Научная статья на тему 'БЕЛКИ МИТОХОНДРИЙ КАРДИОМИОЦИТОВ КАК МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ТАРГЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА V007'

БЕЛКИ МИТОХОНДРИЙ КАРДИОМИОЦИТОВ КАК МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ТАРГЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА V007 Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
79
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИТОХОНДРИИ / МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ БЕЛКИ / РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ / ПРЕПАРАТ V007 / ТАРГЕТНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кветной Игорь Моисеевич, Миронова Екатерина Сергеевна, Крылова Юлия Сергеевна, Зубарева Татьяна Станиславовна, Леонтьева Дарья Олеговна

Введение. Митохондрии являются одними из наиболее важных клеточных органелл, которые обеспечивают клетки энергией, принимают участие в клеточном обновлении и осуществлении эндогенных механизмов реализации клеточного иммунитета. Изучение структурно-функциональной организации митохондрий чрезвычайно важно и перспективно для разработки таргетных путей действия фармакологических препаратов при различной патологии и старении организма. Цель исследования. Изучить влияние препарата V007на экспрессию биомаркеров митохондрий в клетках миокарда старых крыс в условиях in vivo для выяснения возможного механизма его таргетного действия. Методы. Молекулярно-биологическими методами проведено изучение экспрессии ключевых митохондриальных белков: Tom70, Tom20, VDAC, DRP1, прохибитина, Parkin, PINK1 в миокарде крыс старого возраста в норме и при применении инновационного препарата V007. Результаты. Проведенное исследование позволило выявить, что V007является препаратом, регулирующим и нормализующим функции митохондрий. Детализированы представления о таргетном действии препарата V007 на молекулярном уровне, дополнительно верифицированы внутриклеточные и межтканевые сигнальные молекулы, которые могут явиться мишенями его фармакологического действия, что позволяет расширить показания и сферу его применения для профилактики и лечения социально-значимых заболеваний. Заключение. Проведенное исследование открывает широкие возможности для дальнейшего изучения препарата V007в качестве перспективного препарата общерегуляторного и геропротекторного действия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Кветной Игорь Моисеевич, Миронова Екатерина Сергеевна, Крылова Юлия Сергеевна, Зубарева Татьяна Станиславовна, Леонтьева Дарья Олеговна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MITOCHONDRIA PROTEINS OF CARDIOMYOCYTES AS MOLECULAR TARGETS OF THE PREPARATION V007

Introduction. Mitochondria are one of the most important cellular organelles that provide cells with energy, take part in cellular renewal and the implementation of endogenous mechanisms of cellular immunity. The study of the structural and functional organization of mitochondria is extremely important and promising for the development of targeted routes of action of pharmacological drugs in various pathologies and aging. The aim of the study. The aim was to study the effect of the V007 preparation on the expression of mitochondrial biomarkers in the myocardial cells of old rats in vivo to elucidate the possible mechanism of its targeted action. Methods. Molecular biological methods were used to study the expression of key mitochondrial proteins: Tom70, Tom20, VDAC, DRP1, prohibitin, Parkin, PINK1 in the myocardium of old rats in normal conditions and with the use of the innovative drug V007. Results. The study made it possible to reveal that V007 is a drug that regulates and normalizes the functions of mitochondria. The concept of the targeted action of V007at the molecular level has been detailed, intracellular and interstitial signaling molecules, which may be targets of its pharmacological action, have been additionally verified, which makes it possible to expand the indications and scope of its application for the prevention and treatment of socially significant diseases. Conclusion. This study opens up wide opportunities for further study of V007 as a promising drug with a general regulatory and geroprotective effect.

