CC BY
5
DOI 10.31718/2077-1096.20.2.198 УДК 617.51-089:616.82:599.323.4 Явтушенко 1.В., Костенко В.О.
ВПЛИВ МОДУЛЯТОР1В РЕДОКСЧУТЛИВИХ ТРАНСКРИПЦ1ЙНИХ ЧИННИК1В НА НЕВРОЛОГ1ЧНИЙ ДЕФ1ЦИТ У ЩУР1В П1СЛЯ В1ДТВОРЕННЯ ЧЕРЕПНО-МОЗКОВО1ТРАВМИ
УкраТнська медична стоматолопчна академiя, м. Полтава
Досл'джено вплив модулятор'т фактор'т транскрипц) NF-kB, AP-1 та Nrf2 на виживансть блих щур'т i розвиток у них неврологiчного дефциту псля нанесення експериментальноУ черепно-мозковоТ травми (ЧМТ). Досл1'ди були проведен на 110 блих щурах-самцях лш Встар масою 180220 г, розподлених на 6 груп: контрольна - псля моделювання експериментальноУ ЧМТ (n=30); тваринам нших груп (по 1б щур'в) псля в'дтворення ЧМТ протягом 7-д'б внутршньочеревинно вводили модулятори транскрип^йних чинник/'в: iнгiбiтор ядерно)' транслокацИ NF-kB пiролiдuндuтi-окарбамат амоню в дозi 76 мг/кг, /нг/б/тор AP-1 SR 11302 в дозi 1 мг/кг, iндуктори системи Nrf2-ARE: диметилфумарат в дозi 15 мг/кг у 10% розчинi диметилсульфоксиду та еп'1галокатех'1н-3-галат в дозi 1 мг/кг, а також водорозчинну форму кверцетину (корвiтин), що виявляе властивостi iнгiбiтора NF-kB та iндуктора Nrf2, у дозi 100 мг/кг (10 мг/кг у перерахунку на кверцетин). Тваринам контрольноУ групи замсть сполук, що досл'джувалися, внутршньочеревинно вводили 1 мл iзо-тончного розчину хлориду натрiю. Показано, що на 7 добу псля моделювання ЧМТ середнього ступеня тяжкостi у бльшостi тварин виявляються ознаки неврологiчного дефциту: порушення м'язового тонусу (у 83.3%), координацИрух'т (у 83.3%) i больовоУреакцИ(у 66.7%); нтегральний по-казник невролог'чного дефциту за 100-бальною шкалою Todd et al. становить 51.33±2.95 бал'в. За-стосування iнгiбiторiв транскрип^йних чинниюв NF-kB (п'рол'диндит'юкарбамату амоню) та AP-1 (SR 11302), iндуктор/'в системи Nrf2-ARE (диметилфумарату та епгалокатехн-3-галату) та во-дорозчинноУ форми кверцетину (корвтину) вiрогiдно збльшуе на 7 добу посттравматичного перi-оду виживансть блих щур'в, iстотно обмежуе у них ознаки неврологiчного дефциту та його iнте-гральний показник.
Ключов1 слова: транскрипцшж чинники NF-kB, AP-1 та Nrf2, черепно-мозкова травма, виживанють, невролопчний дефщит.
Робота е фрагментом НДР Робота «Роль транскрипцшних факторiв, системи циркадiанного осцилятора та метаболiч-них розладiв в утвореннi та фунщюнуванн патологiчнuх систем» (№ держреестрацп 0119U103898).
Черепно-мозкова травма (ЧМТ) вважаеться одшею з провщних причин смерт та втрати пра-цездатност у молодому вiцi [1]. Якщо людина виживае, найбтьш негативним аспектом ЧМТ можуть бути вщдален наслщки [2-4], що вклю-чають проблеми спткування, сенсорний дефн цит, емоцшн та поведiнковi проблеми, фiзичнi ускладнення, бть, пщвищений ризик суТциду, деменцш та можливють виникнення нейродеге-неративних захворювань центрально! нервово! системи (ЦНС).
Редоксчутливi транскрипцшж чинники (NF-кB, АР-1, N112 та ш.) е ключовими учасниками низки фiзiологiчних i патолопчних процеав у ЦНС. Вони задiянi у мехашзмах нейрогенезу, синаптич-ноТ пластичности когштивно! активност та пам'яН захисту нейрошв вщ рiзних патогенних впливiв, таких як ексайтотоксичнють та окисний стрес [5-7]. Показана протективна дiя пперексп-респ компонента NF-кB р65 на апоптотичш ней-рони кори головного мозку [8].
