Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Антиапоптозный механизм реализации гепатопротекторного эффекта производных пиримидина в исследованиях in vivo

А.А. Парфенов¹, А.Б. Выштакалюк^1,2, И.В. Галяметдинова¹, В.Э. Семёнов^1,3, В.В. Зобов^1,2

¹Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова

ФИЦ Казанский научный центр РАН, г. Казань, 420015, Россия

²Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

³Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, 420015, Россия

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.2.231-248

Для цитирования: Парфенов А.А., Выштакалюк А.Б., Галяметдинова И.В., Семёнов В.Э., Зобов В.В. Антиапоптозный механизм реализации гепатопротекторного эффекта производных пиримидина в исследованиях in vivo // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 2. – С. 231–248. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.2.231-248.

For citation: Parfenov A.A., Vyshtakalyuk A.B., Galyametdinova I.V., Semenov V.E., Zobov V.V. Anti-apoptosis mechanism of the hepatoprotective effect of pyrimidine derivatives in in vivo studies. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 2, pp. 231–248. doi: 10.26907/2542-064X.2022.2.231-248. (In Russian)

Аннотация

В работе исследовано влияние производных пиримидина (лекарственного препарата Ксимедон и его конъюгата с L-аскорбиновой кислотой, проявляющих гепатопротекторную активность) на апоптоз клеток печени крыс на фоне воздействия гепатотоксического агента тетрахлорметана. Предпринята попытка определить, на какие маркеры апоптоза воздействуют исследуемые соединения – Ксимедон и его конъюгат с L-аскорбиновой кислотой. Основным использованным методом был современный мультиплексный анализ маркеров раннего апоптоза Akt, BAD, BCL-2, p53, Active Caspase-8 Active и Caspase-9 в гомогенатах печени крыс с применением системы MagPix (MerkMillipore, США). В результате исследования выявлено, что Ксимедон и его производное с L-аскорбиновой кислотой проявляют антиапоптозный эффект, приводя к существенному снижению количества маркеров раннего апоптоза BAD, Active Caspase-9, а также что производное с L-аскорбиновой кислотой уменьшает экспрессию p53. Более того, было показано, что под действием соединений происходит нормализация исследованных биохимических маркеров повреждения печени (трансаминаз, щелочной фосфатазы, билирубина, общего белка, альбумина) и повышение уровня глюкозы в сыворотке крови крыс на фоне острого токсического повреждения печени четыреххлористым углеродом. Полученные результаты имеют как теоретическую ценность – раскрывают механизмы действия производных пиримидина, так и практическую, связанную с возможностью создания эффективного препарата с гепатопротекторной активностью.

Ключевые слова: производные пиримидина, Ксимедон, апоптоз, четыреххлористый углерод, токсическое повреждение печени

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-315-90039) и частично по Госзаданию ФИЦ КазНЦ РАН (В.В. Зобов, В.Э. Семёнов, И.В. Галяметдинова).