Текст научной работы на тему «БЕЛКИ МИТОХОНДРИЙ КАРДИОМИОЦИТОВ КАК МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ТАРГЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА V007»

© Коллектив авторов, 2021 https://doi.org/10.29296/24999490-2021-06-05

БЕЛКИ МИТОХОНДРИЙ КАРДИОМИОЦИТОВ КАК МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ТАРГЕТНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТА У007

И.М. Кветной1, 2, Е.С. Миронова1, 2, Ю.С. Крылова2, Т.С. Зубарева2, Д.О. Леонтьева2, В.О. Полякова2

1ООО «Ива фарм», Российская Федерация, 190121, Санкт-Петербург, Псковская ул., 17; 2ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ, Российская Федерация, 191036, Санкт-Петербург, Лиговский проспект, д. 2—4 Е-шаП: katerina.mironova@gerontology.ru

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Кветной Игорь Моисеевич — руководитель Центра молекулярной биомедицины ФГБУ«Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Профессор, доктор медицинских наук. Тел.: +7 (812) 77575-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-7302-5581

Миронова Екатерина Сергеевна — старший научный сотрудник Центра молекулярной биомедицины ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Кандидат биологических наук. Тел.: +7(999) 535-95-88. E-mail: katerina.mironova@gerontology.ru. ORCID: 0000-0001-8134-5104

Крылова Юлия Сергеевна — старший научный сотрудник Центра молекулярной биомедицины ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Кандидат медицинских наук. Тел.: +7 (812) 77575-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0002-8698-7904

Зубарева Татьяна Станиславовна — старший научный сотрудник Центра молекулярной биомедицины ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Кандидат биологических наук. Тел.: +7(812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-9518-2916

Леонтьева Дарья Олеговна — лаборант-исследователь Центра молекулярной биомедицины ФГБУ«Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Тел.: +7(812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-6981-2531

Полякова Виктория Олеговна — ведущий научный сотрудник Центра молекулярной биомедицины ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» Минздрава РФ. Профессор, доктор биологических наук. Тел.: +7(812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-8682-9909

Введение. Митохондрии являются одними из наиболее важных клеточных органелл, которые обеспечивают клетки энергией, принимают участие в клеточном обновлении и осуществлении эндогенных механизмов реализации клеточного иммунитета. Изучение структурно-функциональной организации митохондрий чрезвычайно важно и перспективно для разработки таргет-ных путей действия фармакологических препаратов при различной патологии и старении организма.

Цель исследования. Изучить влияние препарата V007на экспрессию биомаркеров митохондрий в клетках миокарда старых крыс в условиях in vivo для выяснения возможного механизма его таргетного действия.

Методы. Молекулярно-биологическими методами проведено изучение экспрессии ключевых митохондриальных белков: Tom70, Tom20, VDAC, DRP1, прохибитина, Parkin, PINK1 в миокарде крыс старого возраста в норме и при применении инновационного препарата V007.

Результаты. Проведенное исследование позволило выявить, что V007является препаратом, регулирующим и нормализующим функции митохондрий. Детализированы представления о таргетном действии препарата V007 на молекулярном уровне, дополнительно верифицированы внутриклеточные и межтканевые сигнальные молекулы, которые могут явиться мишенями его фармакологического действия, что позволяет расширить показания и сферу его применения для профилактики и лечения социально-значимых заболеваний.

Заключение. Проведенное исследование открывает широкие возможности для дальнейшего изучения препарата V007в качестве перспективного препарата общерегуляторного и геропротекторного действия.

Ключевые слова: митохондрии, митохондриальные белки, регуляция функций, препарат V007, таргетное действие

MITOCHONDRIA PROTEINS OFCARDIOMYOCYTES AS MOLECULAR TARGETS OF THE PREPARATION V007 I.M. Kvetnoy1,2, E.S. Mironova1,2, Y.S. Krylova2, T.S. Zubareva2, D.O. Leont'eva2, V.O. Polyakova2

1Iva Pharm LLC, Pskovskaya st., 17, St. Petersburg, 190121, Russian Federation;

2St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology of the Ministry of Health of the Russian Federation, Ligovsky prospect, 2—4, St. Petersburg, 191036, Russian Federation Е-mail: katerina.mironova@gerontology.ru

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Kvetnoy Igor Moiseevich — Head of the Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Professor, Doctor of Medical Sciences. Tel.: +7 (812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-7302-5581

Mironova Ekaterina Sergeevna — Senior Researcher, Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Ph. D. Tel.: +7 (999) 535-95-88. E-mail: katerina.mironova@ gerontology.ru. ORCID: 0000-0001-8134-5104

Krylova Yulia Sergeevna — Senior Researcher, Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Ph.D. Tel.: +7 (812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0002-8698-7904

