Pages Navigation Menu
Submit scientific paper, scientific publications, International Research Journal | Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ЭЛ № ФС 77 - 80772, 16+

DOI: https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.101.11.031

Download PDF ( ) Pages: 175-178 Issue: № 11 (101) Part 1 () Search in Google Scholar
Cite

Cite


Copy the reference manually or choose one of the links to import the data to Bibliography manager
Pozdnyakov D.I. et al. "ANTIOXIDANT AND ANTIAMYLOID POTENTIAL OF SUCCINIC ACID DERIVATIVES". Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal (International Research Journal) № 11 (101) Part 1, (2020): 175. Mon. 07. Dec. 2020.
Pozdnyakov, D.I., & Mamleev, A.V., & Ladyka, A.A., & Rybalko, I.E., & Larsky, M.V. (2020). ANTIOKSIDANTNYY I ANTIAMILOIDNYY POTENCIAL PROIZVODNYH YANTARNOY KISLOTY [ANTIOXIDANT AND ANTIAMYLOID POTENTIAL OF SUCCINIC ACID DERIVATIVES]. Meždunarodnyj naučno-issledovatel’skij žurnal, № 11 (101) Part 1, 175-178. http://dx.doi.org/10.23670/IRJ.2020.101.11.031
Pozdnyakov D. I. ANTIOXIDANT AND ANTIAMYLOID POTENTIAL OF SUCCINIC ACID DERIVATIVES / D. I. Pozdnyakov, A. V. Mamleev, A. A. Ladyka и др. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal. — 2020. — № 11 (101) Part 1. — С. 175—178. doi: 10.23670/IRJ.2020.101.11.031

Import


ANTIOXIDANT AND ANTIAMYLOID POTENTIAL OF SUCCINIC ACID DERIVATIVES

АНТИОКСИДАНТНЫЙ И АНТИАМИЛОИДНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПРОИЗВОДНЫХ
ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ

Научная статья

Поздняков Д.И.1, *, Мамлеев А.В.2, Ладыка А.А.3, Рыбалко И.Е.4, Ларский М.В.5

1 ORCID:0000-0003-0889-7855;

1, 2, 3, 4, 5 Пятигорский медико-фармацевтический институт, Пятигорск, Россия

* Корреспондирующий автор (pozdniackow.dmitry[at]yandex.ru)

Аннотация

Данное исследование посвящено изучению влияния янтарной, ацетиламиноянтарной кислот и этилметилгидроксипиридина сукцината на процесс генерации супероксид-радикала и образование конгломератов амилоида β в in vitro тестах. Влияние изучаемых соединений на образование супероксид-радикала оценивали в реакции фотообращения рибофлавина. Агрегацию амилоидных частиц регистрировали в реакции с конго красным. В результате было установлено, что в ряду изучаемых веществ наиболее высокие супероксид-радикал «скэвенджерные» свойства отмечены у ацетиламиноянтарной кислоты (IC50 109,3±12,947 мкг/мл), кроме того, данное соединение существенно ингибировало процесс агрегации амилоида β.

Ключевые слова: сукцинаты, болезнь Альцгеймера, окислительный стресс, амилоид β.

ANTIOXIDANT AND ANTIAMYLOID POTENTIAL OF SUCCINIC ACID DERIVATIVES

Research article

Pozdnyakov D.I.1, *, Mamleev A.V.2, Ladyka A.A.3, Rybalko I.E.4, Larsky M.V.5

1 ORCID ID:0000-0003-0889-7855;

1, 2, 3, 4, 5 Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute, Pyatigorsk, Russia

* Corresponding author (pozdniackow.dmitry[at]yandex.ru)

Abstract

This study aims to examine the effect of succinic acid, acetylaminosuccinic acid, and Ethylmethylhydroxypyridine succinate on the generation of superoxide radicals and the formation of amyloid β conglomerates during in vitro tests. The effect of the examined compounds on the formation of a superoxide radical was evaluated in the riboflavin photochemical reaction. Amyloid deposits were detected in the reaction with Congo red. As a result, it was found that among the studied substances, the highest superoxide-radical “scavenger” properties were observed in acetylaminosuccinic acid (IC50 109.3±12.947 µg/ml), in addition, this compound significantly inhibited the aggregation process of amyloid β.