У той же час повщомляеться про числены негативы наслщки активацп NF-кB та АР-1 у ЦНС. Виявлено ТТ зв'язок з широким спектром невро-лопчних захворювань людини, включаючи шсу-льти, розсiяний склероз, хвороби Альцгеймера та Паркшсона, автоiмунний енцефаломiелiт, ешлепаю [4-6, 9].
Показано збiльшення активацп NF-кB голо-
вному мозку пюля ЧМТ в експериментi (у щурiв пiсля контрольованого кортикального удару та перкусшноТ' травми головного мозку) та при до-слiдженнi бiоптатiв мозковоТ тканини пацieнтiв з ЧМТ [10, 11].
У лiтературi неоднозначно оцшюеться роль редоксчутливих транскрипцiйних чинникiв у ме-ханiзмах вторинного пошкодження та нейропро-текцiТ пiсля ЧМТ, що залежить вщ особливостей функцiонального стану вщповщних сигнальних шляхiв. Так, пригшчення на рiвнi IKK2 / NF-kB у нейронах спричиняе посилену експреаю проза-пальних генiв, погiршуе невролопчний дефщит, сприяе апоптотичнш загибелi нейрошв, збтьшуе швидкiсть гостроТ посттравматичноТ смертность Такi змiни також спостерiгалися, коли активнють нейрональних IKK / NF-kB пригшчувалася без-посередньо перед нанесенням чМт. Навпаки, специфiчна для нейрона актива^я сигналiв IKK / NF-kB суттево не впливала на наслщки ЧМТ [12].
Цкаво, що нейропротективний вплив деяких iнгiбiторiв NF-kB за умов ЧМТ може бути пов'я-заним не ттьки з дiею на NF-kB, але i на AP-1-залежний сигнальним шлях [13].
Система Nrf2 / антиоксидант респонсивний елемент (ARE), яка вважаеться важливим регулятором ендогенних захисних процеав у нерво-вш ткaнинi, за деяких умов (наприклад, внаслн
АктуальН проблеми сучасно!' медицины
док експреси' гена гемоксигенази-1) може збть-шувати ушкодження головного мозку на ™i гост-рих розладiв церебрально!' гемодинамки [14],
Проте дiя модуляторiв редоксчутливих транскрипцшних чинникiв на показники невроло-гiчного дефiциту пiсля вiдтворення ЧМТ зали-шаеться нез'ясованою.
Метою роботи було вивчення впливу модуля-торiв факторiв транскрипцп' NF-kB, AP-1 та Nrf2 на виживанiсть бiлих щурiв i розвиток у них не-врологiчного дефiциту пiсля нанесення експе-риментально!' черепно-мозково!' травми.
Матерiал та методи дослщження
Дослiдження були проведенi на 110 бiлих щурах-самцях лшп Вiстар масою 180-220 г, роз-подiлених на 6 груп: контрольна - шсля моде-лювання експериментально!' ЧМТ (n=30), твари-нам шших груп (по 16 щурiв) шсля вiдтворення ЧМТ протягом 7-дiб внутршньочеревинно вводили модулятори транскрипцiйних чинниш: шп-бiтор ядерно!' транслокацп NF-kB шролщиндитю-карбамат амонiю (PDTC, "Sigma-Aldrich, Inc.", США) в дозi 76 мг/кг [14], шпбтор AP-1 SR 11302 ("Tocris Bioscience", Велика Бриташя) в дозi 1 мг/кг [15], шдуктори системи Nrf2-ARE: димети-лфумарат (DMF, "Sigma-Aldrich, Inc.", США) в дозi 15 мг/кг у 10% розчиш диметилсульфоксиду [16] та ешгалокатехш-3-галат (EGCG, "Tocris Bioscience", Велика Бриташя) в дозi 1 мг/кг [17], а також водорозчинну форму кверцетину (корвн тин, ЗАТ НВЦ «Борщапвський ХФЗ», Украша), що виявляе властивост iнгiбiтора NF-kB та шду-ктора Nrf2, у дозi 100 мг/кг (10 мг/кг у перерахун-ку на кверцетин) [18]. Тваринам контрольно!' гру-пи замють сполук, що дослщжувалися, внутрш ньочеревинно вводили 1 мл iзотонiчного розчи-ну хлориду натрю
Модель ЧМТ середнього ступеня тяжкост вiдтворювали за рекомендацiями В.М. бльсько-го та С.В. Зяблщева [19], дотримуючись принци-пiв бюмедично!' етики (пiд легким ефiрним наркозом).