Zubareva Tatiana Stanislavovna — Senior Researcher, Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Ph.D. Tel.: +7 (812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-9518-2916

Leontyeva Daria Olegovna — Research assistant, Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Tel.: +7 (812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 00000001-6981-2531

Polyakova Victoria Olegovna — Leading Research Fellow, Center of Molecular Biomedicine, St. Petersburg Research Institute of Phthisiopulmonology, Ministry of Health of the Russian Federation. Professor, Doctor of Biological Sciences. Tel.: +7 (812) 775-75-50. E-mail: info@spbniif.ru. ORCID: 0000-0001-8682-9909

Introduction. Mitochondria are one of the most important cellular organelles that provide cells with energy, take part in cellular renewal and the implementation of endogenous mechanisms of cellular immunity. The study of the structural and functional organization of mitochondria is extremely important and promising for the development of targeted routes of action of pharmacological drugs in various pathologies and aging.

The aim of the study. The aim was to study the effect of the V007preparation on the expression of mitochondrial biomarkers in the myocardial cells of old rats in vivo to elucidate the possible mechanism of its targeted action.

Methods. Molecular biological methods were used to study the expression of key mitochondrial proteins: Tom70, Tom20, VDAC, DRP1, prohibitin, Parkin, PINK1 in the myocardium of old rats in normal conditions and with the use of the innovative drug V007.

Results. The study made it possible to reveal that V007 is a drug that regulates and normalizes the functions of mitochondria. The concept of the targeted action of V007at the molecular level has been detailed, intracellular and interstitial signaling molecules, which may be targets of its pharmacological action, have been additionally verified, which makes it possible to expand the indications and scope of its application for the prevention and treatment of socially significant diseases.

Conclusion. This study opens up wide opportunities for further study of V007 as a promising drug with a general regulatory and geroprotective effect.

Key words: mitochondria, mitochondrial proteins, regulation of functions, drug V007, targeted action

ВВЕДЕНИЕ

Митохондрии являются одними из наиболее важных клеточных органелл, которые по современным представлениям, кроме основной своей функции — выработки и обеспечения клетки энергией, также принимают участие в клеточном обновлении и осуществлении эндогенных механизмов реализации клеточного иммунитета. Митохондрии являются активными клеточными органеллами, структуры которых (в частности, мембрана) экспрессируют большое количество сигнальных молекул, выполняющих важную регуляторную роль в их активном функционировании [1—3].

В связи с этим изучение структурно-функциональной организации митохондрий чрезвычайно важно и перспективно для разработки таргетных путей действия фармакологических препаратов при различной патологии и старении организма.

Препарат ^07 относится к лекарственным средствам фармакотерапевтической группы «Метаболи-ки», включает метаболиты: окисленный глутатион и инозин, характеризуемые широким спектром метаболических преобразований до тех или иных про-

дуктов, сигнальная и метаболическая активность которых востребована в фармакотерапии нарушений стрессорного, гипоксического или иного характера.

Проведенные ранее исследования и анализ биологической активности препарата ^07 позволяют предположить реализацию его регуляторного и лечебного действия именно через стабилизацию процессов функционирования митохондрий, которые могли нарушится в результате развития в организме стрессорного или патологического процесса различной этиологии и патогенеза.

Сформирована панель митохондриальных биомаркеров с учетом их вклада в регуляцию деятельности митохондрий, включающая:

1. Тот70 — ключевой белок функционирования митохондрий, отвечает за обеспечение потенциала внутренней мембраны митохондрий [4, 5].

2. Тот20 — ключевой белок функционирования митохондрий, также отвечает за обеспечение потенциала внутренней мембраны митохондрий [6].

3. УБЛС — белок, обеспечивающий формирование ионных каналов во внешней мембране митохондрий, запуск апоптоза [7, 8].

4. DRP1 — белок, отвечающий за запуск митохон-дриального деления, участие в механизмах митохон-дриально-зависимого апоптоза [9, 10].

5. Прохибитин (Prohibitin, PHB) — белок, обеспечивающий регуляцию дыхательной активности митохондрий, обеспечение стабильности организации и копирования митохондриальной ДНК, защиту клеток от окислительного стресса [11].

