УДК  617.721.6.-002-008.331.1-085.272.4-092.9

Влияние карнозина на про-антиоксидантное состояние переднего отдела глаза при экспериментальном увеите c офтальмогипертензией 

Михейцева И. Н., Бондаренко Н. В., Коломийчук C. Г.  

ГУ «Институт глазных болезней и тканевой терапии им. В.П. Филатова НАМН Украины»; Одесса (Украина)

Актуальность. Поиск средств для повышения эффективности лечения воспалительных заболеваний глаз, особенно при сопутствующей патологии, является актуальной проблемой для офтальмологии.

Цель – изучить эффективность применения карнозина в коррекции про-антиоксидантного баланса в переднем отделе глаза кроликов при экспериментальном переднем увеите на фоне повышенного внутриглазного давления.

Материал и методы. Исследование проведено на 33 кроликах: первая группа (9 животных) – контрольные кролики, вторая группа (12 животных) – перед моделированием увеита вызывали офтальмогипертензию (ОГ), третья группа (12 животных) – перед моделированием увеита вызвали ОГ и инстиллировали 5% раствор карнозина в конъюнктивальную полость обоих глаз дважды в день в течение 4 недель. Неинфекционный увеит моделировали у кроликов введением альбумина в переднюю камеру глаза на фоне ОГ (в переднюю глазную камеру вводили однократно 0,1 мл 0,3% раствора карбомера). В тканях увеального тракта (радужка и цилиарное тело) и камерной влаге определяли активность супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионпероксидазы, НАДН-оксидазы и ксантиноксидазы, содержания общего белка, малонового диальдегида (МДА) и диеновых конъюгатов.

Результаты. В тканях увеального тракта животных с ОГ и увеитом при инстилляциях карнозина активность НАДН-оксидазы и ксантиноксидазы была снижена на 19,4% и 27,2% по отношению ко второй группе. Выявлено активирующее влияние карнозина на активность глутатионпероксидазы на 34,7%, супероксиддисмутазы на 39,6% и каталазы на 28,4%, а также снижение уровня МДА на 39,3% и ДК на 33,3% по сравнению с группой без инстилляций. В камерной влаге экспериментальных животных получены аналогичные изменения.

Вывод. Инстилляции карнозина способствуют коррекции про-антиоксидантного баланса в тканях глаза кроликов с увеитом на фоне ОГ. Для предотвращения метаболических нарушений в тканях глаза целесообразно включать в комплексную терапию увеита при ОГ капли на основе карнозина с антиоксидантным, противовоспалительным, мембрано-стабилизирующим действием.

Ключевые слова: неинфекционный увеит, офтальмогипертензия, антиоксидантные ферменты, пероксидация, карнозин

Литература

1.Зборовская А. В. Применение биологической терапии в лечении увеитов. Современные тенденции / А. В. Зборовская, А. В. Дорохова // Офтальмол. журн. – 2017. – № 5. – C. 60-65.

2.Крахмалева Д. А. Современные тенденции в лечении увеитов / Д. А. Крахмалева, Е. А. Пивин, С. В. Труфанов, С. А. Маложен // Офтальмология. Восточная Европа. – 2017. – № 2. – С.113-119. 

3.Relhan N. Intraocular sustained-release steroids for uveitis / N. Relhan, S. Yeh, T. A. Albini // Int. Ophthalmol. Clin. – 2015. – V. 55. – P. 25–38.

4.Jabs D. A. Immunosuppression for the Uveitides / D. A. Jabs // Ophthalmology. – 2018. – V. 125, № 2. – P. 193-202.

5.Friedman D. S. Risk of elevated intraocular pressure and glaucoma in patients with uveitis: resalts of the multicenter uveitis steroid treatment trial / D. S. Friedman, J. T. Holbrook, H. Ansari et al. // Ophthalmology. – 2013. – V. 120, № 8. – P. 1571-1579.