Keywords: succinates, Alzheimer’s disease, oxidative stress, amyloid β.

Введение

Среди заболеваний, вызванных техническим прогрессом, одно из первых мест занимает деменция и сопряженные с ней нейродегенеративные заболевания. Особо значимое распространение когнитивных нарушений наблюдается среди населения Азиатско-Тихоокеанского региона. Это объясняется сочетанием ряда социально-экономических причин и высокого профиля сосудистого риска [1]. Симптомокомплекс деменции представляет собой нарушение интеллектуальной деятельности, снижение доступного уровня суждений, нивелирование индивидуальных особенностей личности, изменение поведения вследствие нейродегенеративных нарушений, в частности болезни Альцгеймера [2]. Согласно статистике, количество пациентов с болезнью Альцгеймера за 26-ти летний период (с 1990 по 2016 год) увеличилось с 20,2 млн до 43,8 млн человек. За данный временной промежуток число смертей в результате деменции возросло на 148%. В этой связи деменция считается пятой по распространённости причиной смертности в мире, а среди людей старше 70 лет — второй после ишемической болезни сердца [3].

Последние исследования показывают, что одной из причин развития деменции и болезни Альцгеймера является нарушение функциональной активности митохондрий – митохондриальная дисфункция, сопровождающаяся генерацией активных форм кислорода, представленных, как правило, супероксид-радикалом. В свою очередь супероксид-радикал запускает каскад реакций, приводящий к активации секретазного комплекса с расщеплением белка-предшественника амилоида и образованием фрагментов амилоида β различной длины [4]. В настоящее время было установлено, что амилоид β и связанный с ним гиперфосфорилированный тау-протеин обладают выраженной нейротоксичностью и являются основными компонентами сенильных бляшек. Таким образом, можно предположить, что подавление оксидативного стресса и амилоидогенеза являются перспективными направлениями терапии деменции и болезни Альцгеймера [5].

Широко распространенными веществами, оказывающими антиоксидантное действие, являются производные янтарной кислоты. Также для сукцинатов описано «шунтирующее» действие в отношении митохондриального комплекса I – основного источника активных форм кислорода в клетке, что делает данные соединения перспективными объектами для оценки антиамилоидного действия [6].

Методы и принципы исследования

В данном исследовании в качестве изучаемых объектов выступали ацетиламиноянтарная кислота («Когитум», Санофи), этилметилгидроксипиридина сукцинат («Мексидол», Фармасофт) и янтарная кислота («Татхимфармпрепараты»). Работа была выполнена с применением in vitro подхода с изучением влияния исследуемых объектов на процесс агрегации частиц бета-амилоида и генерацию супероксид-радикала в модельной смеси.

Влияние ацетиламиноянтарной кислоты, этилметилгидроксипиридина сукцината и янтарной кислоты на процесс агрегации Aβ оценивали спектрофотометрически в реакции с конго красным. Изучаемые соединения растворяли в диметилсульфоксиде до конечной концентрации 20 мг/мл. 25 мкл полученного раствора смешивали с 225 мкл 20 мМ раствора конго красного. После чего полученную смесь инкубировали в течении девяти дней при комнатной температуре. Оптическую плотность модельной смеси оценивали на третий, шестой и девятый день при 405 нм и 540 нм. Количество образовавшихся агрегатов Aβ рассчитывали по формуле:

07-12-2020 16-31-34

где:

ACR405 – оптическая плотность раствора конго красного при длине волны 405 нм;

A540 и A405 оптическая плотность раствора, содержащего исследуемые вещества при длине волны 540 нм и 405 нм, соответственно. Фрагмент Aβ1-40 был получен от Sigma-Aldrich (Германия) [7].