Для об'ективно'1 оцiнки ступеня невролопчно-го дефiциту застосовували 100-бальну шкала Todd et al (у модифка^ях Л.А. Шалякшо!' та О.Я. бвтушенка) [19]. Оцiнювали 14 ознак, що вщо-
бражають piBeHb свiдомостi тварин; стан рефлекторной сфери, у тому чи^ ширину й реакцш 3i-ниць на свiтло, ропвковий рефлекс, рефлектор-ну реакцiю на гучний звук, реакцш на св^ло i бiль; м'язовий тонус тулуба i кiнцiвок; дихання; рух i деякi поведiнковi реакцп.
Дослiдження м'язового тонусу проводили у тест шдтягування щурiв на горизонтальнiй пе-рекладиш. Для оцiнки координацп рухiв тварин шдшмали на 5 с та вщпускали на плоску поверх-ню, дослiджували Т'хню здатнiсть стояти, шдтри-мувати позу, звертали увагу на ознаки атаксп, абазп тощо.
Статистичш розрахунки проводили з викори-станням пакету програм Microsoft Office Excel та розширення Real Statistics. Аналiз виживаност щурiв проводили за методом Каплана-Мейера протягом 7-ми дiб спостереження пюля моделю-вання ЧМТ з оцшкою ймовiрностi похибки за ло-гарифмiчним ранговим критерieм (Log-rank) 1. Для аналiзу вiдмiнностей частот у незалежних групах дослщжень для перевiрки нульово'Т ста-тистично'Т гiпотези про тотожнють частот застосовували розрахунок точного критерш Фiшера. При оцшц показникiв шкали Todd et al. викорис-товували непараметричний тест Манна-В^нк
Результати дослiдження та ix обговорення
На 7 добу шсля моделювання експеримента-льно'Т ЧМТ виживанiсть щурiв, розрахована за процедурою Каплана-Мейера, становила 0.40±0.09 (табл. 1). Максимальна летальнють спостерiгалася протягом перших 2-х дiб (40%).
Примiтно, що застосування вах модуляторiв транскрипцiйних чинникiв, що вивчалися вiрогiд-но збiльшувало виживанiсть тварин протягом 7 дiб посттравматичного перюду.
Протягом цього термiну кiлькiсть тварин з по-рушеннями м'язового тонусу вiрогiдно зменшу-валася (табл. 2) з 83.3% (у контрольнш груш) до 21.4 та 33.3% при застосуванш iнгiбiторiв акти-вацп NF-kB i AP-1 (PDTC i SR 11302) - на 61.9 та 50.0% вщповщно; до 23.1 та 25.0% при введенш шдук^в Nrf2 (DMF i EGCG) - на 60.2 та 58.3%, а також до 23.1% при призначенш водорозчин-но'Т форми кверцетину - на 60.2%.
Таблиця 1
Вплив модуляmорiв редоксчутливих транскрип^йних чинниюв на eu^;ueaHicmb w,ypie (за методом Каплана-Мейера) на 7-му добу спостереження пюля моделювання ЧМТ
Групи Показник виживаност S(t) Ст. похибка, Межi квартилiв P
Нижнш Верхнш
Моделювання ЧМТ (контроль) 0.40 0.09 0.22 0.57
+ PDTC 0.88 0.08 0.64 0.96 0.006
+ SR 11302 0.75 0.11 0.55 0.87 0.041
+ DMF 0.81 0.10 0.59 0.92 0.016
+ EGCG 0.75 0.11 0.55 0.87 0.042
+ кверцетин (корвiтин) 0.81 0.10 0.59 0.92 0.015
Примтка. P - iмовiрнiсть похибки за логарифмiчним ранговим критер':ем (Log-rank) 1 при пор'внянш результатie 3i значен-нями контрольноï групи.