6. Parkin protein (Parkin) — белок, отвечающий за аутофагию поврежденных митохондрий, подавление митохондриально-зависимого апоптоза [12, 13].

7. PTEN-индуцированная киназа-1 (PINK1) — белок, обеспечивающий защиту клеток от стресс-индуцированной митохондриальной дисфункции [14, 15].

Цель исследования — изучение влияния препарата V007 на экспрессию биомаркеров митохондрий в клетках миокарда старых крыс в условиях in vivo для выяснения возможного механизма его таргетного действия.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование проведено на 12 крысах линии Ви-стар старшей возрастной группы (18 мес). Из 12 животных сформированы 2 экспериментальные группы по 6 крыс в каждой группе (3 самки + 3 самца), сопоставимых по возрастным характеристикам:

♦ 1-я (n=6) — контроль;

♦ 2-я (n=6) — лечение препаратом V007.

Эти группы в настоящее время (с учетом эпидемиологической ситуации, связанной с пандемией ко-ронавирусной инфекции) представляют особый интерес для исследования действия препарата V007, так как в старом возрасте у крыс развиваются процессы инфламэйджинга (хронического иммунного воспаления), молекулярные механизмы развития которого по ряду деталей сходны с действием SARS-CoV.

Животным опытной группы проводилось ежедневное внутримышечное введение водного раствора препарата V007, в дозе 30 мг/кг, 1 раз в сутки в течение 7 дней. В качестве растворителя использовали физиологический раствор (Sol. NaCl 0,9%). Объем вводимого вещества составлял 0,2 мл на 250 г массы животного.

Животным контрольной группы было проведено ежедневное внутримышечное введение физиологического раствора (Sol. NaCl 0,9%) по схеме введения исследуемого препарата.

На 8-й день животных выводили из опыта с помощью глубокого ингаляционного наркоза, вскрывали, извлекали фрагменты внутренних органов. Для моле-кулярно-микроскопического анализа были отобраны образцы сердца (миокард, левый желудочек) как органа, клетки которого богаты митохондриями.

Образцы ткани подвергали фиксации параллельно двумя способами: один образец подвергали кри-оконсервации в жидком азоте для дальнейшего использования в методе иммунофлуоресценции и в 10% нейтральном забуференном формалине (pH 7,2), с

дальнейшим обезвоживанием в спиртах и заливке в парафин согласно стандартной гистологической схеме для общеморфологического анализа.

Для гистологического исследования готовили срезы толщиной 4—6 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, по методу Вейгерт—Ван Ги-зон, а также подвергали PAS реакции с последующей оценкой в проходящем свете.

По результатам гистологического исследования для иммуногистохимического исследования были отобраны образцы ткани с однотипными морфологическими изменениями, характеризующими каждую группу исследования.

Иммуногистохимическое исследование проводили на криостатных срезах с использованием моно-клональных кроличьих антител к DRP1 (abl 84247, 1:1000, Abcam, UK), PTEN-индуцированной киназе 1 (PINK1) (ab23707, 1:500, Abcam, UK), прохибити-ну (ab75766, 1:500, Abcam, UK), T0M20 (ab186735, 1:50, Abcam, UK), VDAC1 (ab154856, 1:50, Abcam, UK), моноклональных мышиных антител к Parkin (ab77924, 1:500, Abcam, UK) и поликлональных кроличьих антител к T0M70 (PA5-20654, 1:400, Invitrogen, USA).

Для флуоресцентного окрашивания использовали вторичные антитела: антикроличьи конъюгиро-ванные с Alexa Fluor 350 (A 11046, Thermo Fisher), антикроличьи конъюгированные с Alexa Fluor 405 (ab 175652, Abcam), антикроличьи конъюгированные с Alexa Fluor 430 (A 11064, Thermo Fisher), антимышиные конъюгированные с Alexa Fluor 568 (ab 175473, Abcam), антикроличьи конъюгированные с Alexa Fluor 568 (ab 175471, Abcam), антимышиные конъюгированные с Alexa Fluor 594 (ab 150116, Abcam), антикроличьи конъюгированные с Alexa Fluor 594 (ab 150080, Abcam), антимышиные конъюгированные с Texas Red (ab 6787, Abcam), антикроличьи, конъюгированные с TRITC (T2769, Thermo Fisher).

