕЛЬНИЦЫНА, А. с. ПИТВИНОВА, В. В. ЕЛАГИН
зндотелиопротективная и кардиопротективная активность селективного ингибитора аргиназы ii в эксперименте
Кафедра фармакологии ФГАОУВПО «Белгородский государственный национальный
исследовательский университет»,
Россия 308014, г. Белгород, ул. Победы, 85; тел. (4722) 30-13-73. E-mail: vladi-yakus@yandex.ru
Исследована эндотелиопротективная и кардиопротективная активность селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C, на модели L-NAME-индуцированного дефиците оксида азота в эксперименте. Результаты исследований доказывают наличие у селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C, дозозависимой эндотелиопротективной и кардиопротективной активности, выраженность которой усиливается с увеличением дозы.
Ключевые слова: эндотелиальная дисфункция, селективный ингибитор аргиназы II, оксид азота, L-NAME.
V. I. YAKUSHEV, V. V. GUREEV, M. V. POKROVSKII, M. V. KOROKIN, O. S. GUDYREV, T. G. POKROVSKAYA, Е. А. BESKHMELNITSYNA, A. S. LITVINOVA, V. V. ELAGIN
ENDOTHELIOPROTECTIVE AND CARDIOPROTECTIVE ACTIVITY OF SELECTIVE ARGINASE II INHIBITOR
Department of pharmacology Belgorod state national research university, Russia, 308014, Belgorod, street Victory, 85; tel. (4722) 30-13-73. E-mail: vladi-yakus@yandex.ru
They researched endothelioprotective and cardioprotective activity of arginase II selective inhibitor (substance code ZB49-0010C) in model of L-NAME-induced deficit of nitric oxide. The results of studies of arginase II selective inhibitor (substance code ZB49-0010C) show the presence dose- dependent endothelioprotective and cardioprotective activity, the severity of which sincreases with increasing dose.
Key words: endothelial dysfunction, arginase II selective inhibitor, nitric oxide, L-NAME.
Введение
На сегодняшний день смертность от заболеваний сердечно-сосудистой системы занимает лидирующие позиции в развитых странах мира. Основным предиктором данной группы заболеваний выступает эндотелиальная дисфункция, которая проявляется нарушением релаксационных, анти-агрегационных и ряда других свойств сосудистого эндотелия [1, 2, 4, 5, 6]. Ключевым звеном патогенеза эндотелиальной дисфункции выступает дефицит эндогенного оксида азота. Оксид азота (N0) - это ведущий гуморальный фактор релаксации сосудов, вырабатываемый эндотелием [3,
7, 9, 10]. В организме человека и животных оксид азота синтезируется из аминокислоты L-аргинина под действием фермента эндотелиальной N0-синтазы (e-N0S). При этом фермент аргиназа II катализирует процесс перехода L-аргинина в L-орнитин, что приводит к уменьшению содержания субстрата для синтеза оксида азота. Именно поэтому селективная блокада фермента аргиназы II будет способствовать повышению содержания L-аргинина, что приведет к увеличению выработки оксида азота [11, 15]. В связи с этим целью нашего исследование явилось изучение эндотелиопротективной и кардиопротективной активности
селективного ингибитора фермента аргиназы II в широком диапазоне доз.
Материалы и методы
Опыты проводились на белых крысах-самцах линии Wistar массой 200-250 г. Для моделирования эндотелиальной дисфункции ^нитро^-арги-нин метиловый эфир ^^АМЕ) вводился внутри-брюшинно в дозе 25 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней. В эксперименте были использованы следующие группы животных: 1) интактные - внутри-желудочное введение 1%-ной крахмальной слизи раствора хлорида натрия в дозе 10 мл/кг в течение 7 суток (п=10); 2) контрольные - внутрибрюшинное введение L-NAME в дозе 25 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней (п=10); 3) селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество ZB49-0010C внут-рижелудочно в дозе 1 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней подряд; 4) селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество ZB49-0010C внутрижелу-дочно в дозе 5 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней подряд; 5) селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество ZB49-0010C внутрижелудочно в дозе 10 мг/кг 1 раз в сутки в течение 7 дней подряд. Селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество ZB49-0010C вводилось в течение 7 дней за 30 минут до введения L-NAME (п=10).