Таблиця 2
Вплив модуляmорiв редоксчутливих транскрип^йних чинниюв на юльюсть тварин з порушеннями м'язового тонусу через 7 di6 пюля ЧМТ, %
Групи Порушення м'язового тонусу Нормальний м'язовий тонус Р
Моделювання ЧМТ 83.3 16.7
(контроль)
+ PDTC 21.4 78.6 <0.005
+ SR 11302 33.3 66.7 <0.04
+ DMF 23.1 76.9 <0.005
+ EGCG 25.0 75.0 <0.02
+ кверцетин (корвiтин) 23.1 76.9 <0.005
Прим1тка (табл. 2-4): P - ¡мов1рнють похибки при пор1внянн1
При цьому також ютотно знижувалося число щурiв з порушеннями координаци рухiв (табл. 3) також з 83.3% (у контрольнш груш) до 14.3 та 25.0% при застосуванш PDTC i SR 11302 - на 69.0 та 58.3% вщповщно; до 15.4 та 33.3% при введены DMF i EGCG - на 67.9 та 50.0%, а також до 23.1% при призначенш корвп"ину - на 60.2%.
Юлькють тварин з порушеннями больово'Т реакцп через 7 дiб шсля чМт вiрогiдно зменшува-
результатв 3i значеннями контрольноТ групи.
лася (табл. 4) з 66.7% (у контрольнш груш) до 14.3% при застосуванш PDTC - на 52.4%; до 23.1 та 16.7% при введенш DMF i EGCG - на 43.6 та 50.0%, а також до 15.4% при призначенш водорозчинно'Т форми кверцетину - на 51.3%. Застосування SR 11302 ютотно на число щурiв з порушеннями больово'Т реакци за умов дослщу не впливало.
Таблиця 3
Вплив модуляmорiв редоксчутливих транскрип^йних чинниюв на юльюсть тварин з порушеннями координацп рухiв через 7 di6 псля ЧМТ, %
Групи Порушення координаци' рухiв Нормальна координа^я рухiв Р
Моделювання ЧМТ 83.3 16.7
(контроль)
+ PDTC 14.3 85.7 <0.002
+ SR 11302 25.0 75.0 <0.02
+ DMF 15.4 84.6 <0.002
+ EGCG 33.3 66.7 <0.04
+ кверцетин (корвiтин) 23.1 76.9 <0.005
Таблиця 4
Вплив модуляторiв редоксчутливих транскрип^йних чинниюв на юльюсть тварин з порушеннями больовоТреакцп через 7 дiб псля ЧМТ, %
Групи Порушення больовоТ реакци' Нормальна больова реак^я Р
Моделювання ЧМТ 66.7 33.3
(контроль)
+ PDTC 14.3 85.7 <0.02
+ SR 11302 25.0 75.0 >0.05
+ DMF 23.1 76.9 <0.05
+ EGCG 16.7 83.3 <0.04
+ кверцетин (корвiтин) 15.4 84.6 <0.02
Використання 100-бально'Т шкали Todd et al. (табл. 5) виявило у контрольних тварин на 7 добу посттравматичного перюду суттеве зменшен-ня балiв за вама показниками ^вень свщомосп тварин, стан рефлекторно'Т сфери, дихання, рух i поведiнковi реакци).
Введення модуляторiв транскрипцшних чин-ниш за умов експерименту вiрогiдно покращу-вало стан уах показниш ^е'Т шкали (при застосуванш PDTC, DMF та кверцетину), або майже вах (при призначенш SR 11302 - за винятком
показниш дихання, а при застосуванш корвггину - за винятком показниш дихання та руху). Проте штегральний показник невролопчного дефщиту значно зменшувався при введенш вах препара-тв, що дослщжувалися.
Примп"но, що ютотних вщмшностей у ефектив-носп обмеження невролопчного дефщиту при застосуванш шпбп^в активаци NF-kB i AP-1 (PDTC i SR 11302), шдую^в Nrf2 (DMF i EGCG) та водорозчинно'Т форми кверцетину не виявлено.
