CC BY
33
Противоишемический эффект
изоликвиритигенина и комбинации гидрокситирозола с цис-аконитатом, цитозином и аминокислотами
УДК 615.275.4
Резюме. Проведенные исследования аминокислот (гистидин, фенилаланин, аспарагиновая кислота, валин, аланин, тирозин, лизин, серин) субстратов цикла Кребса (цис-аконитат, оксалоацетат, фумарат), азотистых оснований (тимин, гуанин, цитозин) и флавоноидов (гидрокситирозол, изоликвиритигенин) на модели ишемии-реперфузии, индуцированной дофамином у крыс линии Щ$Хаг, показали кардиопротекторный эффект. Пероральное введение изоликвиритигенина и комбинации гидрокситирозола с цис-аконитатом, цитозином и аминокислотами экспериментальным животным защищало миокард от ишемическо-реперфузионного повреждения, способствуя нормализации параметров ЭКГ.
Ключевые слова: аминокислоты, субстраты цикла Кребса, азотистые основания, флавоноиды, ишемия, сердце, дофамин.
I I I-! f—i поддержания работоспособно-J III / "I сти при больших энергетических |-1 затратах сердце использует ши-
рокий спектр субстратов: глюкозу, лактат, жирные кислоты, кетоновые тела, пируват и аминокислоты [1, 8, 10], а при обычных условиях - жирные кислоты и лактат, задействуя в производстве АТФ аминокислоты лишь в незначительной степени [4]. Однако при ишемии, гипоксии и иных видах кардио-миопатий, когда недостаток кислорода препятствует окислению жирных кислот, отмечается увеличение потребления глутамата и превращение аланина путем трансаминирования в пируват [9, 11]. Исследования [8] показали способность миокарда использовать при гипоксии аминокислоту валин вместо глюкозы.
Секоиридоиды (олейропеин и производные) -один из основных классов полифенолов, входящих в состав оливок и оливкового масла. Гидрокситирозол, поддерживающий стабильность оливкового масла, извлекают из олеуропеина энзиматическим гидролизом. Протективные эффекты олейпроина и гидрокситирозола при сердечно-сосудистых заболеваниях в научной литературе обычно рассматриваются в комплексе [2].
Изоликвиритигенин и его гликозиды являются основными халконами солодки [14]. Изоликвиритиге-нин обладает широким спектром фармакологических свойств: антиоксидантными, антиагрегационны-ми и противоопухолевыми, иммуномодуляторными и цитопротекторными [3, 6, 12, 13]. Также показаны его кардиопротекторные способности при ишемии, он снижает содержание свободных радикалов
кислорода в миокарде, что позволяет уменьшить степень повреждения мембран, ферментов миокарда и функции саркоплазматического ретикулума [15].
Целью нашей работы стало исследование кардио-протекторного действия биологически активных соединений - аминокислот, субстратов цикла Кребса, азотистых оснований и флавоноидов на модели ише-мического повреждения сердца дофамином.
Эксперименты выполнялись на лабораторных животных, которые были разведены и получены из вивария лаборатории биологических моделей Института биоорганической химии НАН Беларуси. Для опыта отбирали здоровых особей с чистым и гладким шерстным покровом и нормальной поведенческой активностью. Из общей партии формировали равноценные группы, рассаживая их в отдельные клетки. Всего использовали 90 крыс-самцов линии Wistar весом 200-250 г.
Количество субстанций, вводимых крысам, рассчитывали по общепринятой в экспериментальной фармакологии формуле внутривидового пересчета доз, исходя из рекомендаций по применению для ежедневного приема человеку массой 70 кг. Контрольная группа животных получала в качестве плацебо перорально крахмальный гель или дистиллированную воду в количестве 1 мл на 100 г массы тела. Кроме того, для определения динамики массы тела и количества вводимых препаратов в ходе опытов животных регулярно взвешивали.
На экспериментальной модели ишемическо-го повреждения сердца дофамином исследовали
Медицина
кардиопротекторные свойства изоликвиритигенина в дозах 1, 3 и 10 мг/кг и пять различных составов: №1 тимин (1 мг/кг), гистидин (8 мг/кг),
фенилаланин (2 мг/кг), цис-аконитат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг); №2 тимин (1 мг/кг), аспарагиновая кислота (8 мг/кг), валин (2 мг/кг), цис-аконитат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг); №3 гуанин (1 мг/кг), аланин (8 мг/кг), тирозин (2 мг/кг), оксалоацетат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг); №4 цитозин (1 мг/кг), аланин (8 мг/кг), лизин (2 мг/кг), цис-аконитат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг); №5 тимин (1 мг/кг), серин (8 мг/кг), валин (2 мг/кг), фумарат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг). Данные составы применялись интрагастрально в течение трех недель. На второй неделе внутрибрю-шинно вводился дофамин в дозе 30 мг/кг в течение 3 дней и 50 мг/кг в течение 4 дней.