На 8-й день от начала эксперимента под наркозом (хлоралгидрат 300 мг/кг) вводили катетер в левую сонную артерию для регистрации показателей артериального давления (АД), болюсное введение фармакологических агентов осуществляли в бедренную вену. Показатели гемодинамики: систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД) и
частоту сердечных сокращений (ЧСС) - измеряли непрерывно посредством датчика TSD104A и аппаратно-программного комплекса МР150 производства «Biopac System, Inc.», США. Помимо измерения АД проводили ряд функциональных тестов с последующей оценкой изменения параметров гемодинамики (САД, ДАД, ЧСС) на эндо-телийзависимую вазодилатацию (ЭЗВД) и на эн-дотелийнезависимую вазодилатацию (ЭЗВД) [8].
Степень эндотелиальной дисфункции, а также эффективность ее коррекции у экспериментальных животных исследуемыми препаратами оценивали по расчетному коэффициенту эндотелиальной дисфункции (КЭД) [8].
Для оценки функциональных возможностей миокарда у животных, находящихся на управляемом дыхании, катетеризировали полость левого желудочка и проводили нагрузочные пробы на адрено-реактивность и нагрузку сопротивлением [8].
Уровень стабильных метаболитов NO (т. е. суммарную концентрацию нитратов и нитритов, NOx) определяли колориметрическим методом в плазме крови крыс.
Статистическую обработку результатов исследования проводили по общепринятым методам, рассчитывая средние значения показателей (М) и ошибку средней арифметической (±m). Достоверность различий между средними значениями определяли по непарному t-критерию Стьюдента.
Результаты исследования
Моделирование патологии с помощью блокады эндотелиальной NO-синтазы N-нитро^-аргинин метиловым эфиром (L-NAME) приводило к развитию артериальной гипертензии (САД - 190,3±6,7;
Таблица 1
Показатели артериального давления, коэффициента эндотелиальной дисфункции и концентрации стабильных метаболитов оксида азота (Total NOx) при моделировании и коррекции L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота селективным ингибитором фермента аргиназы II, веществом под шифром ZB49-0010C (n=10, M±m)
Группы животных САД, мм рт. ст. ДАД, мм рт. ст. КЭД, у. е. Total NOx, мкМ
Интактные 137,7±3,7 101,9±4,3 1,1±0,1 114,0±3,4
Получавшие 1_^АМЕ (25 мг/кг) 7 дней 190,3±6,7* 145,0±3,9* 5,4±0,6* 55,0±2,9*
Получавшие 1_^АМЕ + ZB49-0010C (1 мг/кг) 201,5±10,0* 151,3±4,9* 4,0±0,5** 75,2±3,6**
Получавшие 1_^АМЕ + ZB49-0010C (5 мг/кг) 174,1±5,9** 132,7±5,0** 3,3±0,5** 89,5±2,5**
Получавшие 1_^АМЕ + ZB49-0010C (10 мг/кг) 159,5±7,4** 129,0±5,8** 2,3±0,3** 100,8±3,0**
Примечание: САД - систолическое артериальное давление, ДАД - диастолическое артериальное давление, * - достоверное различие с группой интактных животных (р<0,05); ** - достоверное различие с группой животных, получавших L-NAME (р<0,05).
Таблица 2
Влияние селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C на функциональные возможности миокарда при проведении нагрузочных проб на фоне моделирования L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота (M±m, п=10)
Группа животных Адренореактивность (мм рт. ст.) Исчерпание миокардиального резерва(%)
Интактные 199,2 ± 8,3 83,6 ± 4,3
Получавшие 1_-ЫАМЕ (25 мг/кг) 7 дней 247,3 ± 4,8* 66,0 ± 4,6 *
Получавшие ЫМАМЕ + ZB49-0010C (1 мг/кг) 239,1±10,0 73,7 ± 7,4 **
Получавшие ЫМАМЕ + ZB49-0010C (5 мг/кг) 195,5,±12,0** 82,0 ± 7,8 **
Получавшие ЫМАМЕ + ZB49-0010C (10 мг/кг) 183,0±8,3** 89,7±7,6**
Примечание: * - достоверное различие с группой интактных животных (р<0,05); ** - достоверное различие с контрольной группой (р<0,05).