Оценку супероксид-антирадикальной активности проводили по методу Winterbourn. Супероксид-радикал генерировали в реакции фотообращения рибофлавина. Среда инкубации состояла из 0,1 мл раствора изучаемого соединения (в конечной концентрации 1000 мкг/мл; 500 мкг/мл; 250 мкг/мл; 125 мкг/мл и 62,5 мкг/мл) с добавлением 0,1 мл 1,5мМ раствора нитро-синего тетразолия; 0,2 мл 0,1М раствора ЭДТА; 0,05 мл 0,12 мМ раствора рибофлавина и 2,55 мл PBS (pH 7,4). Полученную смесь инкубировали 5 мин при 250С. Оптическую плотность проб измеряли при 560 нм против воздуха. Положительным контролем выступала среда инкубации без добавления исследуемых веществ. Все тесты выполнялись в триплетном варианте. Процент ингибиции рассчитывали по формуле [8]:

07-12-2020 16-31-41

где:

Ах – оптическая плотность пробы образца

А0 – оптическая плотность пробы положительного контроля

Статистическую обработку полученных результатов проводили с применением программного пакет STATISTICA 6.0 (StatSoft, США). Данные выражали в виде M (среднее значение) ± SEM (стандартная ошибка среднего). Статистические отличия между группами оценивали методом однофакторного дисперсионного анализа с пост тестом Ньюмена-Кейсла при p<0,05. Показатель IC50 рассчитывали методом пробит анализа.

Основные результаты

В ходе проведения данного исследования было установлено, что наиболее выраженными супероксид-антирадикальными свойствами обладает ацетиламиноянтарная кислота, которая в концентрации 1000 мкг/мл ингибировала образование супероксид-радикала в модельной смеси на 90,5% при показателе IC50 109,3±12,947 мкг/мл (см. рисунок 1). Этилметилгидроксипиридина сукцинат также значимо подавлял генерацию супероксида (на 92,4% в максимальной тестируемой концентрации), однако величина IC50 этилметилгидроксипиридина сукцината была выше таковой у ацетиламиноянтарной кислоты и составляла 163,0±19,567 мкг/мл. Внесение в модельную среду янтарной кислоты в концентрации 1000 мкг/мл способствовало снижению степени образования супероксид-радикала на 80,6%, при этом показатель IC50 составил 311,3±20,452 мкг/мл (см. рисунок 1).

 

07-12-2020 16-34-54

Рис. 1 – Результаты оценки супероксид-антирадикальной активности исследуемых соединений

Примечание: ААК – ацетиламиноянтарная кислота; ЭМГПС – этилметилгидроксипиридина сукцинат;
ЯК – янтарная кислота;
IC50 – коэффициент полуингибиции

 

В ходе оценки влияния изучаемых веществ на процесс агрегации амилоидных частиц было установлено, что наиболее значимо данный процесс ингибировало добавление в анализируемую среду ацетиламиноянтарной кислоты. При этом процент ингибирования составил на 3-й, 6-й и 9-й день эксперимента 22,4% (p<0,05); 34,8 % (p<0,05) и 58,4% (p<0,05) соответственно. Следует отметить, что этилметилгидроксипиридина сукцинат и янтарная кислота значимого влияния на агрегацию Aβ через 3 дня инкубации не оказали. На 6-й день исследования добавление в модельную смесь этилметилгидроксипиридина сукцината и янтарной кислоты способствовало уменьшению агрегации амилоидных частиц на 25,4% (p<0,05) и 44,4% (p<0,05) соответственно, в то время как на 9-й день эксперимента степень ингибирования составила 25,1% (p<0,05) и 37,6% (p<0,05) соответственно (см. рисунок 2).

 

07-12-2020 16-35-09

Рис. 2 – Влияние исследуемых соединений на агрегацию амилоидных частиц in vitro в реакции с конго красным

Примечание: – модельная среда без добавления исследуемых соединений; ААК – ацетиламиноянтарная кислота; ЭМГПС – этилметилгидроксипиридина сукцинат; ЯК – янтарная кислота;
* – статистически значимо относительно
(p<0,05, критерий Ньюмена-Кейсла)

 