Регистрация электрокардиограммы (II отведение, 3 минуты) под тиопенталовым наркозом (40 мг/кг) проводилась перед началом эксперимента, по окончании введения дофамина и через неделю после него. На ЭКГ учитывали временные (РО, ОТ), амплитудные (Р, О, Я, 8, Т) показатели, а также ЧСС. После расшифровки ЭКГ оценивали способность фармацевтических субстанций и их комбинаций в исследуемых дозах предупреждать развитие повреждений миокарда.
Проведенные исследования показали, что 7-дневное введение дофамина контрольной группе привело к увеличению амплитуды зубца Т по сравнению с начальными данными почти в 2 раза (Р<0,05). Также происходило удлинение интервала ОТ на 17,3% (Р<0,05). Амплитуда зубца Я и ЧСС изменялись незначительно: зубец Я увеличился на 6,9%, ЧСС снизилась на 5,9% (табл. 1).
У животных, получавших изоликвиритигенин в дозах 1 и 10 мг/кг, происходило статистически достоверное увеличение амплитуды зубца Т на 92,7 и 80,7%, что сопоставимо с результатами контрольной группы (табл. 2). При этом изменение длительности интервала ОТ в этих группах превосходило показатель дофаминового контроля и составило 63,6 и 22,9% (Р<0,05).
Параметры ЭКГ Контроль Изоликвиритигенин
1 мг/кг 3 мг/кг 10 мг/кг
Амплитуда R, мВ Фон 107,5±16,2 108,4±21,8 126,1±20,5 130,2±21,5
После дофамина 114,9±9,6 152,6±17,2* 167,6±27,2 157,3±16,0
Через неделю 109,8±11,2 129,9±15,8 129,1±19,1 139,6±12,3
Амплитуда Т, мВ Фон 55,9±6,9 73,8±2,6 69,3±7,7 82,8±7,5
После дофамина 102,9±9,6* 142,2±15,7* 84,4±23,5 149,6±8,1*
Через неделю 78,2±7,4* 103,7±8,8* 94,9±13,9 107,1±6,4*
Интервал QT, мс Фон 74,2±1,1 73,0±1,8 83,8±8,4 79,4±2,1
После дофамина 87,0±2,9* 119,4±5,7* 104,7±7,5 119,2±2,4
Через неделю 86,8±3,2* 91,0±9,1 86,8±7,3 84,42±1,3*
* различия статистически достоверны при сравнении с фоновыми значениями при Р<0,05
В группе, получавшей 3 мг/кг изоликвиритигенина, амплитуда зубца Т увеличилась на 21,8%, а интервал ОТ удлинился на 24,9%. Во всех экспериментальных группах происходило снижение ЧСС на 22,9-31,7% (Р<0,05).
После недельного отдыха в контрольной группе при регистрации ЭКГ было отмечено снижение амплитуды зубца Т на 44,1%, в то время как длительность интервала ОТ не изменилась. В экспериментальных группах после недельного введения изолик-виритигенина также наблюдалось снижение амплитуды зубца Т на 51,5%. Исключение составили особи, получавшие препарат в дозе 3 мг/кг: наблюдалось повышение зубца Т до уровня групп, где был использован изоликвиритигенин в дозах 1 и 10 мг/кг (Р<0,05). Длительность интервала ОТ у подопытных животных, в отличие от контрольных, возвращалась к первоначальным показателям. Амплитуда зубца Я во всех группах восстанавливалась до исходного уровня.
Таким образом, из трех дозировок наиболее перспективна доза 3 мг/кг, поскольку у животных, получавших такое количество препарата, в отличие от остальных экспериментальных групп, наблюдалось незначительное изменение параметров ЭКГ при введении дофамина и их восстановление до нормы после его отмены.
Полученные результаты о противоишемических свойствах изоликвиритигенина согласуются с данными работы [15] на изолированных кардиомиоцитах мышей.
На модели хронической ишемии, индуцированной дофамином, изучены свойства различных комплексов аминокислот, карбоновых кислот и антиок-сиданта гидрокситирозола (табл. 2).