6.Gallego-Pinazo R. Update on the principles and novel local and systemic therapies for the treatment of non-infectious uveitis / R. Gallego-Pinazo, R. Dolz-Marco, S. Martínez-Castillo et al. // Inflamm. Allergy Drug Targets. – 2013. – V. 12, № 1. – P. 38-45.

7.Панченко Н. В. Динамика изменений базиса стекловидного тела при увеите, леченном адалимумабом / Н. В. Панченко, Т. А. Храмова, А. В. Литвищенко и др. // Офтальмол. журн. – 2015. – № 6. – С. 64 - 67.

8.Lerman M. A. The Future Is Now: Biologics for Non-Infectious Pediatric Anterior Uveitis / M. A. Lerman, C. E. Rabinovich // Paediatr. Drugs. – 2015. – V. 17, № 4. – P. 283-301.

9.Yadav U. C. Emerging role of antioxidants in the protection of uveitis complications / U. C. Yadav, N. M. Kalariya, K. V. Ramana // Curr. Med. Chem. – 2011. – V. 18, № 6. – Р. 931–942.

10.Njie-Mbye Ya Fatou. Lipid peroxidation: pathophysiological and pharmacological implications in the eye / Ya Fatou Njie-Mbye, M. Kulkarni-Chitnis, C. A. Opere et al. // Front Physiol. – 2013. – V. 4. – 10 pages. doi: 10.3389/fphys.2013.00366.

11.Yadav U. C. S. Oxidative Stress-Induced Lipid Peroxidation: Role in Inflammation. In: Rani V., Yadav U. (eds) Free Radicals in Human Health and Disease: Springer, New Delhi, 2015. – Р. 119-129. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2035-0_9.

12.Nita M. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults / M. Nita, A. Grzybowski // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2016. Article ID 3164734, 23 pages http://dx.doi.org/10.1155/2016/3164734.

13.Михейцева І. М. Стан процесів оксидації і пероксидації в тканинах увеального тракту ока кроликів при моделюванні увеїту і офтальмогіпертензії / І. М. Михейцева, Н. В. Бондаренко, С. Г. Коломійчук, Т. І. Сіроштаненко // Офтальмол. журн. – 2019. – № 2. – С. 55-60.

14.Михейцева І. М. Вплив високого внутрішньоочного тиску на ферментативну антиоксидантну систему тканин увеального тракту ока кроликів при експериментальному алергічному увеїті / І. М. Михейцева, Н. В. Бондаренко, С. Г. Коломійчук та ін. // Офтальмол. журн. – 2019. – №4. – С. 57-63.

15.Sheng-Min Hsu. Suppression of the Reactive Oxygen Response Alleviates Experimental Autoimmune Uveitis in Mice / Sheng-Min Hsu, Chang-Hao Yang, Yu-Ti Teng et al. // Int. J. Mol. Sci. – 2020. – V. 21, № 9. – 15 pages. doi:10.3390/ijms21093261

16.Витовская О. П. Перспективы применения современных антиоксидантов в лечении хронических заболеваний глаз / О. П. Витовская, Л. Д. Пичкур // Офтальмол. журн. – 2020. – № 3. – С. 42-46.

17.Göncü T. Anti-inflammatory effect of lycopene on endotoxin-induced uveitis in rats / Tuğba Göncü, Elif Oğuz, Hatice Sezen et al. // Arq. Bras. Oftalmol. – 2016. – V. 79, № 6. – Р. 357-362

18.Choi Y. Attenuation of Experimental Autoimmune Uveitis in Lewis Rats by Betaine / Y. Choi, K. Jung, Hyo Jin Kim et al. // Exp. Neurobiol. – 2021. – V. 30, № 4. Р. 308-317.

19.Chen S.-J. Effects of Fucoxanthin Dampen Pathogen-Associated Molecular Pattern (PAMP) Lipopolysaccharide-Induced Inflammatory Action and Elevated Intraocular Pressure by Activating Nrf2 Signaling and Generating Reactive Oxygen Species / S.-J. Chen, T.-B. Lin, H.-Y. Peng et al. // Antioxidants. – 2021. – V. 10. – 14 p.