Таблиця 5
Вплив модуляmорiв редоксчутливих транскрип^йних чинниюв на показники неврологiчного дефциту за шкалою Todd et al. через 7 дiб псля ЧМТ, бали
Групи Рiвень свщомост Рефлекторна сфера Дихання Рух Поведiнка 1нтегральний показник неврологiчного дефiциту
Моделювання ЧМТ (контроль) 12.50±1.69 13.08±0.88 5.96±0.08 9.58±2.14 10.25±0.45 51.33±2.95
+ PDTC 6.79±0.66 * 7.86±0.82 * 2.14±0.78 * 4.64±0.36 * 4.21±0.21 * 25.64±2.06 *
+ SR 11302 7.08±0.74 * 10.17±0.58 * 4.00±0.85 5.83±0.56 * 5.00±0.43 * 31.50±2.47 *
+ DMF 6.92±0.70 * 7.92±0.77 * 2.31±0.84 * 5.38±0.38 * 4.54±0.42 * 27.08±2.73 *
+ EGCG 7.50±0.75 * 10.00±0.78 * 4.50±0.78 7.50±0.75 5.25±0.45 * 35.08±3.02 *
+ кверцетин (корвiтин) 6.92±0.70 * 8.62±0.66 * 2.77±0.86 * 4.23±0.52 * 4.46±0.31 * 27.15±1.97 *
Примimка: * - P<0.05 при порiвняннi резульmаmiв з'1 значеннями контрольноï групи.
АктуальН проблеми сучасно'1 медицины
Вiдомо, що актива^я NF-kB i AP-1 супрово-джуеться розвитком нейрозапалення та нейро-дегенерацп [5, 6, 9, 13]. Нещодавно нами показано, що застосування шролщиндитюкарбамату амошю та SR 11302 ютотно обмежуе в тканиш великих пiвкуль головного мозку щурiв на 7 добу пiсля вщтворення аналопчно'Г моделi ЧМТ ознаки окисно-штрозативного стресу, зокрема, зме-ншуе генерацiю супероксидного анiон-радикала та активнють шдуцибельно'Г NO-синтази, покра-щуе спряженнють конститутивно!' iзоформи цьо-го ферменту, обмежуе концентрацш пероксишт-риту, пщвищуе антиоксидантний потенцiал [20].
Рашше у лiтературi вже обговорювався ней-ротективний потен^ал активацп системи Nrf2 / ARE, зокрема, при iшемiчному та геморапчному iнсультах, нейродегенеративних захворюваннях (хворобах Альцгеймера та Паркшсона) [14, 21]. Nrf2 найчастiше розглядаеться як функцюналь-но антагонiстичний чинник порiвняно з NF-kB i AP-1. Повщомляеться, що шдуктори Nrf2 / ARE здатш зменшувати вироблення АФК, з чим пов'язано обмеження втрати нейрошв пюля шеми головного мозку [22, 23]. У дефщитних за Nrf2 тварин позитивш ефекти таких засобiв ска-совувалися [24].
Отримаш нами результати узгоджуються з даними лiтератури щодо попршення регуляцп генiв Nrf2 пюля ЧМТ, що супроводжувалося ш-дук^ею у тканинi головного мозку важливих ге-нераторiв активних форм кисню та азоту -NADPH-оксидази та шдуцибельно'Г NO-синтази, пiдвищенням маркерiв окисно-штрозативного стресу (концентрацп 4-гiдроксиноненалю та 3-нiтротирозину), активацiею матриксиних мета-лопротешаз 3 та 9, трансформувального фактора росту ß1 та NF-kB з розвитком нейрозапалення та апоптозу нервових кл^ин [7].
Позитивна дiя кверцетину, вочевидь, може бути пов'язана не ттьки з його властивостями як антиоксидантно'Г сполуки (скевенджера втьних радикалiв, iнгiбiтора фосфолiпази, лтоксигена-зи, циклооксигенази) [25], але i модулятора ре-доксчутливих транскрипцiйних чинниюв. Кверце-тин виявив властивостi зменшувати бюсинтез компонентiв NF-kB, зокрема, p65 [26], пригшчу-вати убiквiтинзалежний протеолiз комплексу nF-kB з шпбторним бiлком IkB [27], а також вплива-ти на активацiю сигнального шляху Nrf2 - ARE та залежну вщ нього гемоксигеназу 1 [27].
Тобто при майже однаковш ефективност цiна на кверцетин значно поступаеться вартост ш-ших модуляторiв транскрипцiйних чинникiв, що дослiджувалися. Це пщкреслюе доцiльнiсть його подальшого вивчення як перспективного нейро-протективного засобу для обмеження летально-стi та невролопчних порушень пiсля ЦМТ.