Литература

Arias I.M., Alter H.J., Boyer J.L., Cohen D.E., Shafritz D.A. The Liver: Biology and Pathobiology. – Oxford: John Wiley & Sons, 2020. – 1144 p.
Измайлов С.Г., Паршиков В.В. Измайлов С.Г., Паршиков В.В. Ксимедон: настоящее и будущее // Нижегород. мед. журнал. – 2002. – № 3. – С. 81–87.
Porfiriev A., Sharafutdinova D., Belyaev A., Parfenov A., Shubina V., Golubev A., Vyshtakaliuk A., Zobov V., Semenov V. The influence of the Xymedon сonjugate with L-methionine on the regeneration of Schmidtea mediterranea planarians // BioNanoScience. – 2020. – V. 10, No 2. – P. 397–402. – doi: 10.1007/s12668-020-00735-z.
Vyshtakalyuk A.B., Semenov V.E., Zobov V.V., Galyametdinova I.V., Gumarova L.F., Parfenov A.A., Nazarov N.G., Lenina O.A., Kondrashova S.A., Latypov Sh.K., Cherepnev G.V., Shahyn M.S., Reznic V.S. Synthesis and primary evaluation of the hepatoprotective properties of novel pyrimidine derivatives // Russ. J. Bioorg. Chem. – 2017. – V. 43, No 5. – P. 604–611. – doi: 10.1134/S106816201704015X.
Vyshtakalyuk A., Parfenov A., Gumarova L., Nazarov N., Zobov V., Galyametdinova I., Semenov V. Comparative evaluation of hepatoprotective activity of Xymedon preparation derivatives with ascorbic acid and methionine // BioNanoScience. – 2017. – V. 7, No 4. – P. 616–622. – doi: 10.1007/s12668-017-0461-8.
Vyshtakalyuk A.B., Parfenov A.A., Gumarova L.F., Khasanshina L.R., Belyaev G.P., Nazarov N.G., Kondrashina D.A., Galyametdinova I.V., Semenov V.E., Zobov V.V. Conjugate of pyrimidine derivative, the drug xymedon with succinic acid protects liver cells // J. Biochem. Mol. Toxicol. – 2020. – V. 35, No 3. – Art. e22660, P. 1–12. – doi: 10.1002/jbt.22660.
Vyshtakalyuk A.B., Parfenov A.A., Nazarov N.G., Gumarova L.F., Cherepnev G.V., Galyametdinova I.V., Zobov V.V., Semenov V.E. Hepato-, nephro-and pancreatoprotective effect of derivatives of drug Xymedon with biogenic acids under toxic influence of carbon tetrachloride in rats // BioNanoScience. – 2018. – V. 8, No 3. – P. 845–858. – doi: 10.1007/s12668-018-0526-3.
Vyshtakalyuk A.B., Semenov V.E., Sudakov I.A., Bushmeleva K.N., Gumarova L.F., Parfenov A.A., Nazarov N.G., Galyametdinova I.V., Zobov V.V. Xymedon conjugate with biogenic acids. Antioxidant properties of a conjugate of Xymedon with L-ascorbic acid // Russ. Chem. Bull. – 2018. – V. 67, No 4. – P. 705–711. – doi: 10.1007/s11172-018-2126-3.
Parfenov A.A., Vyshtakalyuk A.B., Gumarova L.F., Khasanshina L.R., Belyaev G.P., Nazarov N.G., Kondrashina D.A., Galyametdinova I.V., Zobov V.V., Semenov V.E. Xymedone conjugate with para-aminobenzoic acid. Estimation of hepatoprotective properties // Russ. Chem. Bull. – 2019. – V. 68, No 12. – P. 2307–2315. – doi: 10.1007/s11172-019-2704-z.
Vyshtakalyuk A.B., Nazarov N.G., Semenov V.E., Galyametdinova I.V., Diabankana R.G.K., Porfiriev A.G., Zobov V.V. Recovery of liver damaged by CCl₄ under treatment by conjugate of drug Xymedon with L-ascorbic acid // Int. J. Pharm. Sci. Res. – 2018. – V. 9, No 10. – P. 4117–4126. – doi: 10.13040/IJPSR.0975-8232.9(10).4117-26.
Reznik V.S., Pashkurov N.G. Reactions of pyrimidinols and pyrimidinethiols with 2-chloroethanol and with 2-chloro-1-propanol // Bull. Acad. Sci. USSR, Div. Chem. Sci. – 1966. – V. 15, No 9. – P. 1554–1557. – doi: 10.1007/BF00848915.
Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть вторая / Отв. ред. А.Н. Миронов. – М.: Гриф и К, 2012. – 536 с.
Гржибовский А.М. Анализ трех и более независимых групп количественных данных // Экология человека. – 2008. – № 3. – С. 50–58.
Slabnov Y.D., Cherepnev G.V., Karimova F.G., Garaev R.S. Effect of pyrimidine derivatives on adenylate cyclase system of immunocompetent cell regulation in vitro // Bull. Exp. Biol. Med. – 1998. – V. 125, No 6. – P. 588–590. – doi: 10.1007/BF02445248.
Cooper D.M., Cooper D.M.F. Regulation and organization of adenylyl cyclases and cAMP // Biochem. J. – 2003. – V. 375, No 3. – P. 517–529. – doi: 10.1042/BJ20031061.
Wahler G.M., Sperelakis N. regulation of cardiac ion channels by cyclic nucleotide-dependent phosphorylation // Cell Physiology Sourcebook / Ed. by N. Sperelakis. – Acad. Press, 2012. – P. 431–443. – doi: 10.1016/B978-0-12-387738-3.00023-8.
Beavo J.A., Brunton L.L. Cyclic nucleotide research – still expanding after half a century // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2002. – V. 3, No 9. – P. 710–717. – doi: 10.1038/nrm911.
Gillian B., Brian O.S., Stephen J.Y., Borland G., Smith B.O., Yarwood S.J. EPAC proteins transduce diverse cellular actions of cAMP // Br. J. Pharmacol. – 2009. – V. 158, No 1. – P. 70–86. – doi: 10.1111/j.1476-5381.2008.00087.x.