20.Михейцева І. М. Клінічна картина увеїту на тлі офтальмогіпертензіі у кроликів та корекція його перебігу дипептидом карнозин / І. М. Михейцева, Н. В. Бондаренко, С. Г. Коломійчук // Офтальмол. журн. – 2021. – № 1. – С. 55-61.

21.Prokopieva V. D. Use of Carnosine for Oxidative Stress Reduction in Different Pathologies / V. D. Prokopieva, E. G. Yarygina, N. A. Bokhan, S. A. Ivanova // Oxid. Med. Cell Longev. – 2016. – 8 p. 

22.Menon K. Effects of supplementation with carnosine and other histidine-containing dipeptides on chronic disease risk factors and outcomes: protocol for a systematic review of randomised controlled trials / К. Menon, А. Mousa, В. de Courten// B. M. J. Open. – 2018. – Vol.. 8. .

23.Патент № 137107, Україна, МПК (2019.01) А61К 9/00 Спосіб моделювання неінфекційного увеіту на тлі офтальмогіпертензії / І.М. Михейцева, С.Г. Коломійчук, Н.В. Бондаренко, Т.І. Сіроштаненко; Власник Державна установа «Інститут очних хвороб і тканинної терапії ім. В. П. Філатова НАМН України». – № заяв. u 2019 00513; заявл. 17.01.2019; опубл. 10.10.2019, Бюл. № 19.

24.Xu Y. A study of experimental carbomer glaucoma and other experimental glaucoma in rabbits / Y. Xu, Z. Chen, J. Song // Zhonghua Yan Ke Za Zhi. – 2002. – V. 38, № 3. – Р. 172-175.

25.Макаренко Е. В. Комплексное определение активности супероксиддисмутазы и глутатионредуктазы в эритроцитах у больных с хроническими заболеваниями печени / Е. В. Макаренко // Лаб. дело. – 1988. – № 11. – С. 48-50.

26.Королюк М. А. Метод определения активности каталазы / М. А. Королюк, Л. И. Иванова, И. Г. Майорова, В. Е. Токарев // Лаб. дело. – 1988. – № 1. – С. 16-18.

27.Модель М. А. К определению активности глутатионпероксидазы / М. А. Модель // Вопр. мед. химии. – 1989. – № 4. – С. 132 - 133.

28.Fried R., Fried L. Xanthin-Oxydase (Xanthin-Dehydrogenase) / R. Fried, L. Fried // In: H. U. Bergmeyer. Methoden der enzymatischen analyse. - Berlin: Аcademie Verlag, 1984. –B. I. – S. 625 - 629.

29.Larson E. Artifical  reductant enhancement of the Lowry method for protein determination / Е. Larson, В. Howlet, А. Jagendorf // Analytical Biochemistry. – 1986. – V. 155. – P. 243 - 248.

30.Орехович В. Н. Современные методы в биохимии / В. Н.Орехович. – М.: Медицина, 1977. – 392 с.

31.Рыбальченко В. К. Структура и функции мембран / В. К.. Рыбальченко // – К.: Вища школа, 1988. – 312 с.

32.Babizhayev M. A. Generation of reactive oxygen species in the anterior eye segment. synergistic codrugs of N-acetylcarnosine lubricant eye drops and mitochondria-targeted antioxidant act as a powerful therapeutic platform for the treatment of cataracts and primary open-angle glaucoma / M. A.Babizhayev // BBA Clin. – 2016.  – V.19. – Р.49-68.

33.Nita M. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults / M. Nita, A. Grzybowski // Oxid. Med. Cell Longev. – 2016. 

34.Boldyrev A. A. Carnosine as a natural antioxidant and geroprotector: from molecular mechanisms to clinical trials / А. А. Boldyrev, S. L. Stvolinsky, T. N. Fedorova, Z. A. Suslina // Rejuvenation Res. – 2010. –V. 13. – Р. 156-158.