Висновки
1. На 7 добу пюля моделювання ЧМТ серед-нього ступеня тяжкост у бтьшосп тварин вияв-ляються ознаки неврологiчного дефiциту: пору-
шення м'язового тонусу (у 83.3%), координацп pyxiB (у 83.3%) i больовоТ реакц^ (у 66.7%); ште-гральний показник неврологiчного дефiциту за 100-бальною шкалою Todd et al. становить 51.33±2.95 балiв,
2. Застосування iнгiбiторiв транскрипцiйних чинникiв NF-kB (шролщиндитюкарбамату амошю) та AP-1 (SR 11302), iндукторiв системи Nrf2-ARE (диметилфумарату та ешгалокатехш-3-галату) та водорозчинноТ форми кверцетину (ко-рвiтину) на 7 добу посттравматичного перюду вiрогiдно збiльшуe виживанiсть бтих щурiв, юто-тно обмежуе у них ознаки невролопчного дефн циту та його штегральний показник.
Лтература
1. Capizzi A, Woo J, Verduzco-Gutierrez M. Traumatic Brain Injury: An Overview of Epidemiology, Pathophysiology, and Medical Management. Med Clin North Am. 2020 Mar;104(2):213-238.
2. O'leary RA, Nichol AD. Pathophysiology of severe traumatic brain injury. J Neurosurg Sci. 2018 Oct;62(5):542-548.
3. Ziablitsev SV, Yelskyy VM. Syndromy travmatychnoyi khvoroby pry cherepno-mozkoviy travmi [Syndromes of traumatic disease in traumatic brain injury]: monograph. Kramatorsk: Kashtan; 2020. 264 p. (Ukrainian).
4. Djordjevic J, Sabbir MG, Albensi BC. Traumatic Brain Injury as a Risk Factor for Alzheimer's Disease: Is Inflammatory Signaling a Key Player? Curr Alzheimer Res. 2016;13(7):730-738.
5. Shih RH, Wang CY, Yang CM. NF-kappaB Signaling Pathways in Neurological Inflammation. Front Mol Neurosci. 2015 Dec 18;8:77.
6. Powell AL, Hindley E, Nelson AJ et al. Lesions of retrosplenial cortex spare immediate-early gene activity in related limbic regions in the rat. Brain Neurosci Adv. 2018 Nov 13;2:2398212818811235.
7. Bhowmick S., D'Mello V., Caruso D. et al. Traumatic brain injury-induced downregulation of Nrf2 activates inflammatory response and apoptotic cell death. J Mol Med. 2019; 97:1627-1641.
8. Bhakar AL, Tannis LL, Zeindler C et al. Constitutive nuclear factor-kappa B activity is required for central neuron survival. J Neurosci. 2002 Oct 1 ;22(19):8466-8475.
9. Farooqui AA. Therapeutic Potentials of Curcumin for Alzheimer Disease. Heidelberg, New York, Dordrecht, London: Springer; 2016.
10. White TE, Ford GD, Surles-Zeigler MC et al. Gene expression patterns following unilateral traumatic brain injury reveals a local pro-inflammatory and remote anti-inflammatory response. BMC Genomics. 2013 Apr 25;14:282.
11. Hang CH, Chen G, Shi JX et al. Cortical expression of nuclear factor kappaB after human brain contusion. Brain Res. 2006 Sep 13;1109(1):14-21.
12. Mettang M, Reichel SN, Lattke M et al. IKK2/NF-kB signaling protects neurons after traumatic brain injury. FASEB J. 2018;32(4):1916-1932.
13. Tao L, Li D, Liu H et al. Neuroprotective effects of metformin on traumatic brain injury in rats associated with NF-kB and MAPK signaling pathway. Brain Res Bull. 2018 Jun;140:154-161.
14. Sun Y, Yang T, Leak RK et al. Preventive and Protective Roles of Dietary Nrf2 Activators Against Central Nervous System Diseases. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2017;16(3):326-338.
15. Yelins'ka AM, Shvaykovs'ka OO, Kostenko VO. Vplyv pirolidyndytiokarbamatu amoniyu na produktsiyu aktyvnykh form kysnyu i azotu v tkanynakh parodonta ta slynnykh zaloz shchuriv za umov systemnoho vvedennya lipopolisakharydu Salmonella typhi [Influence of ammonium pyrrolidine dithiocarbamate on the production of reactive oxygen and nitrogen species in tissues of periodontium and salivary glands in rats exposed to Salmonella typhi lipopolisaccharide]. Fiziol Zh. 2018;64(5):63-69. (Ukrainian)
16. Sun Y, Lin Z, Liu CH et al. Inflammatory signals from photoreceptor modulate pathological retinal angiogenesis via c-Fos. J Exp Med. 2017 Jun 5;214(6):1753-1767.
