Антиоксидантные свойства апелина-12 и его структурного аналога при экспериментальной ишемии и реперфузии сердца

Изучено влияние пептида апелина-12 H-Arg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Met-Pro-Phe-OH (A12) и его модифицированного аналога H-(NαMe)Arg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Nle-Pro-Phe-OH (АI) на активность ферментов антиоксидантной защиты, образование малонового диальдегида (МДА) и активных форм кислорода (АФК) при ишемическом и реперфузионном повреждении сердца крыс Вистар. Инфузия пептидов А12 или AI улучшала восстановление функции изолированного сердца крысы и сопровождалась снижением уровня короткоживущих АФК, регистрируемых методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в перфузате на стадии ранней реперфузии по сравнению с контролем. Внутривенное введение А12 или AI наркотизированным крысам in vivo ограничивало размеры инфаркта миокарда и снижало активность лактатдегидрогеназы и фракции МВ креатинкиназы в плазме в конце реперфузии. На обеих моделях пептид А12 предотвращал снижение или увеличивал активность супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы в сердце при реперфузии по сравнению с контролем. Под действием А12 повышенное содержание МДА в зоне риска сердца крыс in situ в конце реперфузии достоверно снижалось до исходного. Таким образом, механизмы защиты сердца природным А12 и его структурным аналогом включают снижение продукции короткоживущих АФК и улучшение антиоксидантного статуса ишемизированного сердца при реперфузии.

В условиях сниженного образования макроэргических фосфатов и перегрузки ионами Са²⁺ образование активных форм кислорода (АФК) способно инициировать необратимые повреждения клеточных структур — липидов, белков и ДНК, приводящие к постишемической гибели кардиомиоцитов [1]. В связи с этим разработка соединений, снижающих реперфузионные повреждения миокарда, является актуальной задачей современной экспериментальной кардиологии. В последние годы возрос интерес к изучению С-концевого фрагмента адипокина апелина (H-Arg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Met-Pro-Phe-OH — A12), обладающего кардипротекторной активностью. Показано, что под действием этого пептида происходят уменьшение размеров инфаркта миокарда (ИМ) у крыс in vivo и улучшение восстановления сократительной функции изолированного перфузируемого сердца крысы после ишемии [2, 3]. Однако наличие активных амино- и карбоксипептидаз в крови уменьшает период полувыведения пептида из кровотока до нескольких минут, что затрудняет применение A12 в клинике [4]. Недавно нами синтезирован структурный аналог апелина-12 H-(N^αMe)Arg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Nle-Pro-Phe-OH (АI). Его протеолитическая устойчивость обусловлена включением в N-концевую часть пептида остатка N^α-метиларгинина, а большая стабильность — заменой метионина устойчивым к окислению кислородом норлейцином. На моделях ишемического и реперфузионного повреждения сердца показано, что AI по эффективности защиты миокарда сопоставим с природным пептидом [5, 6].

Механизмы защитного действия С-концевых фрагментов апелина изучены недостаточно. Полагают, что связываясь с рецептором APJ, они могут активировать компоненты сигнальных каскадов, включающие PI-3-Akt киназы и МАР-киназы, мишенями которых являются эндотелиальная NO-синтаза (eNOS), рибосомальная p70 S6-киназа и проапоптозный белок BAD/Bax [7, 8]. Результатом этого является ингибирование открытия митохондриальной поры, вызывающего летальные повреждения клеток, которые приводят к некрозу и апоптозу. Помимо ингибирования открытия митохондриальной поры, фрагменты апелина могут снижать реперфузионное повреждение сердца вследствие проявления ими антиоксидантного действия. Так, в культуре кардиомиоцитов при моделировании гипоксии и реоксигенации экзогенный апелин-13 уменьшал образование вторичного продукта свободнорадикального окисления липидов — малонового диальдегида (МДА) и супероксидного анион-радикала (О₂), а также увеличивал экспрессию антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы (СОД), утилизирующей О₂^-[9]. Меньшие повреждения мембран кардиоми-оцитов и снижение продукции МДА отмечены при защите апелином-13 поврежденного изопротеренолом миокарда у крыс in vivo [10]. Показано, что подавление пироглутаматным апелином-13 ([Pyr¹]апелин-13) окислительного стресса, индуцированного пероксидом водорода (Н₂О₂) в изолированных кардиомиоцитах, сопровождается повышением уровня мРНК и активности каталазы [11]. Снижение гипертрофии левого желудочка (ЛЖ) у мышей под действием диеты, обогащенной [Pyr¹]апелином-13, сопровождалось уменьшением концентрации липогидропероксидов в плазме и увеличением активности каталазы в миокарде [11]. Можно полагать, что уменьшение реперфузионного повреждения под действием пептидов A12 и АI связано со снижением генерирования АФК, вызванного изменением экспрессии генов СОД и каталазы или увеличением продукции NO. Участие NO в защите миокарда подтверждено уменьшением ограничения размеров ИМ пептидом А12 при ингибировании активности NOS L-NAME [3] и, вероятно, связано с антиоксидантными свойствами NO. Влияние апелинов A12 и АI на активность глутатионпероксидазы (ГП) до настоящего времени не изучено.

В связи с этим цели настоящей работы состояли в изучении влияния пептидов А12 и его структурного аналога АI на активность СОД, каталазы и ГП, а также на образование АФК и МДА в сердце крыс при реперфузии. Для исключения эффектов, обусловленных активностью аминопептидаз плазмы и нейрогуморальным влиянием, часть опытов выполнена на изолированном сердце крыс, перфузируемом модифицированным буфером Кребса-Хензелейта. Способность А12 ограничивать размеры ИМ сопоставлена с его влиянием на систему антиоксидантной защиты в сердце крыс in vivo.

Материал и методы

Получение апелина-12 и его структурного аналога. Апелин-12 (H-Arg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Met-Pro-Phe-OH – А12) и его структурный аналог N^α-MeArg-Pro-Arg-Leu-Ser-His-Lys-Gly-Pro-Nle-Pro-Phe-OH (AI) были получены путем автоматического твердофазного синтеза на пептидном синтезаторе фирмы «Applied Biosystems 431A» с использованием Fmoc-методологии на полимере Ванга по стандартным программам. Пептиды были очищены с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии до 98% чистоты, их структура была охарактеризована с помощью ¹Н-ЯМР-спектроскопии и MALDI-масс-спектрометрии. В работе использованы...

Писаренко О.И., Беспалова Ж.Д., Ланкин В.З., Тимошин А.А., Серебрякова Л.И., Шульженко В.С., Пелогейкина Ю.А., Студнева И.М., Цкитишвили О.В., Азьмуко А.А., Сидорова М.В., Палькеева М.Е., Коновалова Г.Г., Чазов Е.И.