Группы животных
Параметры ЭКГ Контроль Состав №1 Состав №2 Состав №3 Состав №4 Состав №5
Амплитуда R, мВ Фон 107,5±16,2 92,0±8,1 113,6±6,9 102,9±10,2 92,3±13,9 140,8±9,4
После дофамина 114,9±9,1* 101,6±11,6 124,9±7,8 105,6±10,8 105,9±13,7 126,7±4,9
Через неделю 109,8±11,2 106,7±8,1 136,5±6,8 105,3±7,3 90,1±5,9 127,1±4,3
Амплитуда X мВ Фон 55,9±6,9 56,3±5,6 53,7±8,5 75,9±13,7 77,6±13,0 66,7±8,4
После дофамина 102,9±7,1* 111,4±12,4* 126,7±15,6* 135,1±11,4* 102,4±4,1 119,9±14,6*
Через неделю 66,1±4,3 79,7±8,5* 85,3±11,3 98,6±11,8 89,6±13,4 78,5±3,6
Фон 74,2±1,1 76,2±2,2 72,5±0,9 75,6±2,4 76,8±1,2 74,6±1,1
Интервал QT, мс После дофамина 87,0±5,2* 93,8±7,5* 87,0±3,2* 95,2±8,9 88,4±3,3* 96,8±7,5*
Через неделю 78,4±2,2 76,0±1,9 77,8±1,7* 79,6±0,9 79,5±1,9 81,3±1,1
* различия статистически достоверны при сравнении с фоновыми значениями при Р<0,05
Таблица 1. Влияние
длительного перо-рального введения крысам-самцам линии Wistar изоликвиритигенина в дозах 1, 3 и 10 мг/кг на параметры ЭКГ на дофаминовой модели повреждения миокарда, Х±Sx
Таблица 2. Влияние
длительного перо-рального введения крысам-самцам линии Wistar комплексов биоло-гическиактивных соединений в дозе 27 мг/кг на параметры ЭКГ при моделировании ишемического повреждения миокарда дофамином, Х±Sx
Научные публикации
В группах, получавших исследуемые составы, происходило значительное увеличение амплитуды зубца Т: в группе №1 - на 97,9%, №2 - на 135,9%, №3-5 - на 78-79,8% (P>0,05). Изменение амплитуды зубца R и интервала QT в экспериментальных группах не отличалось от контрольной. В группах №1, 4 и 5 зубец R увеличивался на 10,4-14,7%, в №2 -на 9,9% и в №3 - на 2,6% по сравнению с контрольной. Исключение составила группа №5, в которой происходило снижение зубца R. Интервал QT удлинялся во всех экспериментальных группах на 15,129,8% (P>0,05) по сравнению с контролем.
Через неделю после отмены дофамина наблюдалось снижение амплитуды зубца Т и сокращение длительности интервала QT во всех экспериментальных группах (табл. 2). Так, амплитуда зубца Т снизилась на 48-70% (в контрольной группе этот показатель уменьшился на 50%). Длительность интервала QT вернулась к первоначальным показателям практически во всех группах, кроме №2 (P>0,05) и №5.
Следовательно, исходя из полученных данных, наиболее перспективным оказался состав №4 (цитозин (1 мг/кг), аланин (8 мг/кг), лизин (2 мг/кг), цис-аконитат (7 мг/кг), гидрокситирозол (9 мг/кг)), способствующий нормализации показателей ЭКГ при введении вазоконстриктора дофамина. В опытах на крысах показано, что гидрокситирозол помогает снижению апоптоза кардиомиоцитов и уменьшению
зоны инфаркта [7]. Известны противоишемические свойства аминокислот гистидина, триптофана, ва-лина, глутамина и глутаминовой кислоты и субстрата цикла Кребса альфа-кетоглутарата, которые входят в состав препарата Custodiol HTK, производимого компанией Dr. Franz Kohler Chemie GmbH (Германия) [5]. Однако данные о защитных свойствах цитозина, аланина, лизина и цис-аконитата в условиях ишемиии-реперфузии миокарда при использовании их в комбинации получены впервые.
Таким образом, проведенные исследования аминокислот (гистидин, фенилаланин, аспарагиновая кислота, валин, аланин, тирозин, лизин, серин) субстратов цикла Кребса (цис-аконитат, оксалоацетат, фумарат), азотистых оснований (тимин, гуанин, ци-тозин) и флавоноидов (гидрокситирозол, изоликви-ритигенин) на модели ишемии-реперфузии, индуцированной дофамином у крыс линии Wistar, показали, что кардиопротекторным эффектом обладает изо-ликвиритигенин в дозе 3 мг/кг и комбинация гидрок-ситирозола (9 мг/кг) с аминокислотами аланином (8 мг/кг), лизином (2 мг/кг), а также с цис-аконитатом (7 мг/кг) и цитозином (1 мг/кг). Пероральное введение экспериментальным животным изоликвиритигени-на и комбинации гидрокситирозола с цис-аконита-том, цитозином и аминокислотами защищало миокард от ишемическо-реперфузионного повреждения, способствуя нормализации параметров ЭКГ. И
Литература
1. Bing R.J., Siege! A., Ungar I. et al. Metabolism of the human heart II. Studies on fat, ketone and amino acid metabolism // American Journal of Medicine. 1954. Vol. 16. P. 504-515.