ДАД - 145,0± 3,9 мм рт. ст.). Тогда, как у интактных животных значения САД и ДАД находились в пределах физиологической нормы. Влияние селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C на исходные показатели артериального давления, коэффициента эндотелиальной дисфункции и концентрацию стабильных метаболитов оксида азота (Total NOx) в плазме крови у наркотизированных крыс при моделировании L-NAME-индуцированной патологии представлено в таблице 2.
Обнаружено, что ежедневное введение селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C на фоне моделирования L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота предотвращает повышение КЭД и снижение концентрации стабильных метаболитов оксида азота. При этом данные эффекты носили дозозависимый характер. Так, в дозе 10 мг/кг селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество под шифром ZB49-0010C, наиболее выраженно предотвращал повышение КЭД и снижение концентрации стабильных метаболитов оксида азота на фоне моделирования L-NAME-индуцированной эндотелиальной дисфункции, тогда как в дозе 1 мг/кг воздействие на данные показатели было незначительным, а в дозе 5 мг/кг эффективность была промежуточной между дозой 1 и 10 мг/кг (табл. 1). Также установлено, что селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество под шифром ZB49-0010C предотвращает повышение АД, причем в дозе 10 мг/кг наиболее выраженно, тогда как в дозе 1 мг/кг не оказывает влияния на данный показатель.
Для оценки влияния селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром
ZB49-0010C на функциональные показатели сократимости миокарда левого желудочка на фоне моделирования L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота проводились пробы на адрено-реактивность и нагрузку сопротивлением, результаты которых представлены в таблице 2.
Проба на адренореактивность характеризовалась выраженным повышением абсолютных значений ЛЖД в группе животных, получавших L-NAME, в сравнении с группой интактных животных. При этом ежедневное введение селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C на фоне моделирования L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота предотвращало повышение адренореактивности, причем наиболее выраженно в дозе 10 мг/кг, тогда как в дозе 1 мг/кг не отмечено статистически достоверных отличий по сравнению с контрольной группой.
При проведении пробы на нагрузку сопротивлением установлено, что введение селективного ингибитора фермента аргиназы II, вещества под шифром ZB49-0010C предотвращало падение сократимости миокарда левого желудочка от 5-й до 25-й секунды пережатия восходящей аорты. При этом влияние носило дозозависимый характер. Так, в дозе 10 мг/кг отмечалось наиболее выраженное предотвращение падения миокарди-ального резерва, тогда как в дозе 1 мг/кг влияние на сократительную активность миокарда было минимальным.
Обсуждение
Таким образом, проведенные исследования показали, что селективный ингибитор фермента аргиназы II, вещество под шифром ZB49-0010C
обладает выраженной дозозависимой эндотелио-протективной активностью, которая проявляется в предотвращении нарушений взаимоотношения эндотелиозависимой и эндотелионезависимой вазодилатации и улучшении NO-синтезирующей функции эндотелия на ADMA-подобной модели патологии. При этом данные эффекты наиболее выражены в дозе 10 мг/кг. Исследование влияния селективного ингибитора аргиназы II на сократимость миокарда выявило его выраженное дозоза-висимое кардиопротективное действие, которое проявлялось в уменьшении чувствительности миокарда к адреналину и сохранении миокардиаль-ного резерва при проведении пробы на нагрузку сопротивлением. При этом также данные эффекты были максимальны в дозе 10 мг/кг. Данные эффекты в первую очередь связаны с повышением биодоступности L-аргинина как основного субстрата для синтеза оксида азота за счет блокирования его биотрансформации аргиназой II.
Полученные данные полностью перекликаются с результатами, полученными другими авторами [12, 13, 14, 16], и свидетельствуют о перспективности создания лекарственных препаратов, подавляющих активность аргиназы II. Селективность исследуемого препарата делает его более предпочтительным, т. к. нет влияния на обмен мочевины [11, 15].
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабко А. В. Влияние сочетанного применения ингибитора аргиназы Ь-норвалина и фиксированной комбинации лозартана и гидрохлоротиазида в одной таблетке на эндотелиальную дисфункцию при экспериментальном моделировании ИЫАМЕ-индуцированного дефицита оксида азота / А. В. Бабко, М. В. Покровский, Е. Г. Терехова и др. // Кубанский научный медицинский вестник. - 2011. - № 4. -С. 24-28.
2. Бокарев И. Н. Артериальная гипертония - болезнь или фактор риска? // Клинич. медицина. - 2004. - № 9. -С. 69-71.