Wróblewski F. The clinical significance of alterations in transaminase activities of serum and other body fluids // Adv. Clin. Chem. – 1958. – V. 1. – P. 313–351. – doi: 10.1016/S0065-2423(08)60362-5.
Rej R. Aminotransferases in disease // Clin. Lab. Med. – 1989. – V. 9, No 4. – P. 667–687. – doi: 10.1016/S0272-2712(18)30598-5.
Dufour D.R., Lott J.A., Nolte F.S., Gretch D.R., Koff R.S. Diagnosis and monitoring of hepatic injury. I. Performance characteristics of laboratory tests // Clin. Chem. – 2000. – V. 46, No 12. – P. 2027–2049. – doi: 10.1093/clinchem/46.12.2027.
Kaplan M., Hammerman C. Understanding severe hyperbilirubinemia and preventing kernicterus: Adjuncts in the interpretation of neonatal serum bilirubin // Clin. Chim. Acta. – 2005. – V. 356, No 1–2. – P. 9–21. – doi: 10.1016/j.cccn.2005.01.008.
Vítek L., Ostrow J.D. Bilirubin chemistry and metabolism; harmful and protective aspects // Curr. Pharm. Des. – 2009. – V. 15, No 25. – P. 2869–2883. – doi: 10.2174/138161209789058237.
Woreta T.A., Alqahtani S.A. Evaluation of abnormal liver tests // Med. Clin. North Am. – 2014. – V. 98, No 1. – P. 1–16. – doi: 10.1016/j.mcna.2013.09.005.
Spinella R., Sawhney R., Jalan R. Albumin in chronic liver disease: Structure, functions and therapeutic implications // Hepatol. Int. – 2016. – V. 10, No 1. – P. 124–132. – doi: 10.1007/s12072-015-9665-6.
Matsuura K., Canfield K., Feng W., Kurokawa M. Metabolic regulation of apoptosis in cancer // Int. Rev. Cell Mol. Biol. – 2016. – V. 327. – P. 43–87. – doi: 10.1016/bs.ircmb.2016.06.006.
Manning B.D., Cantley L.C. AKT/PKB signaling: Navigating downstream // Cell. – 2007. – V. 129, No 7. – P. 1261–1274. – doi: 10.1016/j.cell.2007.06.009.
Plas D.R., Thompson C.B. Akt-dependent transformation: There is more to growth than just surviving // Oncogene. – 2005. – V. 24, No 50. – P. 7435–7442. – doi: 10.1038/sj.onc.1209097.
Tsujimoto Y. Role of Bcl‐2 family proteins in apoptosis: Apoptosomes or mitochondria? // Genes Cell. – 1998. – V. 3, No 11. – P. 697–707. – doi: 10.1046/j.1365-2443.1998.00223.x.
Kuida K. Caspase-9 // Int. J. Biochem. Cell Biol. – 2000. – V. 32, No 2. – P. 121–124. – doi: 10.1016/s1357-2725(99)00024-2.
Liu X., Zou H., Widlak P., Garrard W., Wang X. Activation of the apoptotic endonuclease DFF40 (caspase-activated DNase or nuclease): Oligomerization and direct interaction with histone H1 // J. Biol. Chem. – 1999. – V. 274, No 20. – P. 13836–13840. – doi: 10.1074/jbc.274.17.11549.
Insel P.A., Zhang L., Murray F., Yokouchi H., Zambon A.C. Cyclic AMP is both a pro-apoptotic and anti-apoptotic second messenger // Acta Physiol. – 2012. – V. 204, No 2. – P. 277–287. – doi: 10.1111/j.1748-1716.2011.02273.x.
Harrison F.E., May J.M. Vitamin C function in the brain: Vital role of the ascorbate transporter SVCT2 // Free Radic. Biol. Med. – 2009. – V. 46, No 6. – P. 719–730. – doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.12.018.
Manfredini S., Pavan B., Vertuani S., Scaglianti M., Compagnone D., Biondi C., Scatturin A., Tanganelli S., Ferraro L., Prasad P., Dalpiaz A. Design, synthesis and activity of ascorbic acid prodrugs of nipecotic, kynurenic and diclophenamic acids, liable to increase neurotropic activity // J. Med. Chem. – 2002. – V. 45, No 3. – P. 559–562. – doi: 10.1021/jm015556r.
Manfredini S., Vertuani S., Pavan B., Vitali F., Scaglianti M., Bortolotti F., Biondi C., Scatturin A., Prasad P., Dalpiaz A. Design, synthesis and in vitro evaluation on HRPE cells of ascorbic and 6-bromoascorbic acid conjugates with neuroactive molecules // Bioorg. Med. Chem. – 2004. – V. 12, No 20. – P. 5453–5463. – doi: 10.1016/j.bmc.2004.07.043.
Moteki H., Kimura M., Sunaga, K., Tsuda T., Ogihara M. Signal transduction mechanism for potentiation by α₁-and β₂-adrenoceptor agonists of L-ascorbic acid-induced DNA synthesis and proliferation in primary cultures of adult rat hepatocytes // Eur. J. Pharmacol. – 2013. – V. 700, No 1–3. – P. 2–12. – doi: 10.1016/j.ejphar.2012.12.010.
Kimura M., Moteki H., Uchida M., Natsume H., Ogihara M. L-ascorbic acid-and L-ascorbic acid 2-glucoside accelerate in vivo liver regeneration and lower serum alanine aminotransaminase activity in 70% partially hepatectomized rats // Biol. Pharm. Bull. – 2014. – V. 37, No 4. – P. 597–603. – doi: 10.1248/bpb.b13-00839.

Поступила в редакцию

28.02.2022

Парфенов Андрей Анатольевич, аспирант, младший научный сотрудник лаборатории химико-биологических исследований