Все первичные антитела проверены при стандартном контрольном (позитивном и негативном) окрашивании для подбора протокола и титра антител.

Для оценки результатов иммуногистохимиче-ского окрашивания проводили морфометрическое исследование с использованием системы компьютерного анализа микроскопических изображений, состоящей из микроскопа Olympus IX73, цифровой камеры Olympus DP80, персонального компьютера на базе AMD Ryzen 3 3200G и программного обеспечения CellSens.

Изображения получали в 12 bit размере (градиент серого) с использованием технологии псевдоокрашивания. В каждом случае анализировали площадь ткани >1 мм2 с фотофиксацией как минимум 5 полей зрения при увеличении ><100. Проводили измерение относительной площади экспрессии, определяемого методом иммунофлуоресценции, биомаркера к общей площади клеток в поле зрения. Относительную площадь экспрессии выражали в процентах.

При иммунофлуоресцентной микроскопии оценку соответствия данных нормальному закону распределения осуществляли с помощью критерия Шапиро—Уилка. Показатели не соответствовали нормальному закону распределения. Типичное значение в группах сравнения характеризовали через медиану с указанием верхнего и нижнего квартилей Ме (Q1-Q3).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

При гистологическом исследовании у животных не выявлено различий по половой принадлежности, однако следует учитывать значительный вклад половых гормонов в метаболические процессы. Поэтому, при исследовании молекулярных маркеров группы животных были разделены на 2 подгруппы (самцы и самки).

Морфологическая картина в контроле и при введении препарата V007 была представлена типовыми изменениями миокарда с явлениями дистрофии, гипертрофией кардиомиоцитов, развитием склероза межмышечной стромы, утолщением стенок сосудов.

Экспрессия митохондриальных белков в контрольной группе демонстрирует относительно низкие значения со значительным усилением экспрессии при введении препарата V007 (табл. 1, рис. 1, 2).

При применении препарата V007 отмечается статистически значимое увеличение экспрессии всех изученных митохондриальных белков в миокарде старых самцов крыс: Tom 70 в 1,2 раза; Tom 20 в 1,3 раза; VDAC в 1,1 раза; DRP1 в 1,2 раза; Prohibitin в 1,3 раза; Parkin в 1,1 раза; PINK1 в 1,1 раза.

Морфологическая картина миокарда была однотипна также и для подгруппы старых самок и не отличалась по явлениям фиброза, дистрофическим изме-

Таблица 1

Показатели относительной экспрессии митохондриальных маркеров в миокарде старых самцов

Table 1

Indicators of the relative expression of mitochondrial markers in the myocardium of old males

Митохондриальные Группы сравнения

маркеры контроль добавление V007

DRP1 69,5±4,5 81,4±2,8*

Parkin 66,1±1,5 75,4±1,5*

PINK1 68,1±2 74,3±2,0*

Prohibitin 64,4±3,6 81,1±1,9*

Tom20 61,6±7,6 78,2±6,9*

Tom70 65,1±1,8 77,9±2,0*

VDAC 72±1,3 82,1±3,3*

нениям, степени повреждения сосудистого русла, что вероятнее всего связано со снижением протективно-го действия стероидных гормонов, обусловливающих метаболические процессы в женском организме, особенно обменов жиров и белков.

Экспрессия митохондриальных белков в контрольной группе демонстрирует средние значения, однако эти показатели несколько выше, чем у старых самцов, что также может быть обусловлено стероидными гормонами.

При применении препарата V007 показатели экспрессии всех митохондриальных белков значительно увеличиваются (табл. 2, рис. 3, 4).

При применении препарата V007 отмечается статистически значимое увеличение экспрессии всех изученных митохондриальных белков в миокарде старых самок крыс: Tom 70 в 1,1 раза; Tom 20 в 1,1 раза; VDAC в 1,2 раза; DRP1 в 1,2 раза; Prohibitin в 1,2 раза; Parkin в 1,1 раза; PINK1 в 1,1 раза.