3. Покровская Т. Г. Использование Ь-аргинина в профилактике нарушений функции эндотелия в условиях инги-бирования эндотелиальной и индуцибельной ЫО-синтаз / Т. Г. Покровская, В. И. Кочкаров, М. В. Покровский и др. // Аллергология и иммунология. - 2008. - Т. 9. № 3. - С. 328.
4. Покровская Т. Г. Роль фармакологической коррекции метаболического пути Ь-аргинин/ЫО при моделировании дефицита оксида азота // Кубанский науч. мед. вестн. - 2008. -№ 4. - С. 122-125.
5. Покровская Т. Г. Эндотелиопротективное действие Ь аргинина при фармакологическом способе моделирования дефицита оксида азота / Т. Г. Покровская, В. И. Кочкаров, Л. М. Даниленко и др. // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. - 2006. - № 3 (23). Вып. 4. - С. 43-51.
6. Покровский М. В. Эндотелиопротективные эффекты L-аргинина при экспериментальном моделировании дефицита оксида азота / М. В. Покровский, Т. Г. Покровская, В. И. Кочкаров, Е. Б. Артюшкова // Эксперим. и клинич. фармакология. -2008. - Т. 71. № 2. - С. 29-31.
7. Покровский М. В. Методические подходы для количественной оценки развития эндотелиальной дисфункции при L-NAME-индуцированной модели дефицита оксида азота в эксперименте / М. В. Покровский, В. И. Кочкаров, Т. Г. Покровская и др. // Кубанский научный медицинский вестник. - Краснодар, 2006. - № 10. С. 72-77.
8. Солонин Д. Л. Роль оксида азота в регуляции растяжимости артериальных сосудов у нормо- и гипертензивных крыс / Д. Л. Солонин, А. В. Сыренский, М. М. Галагудза и др. // Артериальная гипертензия. - 2002. - № 6. - C. 57-64.
9. Цепелева С. А. Кардио- и эндотелиопротективные эффекты ингибитора аргиназы L-норвалина при моделировании L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота / С. А. Цепелева, М. В. Покровский, Т. Г. Покровская и др. // Кубанский научный медицинский вестник. - 2011. - № 4. - С. 185-187.
10. Якушев В. И. Аргиназа - новая мишень для фармакологической коррекции эндотелиальной дисфункции / В. И. Якушев, М. В. Покровский, М. В. Корокин и др. // Научные ведомости БелГУ. Сер. «Медицина. Фармация». - 2012. -№ 22 (141). Вып. 22/3. - С. 36-41.
11. Arginase inhibition mediates renal tissue protection in diabetic nephropathy by a nitric oxide synthase 3-dependent mechanism / H. You, T. Gao, T. K. Cooper (et al.) // Kidney int. -2013. - Vol. 84 (6). - P. 1189-1197. doi: 10. 1038/ki. 2013. 215.
12. Arginase inhibition improves endothelial function in patients with coronary artery disease and type 2 diabetes mellitus / A. Shemyakin, O. Kovamees, A. Rafnsson (et al.) // Circulation. -2012; vol. 126 (25). - P. 2943-2950. doi: 10. 1161/Circulationaha. 112. 140335.
13. Arginase II inhibition prevents nitrate tolerance / S. M. Khong, K. L. Andrews, N. N. Huynh (et al.) // Br. j. pharmacol. - 2012. - Vol. 166 (7). - P. 2015-2023. doi: 10. 1111/j. 14765381. 2012. 01876. x.
14. Bivalacqua T. Increased expression of arginase II in human diabetic corpus cavernosum in diabetic-associated erectile dysfunction / T. Bivalacqua, W. Hellstrom, P. Kadowitz et al. // Biochem biophys. res. commun. - 2001. - Vol. 283. -P. 923-927.
15. Effect of arginase inhibition on ischemia-reperfusion injury in patients with coronary artery disease with and without diabetes mellitus / O. Kovamees, A. Shemyakin, J. Pernow // PLoS one. - 2014. - Jul. 29. № 9 (7). - Р. 103- 260. doi: 10. 1371/ journal. pone. 0103260.
Исследование выполнено при поддержке гранта Президента РФ № МД-4711. 2015.7 и Министерства образования и науки РФ (соглашение № 14. 578.21.0012, уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57814X0012.
Поступила 23.04.2015