17. Zhao X, Sun G, Zhang J et al. Dimethyl Fumarate Protects Brain From Damage Produced by Intracerebral Hemorrhage by Mechanism Involving Nrf2. Stroke. 2015 Jul;46(7):1923-1928.
18. Yelins'ka AM, Shvaykovs'ka OO, Kostenko VO. Epigallocatechin-3-gallate prevents disruption of connective tissue in periodontium and salivary glands of rats during systemic inflammation. Wiad Lek. 2018;71(4):869-873.
19. Khmil' DO, Kostenko VO. Poyednanyy vplyv L-arhininu ta vodorozchynnoyi formy kvertsetynu na markery okysno-nitrozatyvnoho stresu v shkiri shchuriv za umov nadlyshkovoho nadkhodzhennya v orhanizm nitratu natriyu [Combined effect of L-arginine and water-soluble form of quercetin on markers of
oxidative-nitrosative stress in skin of rats exposed to excessive 24.
sodium nitrate]. Fiziol Zh. 2017;63(6):53-59. (Ukrainian).
20. Yelskyy VN, Zyablitsev SV. Modelirovaniye cherepno-mozgovoy travmy [Modeling of a craniocerebral injury]. Donetsk; 2008. 140 p. 25. (Russian)
21. Yavtushenko IV, Kostenko VO. Pryhnichennya transkryptsiynykh chynnykiv NF kappa B ta AP-1 obmezhuye rozvytok okysno- 26. nitrozatyvnoho stresu v tkanyni velykykh pivkul' holovnoho mozku shchuriv pislya vidtvorennya eksperymental'noyi cherepno-mozkovoyi travmy [Inhibition of transcription factors NF kappa B and AP-1 limits the progression of oxidative-nitrosative stress in 27. the tissue of cerebral hemispheres in rats after modelled traumatic brain injury]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny: Visn Ukr med stomatol akad. 2020;20(1):80-85. (Ukrainian).
22. Dinkova-Kostova AT, Kostov RV, Kazantsev AG. The role of Nrf2 28. signaling in counteracting neurodegenerative diseases. FEBS J. 2018 0ct;285(19):3576-3590.
23. Wu S, Yue Y, Peng A et al. Myricetin ameliorates brain injury and neurological deficits via Nrf2 activation after experimental stroke in middle-aged rats. Food Funct. 2016 Jun 15; 7(6):2624-2634.
Реферат
ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯТОРОВ РЕДОКСЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА НЕВРОЛОГИЧЕСКИЙ ДЕФИЦИТ У КРЫС ПОСЛЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ Явтушенко И.В., Костенко В.А.
Ключевые слова: транскрипционные факторы NF-kB, AP-1 и Nrf2, черепно-мозговая травма, выживаемость, неврологический дефицит.
Исследовано влияние модуляторов факторов транскрипции NF-kB, AP-1 и Nrf2 на выживаемость белых крыс и развитие у них неврологического дефицита после нанесения экспериментальной черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Опыты были проведены на 110 белых крысах-самцах линии Вистар массой 180-220 г, разделенных на 6 групп: контрольная - после моделирования экспериментальной ЧМТ (n = 30); животным других групп (по 16 крыс) после воспроизведения ЧМТ в течение 7-суток внутриб-рюшинно вводили модуляторы транскрипционных факторов: ингибитор ядерной транслокации NF-kB пиролидиндитиокарбамат аммония в дозе 76 мг/кг, ингибитор AP-1 SR 11302 в дозе 1 мг/кг, индукторы системы Nrf2-ARE: диметилфумарат в дозе 15 мг/кг в 10% растворе диметилсульфоксида и эпигалло-катехин-3-галлат в дозе 1 мг/кг, а также водорастворимую форму кверцетина (корвитин), проявляющий свойства ингибитора NF-kB и индуктора Nrf2, в дозе 100 мг/кг (10 мг/кг в пересчете на кверцетин). Животным контрольной группы вместо исследуемых соединений внутрибрюшинно вводили 1 мл изотонического раствора хлорида натрия. Показано, что на 7 сутки после моделирования ЧМТ средней степени тяжести у большинства животных выявляются признаки неврологического дефицита: нарушение мышечного тонуса (у 83.3%), координации движений (у 83.3%) и болевой реакции (у 66.7%); интегральный показатель неврологического дефицита по 100-балльной шкале Todd et al. составляет 51.33±2.95 баллов. Применение ингибиторов транскрипционных факторов NF-kB (пиролидиндитиока-рбамата аммония) и AP-1 (SR 11302), индукторов системы Nrf2-ARE (диметилфумарата и эпигаллока-техин-3-галлата) и водорастворимой формы кверцетина (корвитина) достоверно увеличивает выживаемость белых крыс на 7 сутки посттравматического периода, существенно ограничивает у них признаки неврологического дефицита и его интегральный показатель.