35.Boldyrev A. A. Physiology and Pathophysiology of Carnosine / А. А. Boldyrev, G. Aldini, W. Derave // Physiol. Rev. – 2013. – V. 93. – Р. 1803-1845.

36.Cararo J. H Carnosine and Related Peptides: Therapeutic Potential in Age-Related Disorders / J. H. Cararo, G. da C. Ferreira // Aging and Disease. – 2015. – V. 6, № 5. – Р. 369-379.

37.Babizhayev M. A. Biological activities of the natural imidazole-containing peptidomimetics N-acetylcarnosine, carcinine and L-carnosine in ophthalmic and skin care products / M. A. Babizhayev // Life Sci. – 2006. – V. 78. –. Р. 2343-2357.

38.Baran E. J. Metal complexes of carnosine / E. J. Baran // Biochemistry. – 2000. – V. 65. – Р. 789-797. 

39.Vistoli G. Exploring the space of histidine containing dipeptides in search of novel efficient RCS sequestering agents / G. Vistoli, D. De Maddis, V. Straniero et al. // Eur. J. Med. Chem. – 2013. – V. 66. – Р. 153-160.

40.Hipkiss A. R. Aging, Proteotoxicity, Mitochondria, Glycation, NAD and Carnosine: Possible Inter-Relationships and Resolution of the Oxygen Paradox / A. R. Hipkiss // Front Aging Neurosci. – 2010. – V. 2. – 6 pages. doi: 10.3389/fnagi.2010.00010.

41.Hipkiss A. R. Carnosine and protein carbonyl groups: a possible relationship / A. R. Hipkiss // Biochemistry – 2000 – V. 65. – Р. 771-778. 

42.Pepper E. D. Antiglycation effects of carnosine and other compounds on the long-term survival of Escherichia coli // E. D. Pepper, M. J. Farrell, G. Nord, S. E. Finkel // Appl. Environ. Microbiol. – 2010. – V. 76. Р. 7925-7930. 

43.Aydín A. F. Effect of carnosine treatment on oxidative stress in serum, apoB-containing lipoproteins fraction and erythrocytes of aged rats / A. F. Aydín, Z. Küskü-Kiraz, S. Doğru-Abbasoğlu, M. Uysal // Pharmacol. Rep. – 2010. – V. 62. – Р. 733-739.

44.Tsai S. J. Antioxidative and anti-inflammatory protection from carnosine in the striatum of MPTP-treated mice / S. J. Tsai, W. W. Kuo, W. H. Liu, M. C. Yin // J. Agric. Food Chem. – 2010. – V. 58, № 21. – Р. – 11510-11516. 

45.Михейцева І. М. Рівень неоптерину в передньому відділі ока при експериментальному увеїті, обтяженому очною гіпертензією, за умови впливу дипептиду карнозину / І. М. Михейцева, Н.В. Бондаренко, C. Г. Коломійчук, Н. Б. Курильців // Офтальмол. журн. – 2021. – № 5. – С. 64-70.

 

Відомості про авторів та розкриття інформації

Автор для переписки: Коломійчук Сергій Григорович,  fiatovbiochem@ukr.net, 

Внесок кожного автора в роботу: Михейцева І.М. – концепція; написання проектування, рецензування та редагування; Коломійчук С.Г. – моделювання цукрового діабету ІІ типу, написання/ Усі автори проаналізували результати та погодили кінцевий варіант рукопису.

Декларація про конфлікт інтересів. Автори засвідчують про відсутність конфлікту інтересів, які б могли вплинути на їх думку стосовно предмету чи матеріалів, описаних та обговорених в даному рукопису.

Джерела підтримки. Відсутні.

Відмова від відповідальності: представлені у статті міркування є виключно авторськими, а не є офіційною позицією фонду чи установи.

Абревіаатури: ВОТ – внутрішньоочний тиск; ОГ – офтальмогіпертензія; ПОЛ – перекисне окислення ліпідів, МДА – малоновий діальдегід;  ДК – дієнові кон’югати

 

Надійшла 12.06.2022