2. Bulotta S., Celano M., Lepore S.M. et al. Beneficial effects of the olive oil phenolic components oleuropein and hydroxytyrosol: focus on protection against cardiovascular and metabolic diseases // J. Transl. Med. 2014. Vol. 12, №219.
3. Chowdhury S.A., Kishino K., Satoh R. et al. Tumor-specificity and apoptosis-inducing activity of stilbenes and flavonoids // Anticancer Research. 2005. Vol. 25, №3B. P. 2055-2063.
4. Kodde I.F., van der Stok J., Smolenski R.T. et al. Metabolic and genetic regulation of cardiac energy substrate preference // Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2007. Vol. 146. P. 26-39.
5. Kenneth J.D., Sidorov V.Y., McGuinness O.P. et al. Amino Acids as Metabolic Substrates during Cardiac Ischemia // Exp. Biol. Med. (Maywood). 2012. Vol. 237. P. 1369-1378.
6. Li D., Wang Z., Chen H. et al. Isoliquiritigenin induces monocytic differentiation of HL-60 cells // Free Radical Biology and Medicine. 2009. Vol. 46, №6. P. 731-736.
7. Mukherjee S., Lekli I., Gurusamy N. et al. Expression of the longevity proteins by both red and white wines and their cardioprotective components, resveratrol, tyrosol and hydroxytyrosol // Free Radic. Biol. Med. 2009. Vol. 46. P. 573-578.
8. Nishimura M., Tanaka H., Homma N. et al. Ionic mechanisms of the depression of automaticity and conduction in the rabbit atrioventricular node caused by hypoxia or metabolic inhibition and protective action of glucose and valine // The American Journal of Cardiology. 1989. Vol. 64. P. 24-28.
9. Peuhkurinen K.J., Takala T.E.S., Nuutinen E.M. et al. Tricarboxylic-Acid Cycle Metabolites During Ischemia in Isolated Perfused Rat-Heart // American Journal of Physiology. 1983. Vol. 244. P. 281-288.
10. Sambandam N., Lopaschuk G.D., Brownsey R.W., Allard M.F. Energy metabolism in thehypertrophied heart // Heart Fail. Rev. 2 0 02. Vol. 7. P. 161-173.
11. Taegtmeyer H., Goodwin G.W., Doenst T., Frazier O.H. Substrate Metabolism as a Determinant for Postischemic Functional Recovery of the Heart // The American Journal of Cardiology. 1997. Vol. 80. P. 3A-10A.
12. Tamir S., Eizenberg M., Somjen D. et al. Estrogen-like activity of glabrene and other constituents isolated from licorice root // Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology. 2001. Vol. 78, №3. P. 291-298.
13. Tawata M., Aida K., Noguchi T. et al. Anti-platelet action of isoliquiritigenin, an aldose reductase inhibitor in licorice // European Journal of Pharmacology. 1992. Vol. 212, №1. P. 87-92.
14. Zhang X., Yeung E.D., Wang J. et al. Isoliquiritigenin, a natural anti-oxidant, selectively inhibits the proliferation of prostate cancer cells // Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. 2010. Vol. 37, №8. P. 841-847.
15. Zhang X., Zhu P., Zhang X., Ma Y. et al. Natural Antioxidant-Isoliquiritigenin Ameliorates Contractile Dysfunction of Hypoxic Cardiomyocytes via AMPK Signaling Pathway // Mediators Inflamm. 2013. Vol. 2013.
Summary
The experimental studies of amino acids (histidine, phenylalanine, aspartic acid, valine, alanine, tyrosine, lysine and serine), substrates of the Krebs cycle (cis-aconitate, oxaloacetate, fumarate), nitrogen bases (thymine, guanine, cytosine) and flavonoids (hydroxytyrosol, isoliquiritigenin) were carried out on the model of ischemia-reperfusion induced by dopamine. Found that isoliquiritigenin at the dose of 3 mg/ kg and the combination of hydroxytyrosol (9 mg/kg), cytosine (1 mg/ kg), alanine (8 mg/kg), lysine (2 mg/kg) and cys-aconitate (7 mg/kg) showed the cardioprotective effect on male Wistar rats. Oral administration of the experimental substances protected myocardium from the ischemic-reperfusion injuries contributing to the normalization of ECG.
Валерий Шилов, начальник отдела питания НПЦ НАН Беларуси по продовольствию, кандидат биологических наук
Ольга Алексеенко, младший научный сотрудник лаборатории
фармакологических исследований
Института биоорганической химии НАН Беларуси
Елена Тумар, научный сотрудник лаборатории фармакогенетики ИБОХ НАН Беларуси
Вадим Сазанов, заведующий лабораторией биологических моделей ИБОХ НАН Беларуси, кандидат сельскохозяйственных наук
Статья поступила в редакцию 11.12.2015 г.
[5 See: http://innosfera.by/2016/05/anti-ischemic_effect