Summary
EFFECTS OF MODULATORS OF REDOX-SENSITIVE TRANSCRIPTION FACTORS ON NEUROLOGIC DEFICIT IN RATS AFTER TRAUMATIC BRAIN INJURY Yavtushenko I.V., Kostenko V.O.
Key words: transcription factors NF-kB, AP-1 and Nrf2, traumatic brain injury, survival rate, neurological deficit.
This study was aimed as investigating the effects of modulators of transcription factors NF-kB, AP-1 and Nrf2 on the survival rate of white rats and the development of neurological deficits following the simulation of traumatic brain injury (TBI). The study included 110 white Wistar male rats weighing 180-220 g, divided into 6 groups. Control group involved animals after the TBI injury simulation (n=30). The animals of other groups (16 rats in each) were intraperitoneally injected with modulators of transcription factors after the simulation of the trauma for 7 days: ammonium pyrrolidine dithiocarbamate, an inhibitor of nuclear translocation NF-kB, was injected in a dose of 76 mg/kg; AP-1 SR 11302 inhibitor - in a dose of 1 mg/kg; Nrf2-ARE system inductors as dimethyl fumarate in a dose of 15 mg/kg in a 10% dimethyl sulfoxide solution and epigallocatechin-3-gallate in a dose of 1 mg/kg. The test animals were also injected with a water-soluble form of quercetin (corvitin), which acts as an NF-kB inhibitor and Nrf2 inducer, in a dose of 100 mg/kg (10 mg/kg in terms of quercetin). The animals in the control group were injected intraperitoneally with 1 ml of isotonic sodium chloride solution instead of the tested compounds mentioned above. It has been found out that on the 7th day after the simulation of moderate TBI most animals showed signs of neurological deficit including impaired muscle tone (83.3%), impaired coordination (83.3%) and pain reaction (66.7%). Integral indicator of neurological deficit by Todd et al. 100-score grading scale was 51.33±2.95. The use of inhibitors of transcription factors NF-kB (ammonium pyrrolidinedithiocarbamate) and AP-1 (SR 11302), the Nrf2-ARE system inducers (dimethylfumarate and epigallocatechin-3-gallate) and the water-soluble form of quercetin (corvitin) increases rats' survival rate, significantly limits their signs of neurological deficit and its integral index.
Yao Y, Miao W, Liu Z et al. Dimethyl Fumarate and Monomethyl Fumarate Promote Post-Ischemic Recovery in Mice. Transl Stroke Res. 2016 Dec; 7(6):535-547.
Cheng T, Wang W, Li Q et al. Cerebroprotection of flavanol (-)-epicatechin after traumatic brain injury via Nrf2-dependent and -independent pathways. Free Radic Biol Med. 2016 Mar; 92:15-28. Maksyutina NP, Moibenko AA, Mohort NA et al. Bioflavonoidy kak organoprotektory (kvertsetin, korvitin, kvertin) [Bioflavonoids as organoprotectors (quercetin, corvitin, quertin). Kyiv: Naukova Dumka; 2012. 274 p. (Russian)
Lai WW, Hsu SC, Chueh FS et al. Quercetin inhibits migration and invasion of SAS human oral cancer cells through inhibition of NF-kB and matrix metalloproteinase-2/-9 signaling pathways. Anticancer Res. 2013 May;33(5):1941-1950. Kang CH, Choi YH, Moon SK et al. Quercetin inhibits lipopolysaccharide-induced nitric oxide production in BV2 microglial cells by suppressing the NF-kB pathway and activating the Nrf2-dependent HO-1 pathway. Int Immunopharmacol. 2013 Nov; 17(3):808-813.