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Tom 70 VDAC Prohibitin PINK1 Tom 20 DRP1 Parkin

а Контроль Введение V007

Рис. 1. Относительная площадь экспрессии митохондриальных белков в миокарде старых самцов Примечание. * — p<0,05по сравнению с группой контроля.

Fig. 1. Relative area of expression of mitochondrial proteins

in the myocardium of old males

Note. * — p<0,05 compared to the control group.

« г«; б (b)

Л

Примечание. * — p<0,05 по сравнению с группой контроля. Note. * — p<0,05 compared to the control group.

Рис. 2. Иммунофлуоресцентное окрашивание с антителами к PINK1 клеток миокарда старых самцов крыс. a — контрольная группа, х 1000; б — применение препарата V007, х1000

Fig. 2. Immunofluorescent staining with antibodies to PINK1 of myocardial cells of old male rats. a — control group, х 1000; b — application of the drug V007, х 1000

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

*

*

*

* *

Митохондрии демонстрируют сильную тканевую и особенно тендерную специфичность, так как они наследуются исключительно по материнской линии. Половой диморфизм окислительной способности митохондрий был описан во многих тканях. АТФ-стимулированное дыхание, содержание белка и уровень кардиолипина в митохондриях женщин выше, чем у мужчин. Кардиомиоциты самок крыс имеют более низкое содержание митохондрий, но митохондрии самок более эффективны и более дифференцированы, чем митохондрии самцов [16].

Важным критерием оценки деятельности митохондрий является состояние и потенциал наружной митохондриальной мембраны, основными белками которой являются Tom70 и Tom20, участвующие в транспорте и обеспечивающие потенциал внутренней мембраны для выработки АТФ. Показатели экспрессии Tom70 и Tom20 можно рассматривать как базовые уровни, что связано с отсутствием гормональных колебаний, оказывающих влияние на общие метаболические процессы [17].

На фоне применения препарата V007 отмечается статистически значимое увеличение экспрессии белков TOM-комплекса, что является максимальным значением для всех исследуемых групп и может явиться отражением ускорениям импорта белков и служить критерием активного включения адаптивных процессов в миокарде, что подтверждается и морфологическими изменениями.

Активация работа митохондрий приводит не только к увеличению АТФ, но и нарастанию АФК, вырабатываемой их собственной дыхательной цепью. Аберрантные митохондрии удаляются с помощью селективной формы аутофагии, называемой ми-тофагией, которая является важнейшим механизмом

Таблица 2

Показатели относительной экспрессии митохондриальных маркеров в миокарде старых самок

Table 2

Indicators of the relative expression of mitochondrial markers in the myocardium of old females

Митохондриальные Группы сравнения

маркеры контроль добавление V007

DRP1 65,1±5,1 80,0±4,0*

Parkin 68,1±1,9 76,6±0,6*

PINK1 65,1±4,3 73,6±0,8*

Prohibitin 63,4±7,6 74,6±2,2*

Tom20 74,4±2,3 82,4±2,1*

Tom70 71,6±3,8 79,4±0,3*

VDAC 70,6±2,4 84,9±0,2*

Примечание. * — p<0,05 по сравнению с группой контроля. Note. * — p<0,05 compared to the control group.

контроля качества митохондрий. Контроль качества митохондрий регулируется системой РШЮ/РагЫп, которая действует как датчик качества митохондрий и активируется после изменения мембранного потенциала митохондрий вновь взаимодействуя с Тот70 [18].

УОАС1, формирующий ионные каналы во внешней мембране митохондрий, крайне динамический белок, имеющий различные конформации и изофор-мы. УОАС1 способствует высокой проницаемости мембраны для митохондриальных белков с различным потенциалом действия [19]. При применении препарата ^07 также отмечено усиление экспрессии данного белка.

Функцией DR.P1 является регуляция конформа-ции мембраны путем олигомеризации, с разрывом митохондриальной мембраны при митофагии [20].

Достоверное повышение РгоЫЪШи согласуется с изменениями экспрессии других митохондриальных

Относительная площадь экспрессии, % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 "ооооооооо _ * * * р. * п * п * PI *

Tom 70 VDAC Prohibitin PINK1 Tom 20 DRP1 Parkin ° Контроль Введение V007

Рис. 3. Относительная площадь экспрессии митохондриальных белков в миокарде старых самок Примечание. * — p<0,05по сравнению с группой контроля.