Обсуждение

Процесс образование сенильных включений Aβ является одной из значимых составляющих патогенеза нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера. В свою очередь, активация секретаз и последующее расщепление белка предшественника амилоида с образованием патологичных форм Aβ непосредственно связано с генерацией активных форм кислорода, в частности, супероксид-радикала [9]. Таким образом, можно предположить, что средства антиоксидантного действия, к которым относятся этилметилгидроксипиридина сукцинат, ацетиламиноянтарная и янтарная кислоты, способны предотвратить агрегацию амилоидных частиц посредством эффективного «скэвенджинга» активных форм кислорода. Данное исследование показало, что ацетиламиноянтарная кислота в большей степени, этилметилгидроксипиридина сукцинат и янтарная кислота в меньшей степени способны подавлять генерацию супероксид-радикала в реакции фотообращения рибофлавина. В то же время ацетиламиноянтарная кислота более значимо (по сравнению с остальными изучаемыми соединениями) ингибировала агрегацию Aβ с развитием эффекта уже на третий день эксперимента и последующим его увеличением к девятому дню исследования. Этилметилгидроксипиридина сукцинат и янтарная кислота также угнетали агрегацию амилоидных частиц, но только начиная с шестого дня инкубации.

Заключение

Проведенное исследование показало, что этилметилгидроксипиридина сукцинат, ацетиламиноянтарная и янтарная кислоты способны in vitro подавлять образование амилоидных бляшек и ингибировать образование супероксид-радикала, что делает данные соединения перспективными для дальнейшего изучения на предмет возможности использования в качестве средств патогенетической терапии нейродегенеративных заболеваний.

Конфликт интересов

Не указан.

Conflict of Interest

None declared.

Список литературы / References

  1. Alzheimer’s Association. Alzheimer’s disease facts and figures // Alzheimers Dement. 2016. – Vol.12(4). – P. 459-509. 2016 doi: 10.1016/j.jalz.2016.03.001.
  2. Lyketsos C.G. Neuropsychiatric symptoms in Alzheimer’s disease / C.G. Lyketsos, M.C. Carrillo, J.M.Ryan, A.S. Khachaturian, P. Trzepacz, J. Amatniek, J. Cedarbaum, R. Brashear, D.S. Miller // Alzheimers Dement. – 2011.- Vol. – 7(5).- P.532-9. doi: 10.1016/j.jalz.2011.05.2410.
  3. Sancesario G. M. Alzheimer’s disease in the omics era / G.M. Sancesario, S. Bernardini // Clin Biochem. – 2018. – Vol.59.- P.9-16. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2018.06.011
  4. Cubinkova V. Alternative hypotheses related to Alzheimer’s disease / V. Cubinkova, B. Valachova, I. Uhrinova, V. Brezovakova, T. Smolek, S. Jadhav, N. Zilka // Bratisl Lek Listy. – 2018.- Vol.119(4).- P.210-216. doi: 10.4149/BLL_2018_039.
  5. Polito C. A. Association of Tea Consumption with Risk of Alzheimer’s Disease and Anti-Beta-Amyloid Effects of Tea / C.A. Polito, Z.Y. Cai, Y.L. Shi, X.M. Li, R. Yang, M. Shi, Q.S. Li, S.C. Ma, L.P. Xiang, K.R. Wang, J.H. Ye, J.L. Lu, X.Q. Zheng, Y.R. Liang // Nutrients. – 2018. –Vol. 10(5).- P.655. doi: 10.3390/nu10050655.
  6. Nowak G. Succinate ameliorates energy deficits and prevents dysfunction of complex I in injured renal proximal tubular cells / G. Nowak, G.L. Clifton, D. Bakajsova // J Pharmacol Exp Ther. – 2008.- Vol.324(3).- P.1155–1162. doi:10.1124/jpet.107.130872.
  7. Wang W.Inhibition of amyloid peptide fibril formation by gold-sulfur complexes / W. Wang, C. Zhao, D. Zhu, G. Gong, W. Du // J Inorg Biochem. – 2017.- Vol.171.- P.1-9.doi:10.1016/j.jinorgbio.2017.02.021
  8. Winterbourn C. C. The estimation of red cell superoxide dismutase activity / C.C. Winterbourn, R.E. Hawkins, M. Brian, R.W. Carrell // J Lab Clin Med.- 1975.- Vol.85.- P.337–41.
  9. Han F. Beta-amyloid accumulation in neurovascular units following brain embolism / F. Han, K. Fukunaga // J Pharmacol Sci. – 2009.- Vol.111(2).- P.101-9. doi: 10.1254/jphs.09r02cp.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.