Fig. 3. Relative area of expression of mitochondrial proteins

in the myocardium of old females

Note. * — p<0,05 compared to the control group.

a (a) б (b)

\

Рис. 4. Иммунофлуоресцентное окрашивание с антителами к Tom20 клеток миокарда старых самок крыс. a — контрольная группа, х 1000; б — применение препарата V007, х1000

Fig. 4. Immunofluorescent staining with antibodies to Tom20 of myocardial cells of old female rats. a — control group, х 1000; b — application of the drug V007, х 1000

белков, так как он выступает в качестве шаперонов белков дыхательной цепи и структурного каркаса митохондрий [21]. Поэтому повышение его экспрессии свидетельствует об активности процессов синтеза АТФ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные свидетельствуют о том, что препарат ^07 обладает общерегуляторным и геро-протекторным действием, являясь таргетным фармакологическим средством, регулирующим функции кардиомиоцитов через нормализацию экспрессии ключевых митохондриальных белков.

Дальнейшее изучение препарата V007 позволит детализировать представления о его таргетном действии на клеточном уровне, дополнительно верифицировать внутриклеточные и межтканевые сигнальные молекулы, которые могут явиться мишенями его

фармакологического действия.

* * *

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES

1. Anderson A.J., Jackson T.D., Stojanovski D. Mitochondria—hubs for regulating cellular biochemistry: emerging concepts and networks Biology, Medicine. Open Biology 2019; 9: 1-15. https://doi.org/10.1098/ rsob.190126.

2. Araiso Y., Tsutsumi A., Qiu J., Imai K., Shiota T., Song J., Lindau C., Wenz L.S., Sakaue H., Yunoki K. Structure of the mitochondrial import gate reveals distinct preprotein paths. Nature. 2019; 575: 395-401. https:// doi.org/10.1038/s41586-019-1680-7.

3. Pfanner N., Warscheid B., Wiedemann N. Mitochondrial proteins: From biogenesis to functional networks. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2019; 20: 267-84. https://doi.org/10.1038/ s41580-018-0092-0.

4. Wang P., Wang D., Yang Y., Hou J., Wan J., Ran F., Dai X., Zhou P., Yang Y. Tom70 protects against diabetic cardiomyopathy through its antioxidant and antiapoptotic properties. Hypertens Res. 2020; 43 (10): 1047-56. https://doi.org/10.1038/s41440-020-0518-x.

5. Hira S., Packialakshmi B., Tang E., Zhou X. Dexamethasone upregulates mitochon-drial Tom20, Tom70, and MnSOD through SGK1 in the kidney cells. J. Physiol Biochem. 2021; 77 (1): 1-11. https://doi.org/10.1007/ s13105-020-00773-x.

6. Di Maio R. , Barrett P.J., Hoffman E.K., Barrett C.W., Zharikov A., Borah A., Hu X., McCoy J., Chu Ch.T., Burton E.A., Hastings T.G. , Greenamyre T. a-Synuclein binds to T0M20 and inhibits mitochondrial protein import in Parkinson's disease. J. Sci Transl Med. 2016; 8 (342): 342ra78. https://doi.org/10.1126/ scitranslmed.aaf3634.

7. Fang D., Maldonado E.N. VDAC Regulation: A Mitochondrial Target to Stop Cell

Proliferation. Adv. Cancer Res. 2018; 138: 41-69. https://doi.org/10.1016/ bs.acr.2018.02.002.

8. Shoshan-Barmatz V., Shteinfer-Kuzmine A., Verma A. VDAC1 at the Intersection of Cell Metabolism, Apoptosis, and Diseases. Biomolecules. 2020; 10 (11): 1485. https:// doi.org/10.3390/biom10111485.

9. Tian L., Neuber-Hess M., Mewburn J., Dasgupta A., Dunham-Snary K., Wu D. Ischemia-induced Drp1 and Fis1-mediated mitochondrial fission and right ventricular dysfunction in pulmonary hypertension.

J. Mol. Med. 2017; 95: 381-93. https://doi. org/10.1007/s00109-017-1522-8.

10. Jin J., Wei X.-X., Zhi X.-L., Wang X.-H., Meng D. Drp1-dependent mitochondrial fission in cardiovascular disease. Acta Pharmacol Sin. 2020; 42 (5): 655-64. https://doi. org/10.1038/s41401-020-00518-y.

11. Chowdhury D., Kumar D., Sarma P., Tangu-tur A., Pal Bhadra M. PHB in Cardiovascular and Other Diseases: Present Knowledge and Implications. Curr Drug Targets. 2017; 18 (16): 1836-51. https://doi.org/10.2174/13 89450117666160824161225.

12. Da Costa C.A., Duplan E., Rouland L., Checler F. The transcription factor function of Parkin: breaking the dogma. Front Neu-rosci. 2018; 12: 965. https://doi.org/10.3389/ fnins.2018.00965.

13. Gladkova C., Maslen S.L., Skehel J.M., Komander D. Mechanism of Parkin activation by PINK1. Nature. 2018; 559: 410-4. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0224-x.

14. Heo J.M., Ordureau A., Paulo J.A., Rinehart J., Harper J.W. The PINK1-PARKIN mitochondrial ubiquitylation pathway drives a program of 0PTN/NDP52 recruitment and TBK1 activation to promote mitophagy.

Mol. Cell. 2015; 60: 7-20. https://doi. org/10.1016/j.molcel.2015.08.016.

15. Sekine S., Youle R.J. PINK1 import regulation; a fine system to convey mitochondrial stress to the cytosol. BMC Biol. 2018; 16 (1): 2. https://doi.org/10.1186/s12915-017-0470-7.

16. Ventura-Clapier R., Piquereau J., Veksler V., Garnier A. Estrogens, Estrogen Receptors Effects on Cardiac and Skeletal Muscle Mitochondria. Front Endocrinol (Lausanne). 2019; 10: 557. https://doi.org/10.3389/ fendo.2019.00557.

17. Lazarou M., Jin S.M., Kane L.A., Youle R.J. Role of PINK1 binding to the TOM complex and alternate intracellular membranes in recruitment and activation of the E3 ligase Parkin. Dev. Cell. 2012; 22: 320-33. https:// doi.org/10.1016/j.devcel.2011.12.014.

18. Quinn P., Moreira P., Ambrosio A., Alves C. PINK1/PARKIN signalling in neurodegeneration and neuroinflammation. Acta Neuro-pathol Commun. 2020; 8 (1): 189. https:// doi.org/10.1186/s40478-020-01062-w.

19. Shoshan-Barmatz V., Maldonado E.N., Krelin Y. VDAC1 at the crossroads of cell metabolism, apoptosis and cell stress. Cell Stress. 2017; 1: 11-36. https://doi. org/10.15698/cst2017.10.104.

20. Osellame L.D. Cooperative and independent roles of the Drp1 adaptors Mff, MiD49 and MiD51 in mitochondrial fission. J. Cell Sci. 2016; 129: 2170-81. https://doi. org/10.1242/jcs.185165.

21. Cooper H.A., Eguchi S. Inhibition of mitochondrial fission as a novel therapeutic strategy to reduce mortality upon myocardial infarction. Clin. Sci. 2018; 132: 2163-7. https://doi.org/10.1042/ CS20180671.

Для цитирования: Кветной И.М., Миронова Е.С., Крылова Ю.С., Зубарева Т.С., Леонтьева Д.О., Полякова В.О. Белки митохондрий кардиомиоцитов как молекулярные мишени таргетного действия препарата V007. Молекулярная медицина. 2021; 19 (6): 31-36. Ьйрэ:// doi.org/10.29296/24999490-2021-06-05

Поступила 10 сентября 2021 г.

For citation: Kvetnoy I.M., Mironova E.S., Krylova Y.S., Zubareva T.S., Leont'eva D.O., Polyakova V.O. Mitochondria proteins of cardio-myocytes as molecular targets of the preparation V007. Molekul-yarnaya meditsina. 2021; 19 (6): 31-36 (in Russian). hffps://doi. org/10.29296/24999490-2021-06-05

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.