ИЗУЧЕНИЕ АНТИАТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКОЙ И ЭНДОТЕЛИОПРОТЕКТИВНОЙ АКТИВНОСТИ ПЕПТИДНЫХ АГОНИСТОВ ГЕТЕРОРЕЦЕПТОРА EPOR/CD131

Введение. Препараты, воздействующие на митохондриальную дисфункцию, оксидативный стресс, апоптоз и воспаление сосудистой стенки обладают высоким потенциалом при профилактике и лечении атеросклеротических поражений. В этой связи применение агонистов гетерорецептора EPOR/CD131, которые обладают подобным спектром фармакологических эффектов, является одной из перспективных стратегий в лечении кардиоваскулярных заболеваний.

Материалы и методы. Исследование было проведено на 68 самцах мышей C57Bl/6J. Атеросклероз моделировали на трансгенных животных с эндотелиоспецифичным нокдауном гена Polg путем моделирования балонной травмы и содержания на западной диете. Затем в течение 27и дней вводили изучаемые препараты 1 раз в 3 дня в дозе 20 мкг/кг. На 28й день животных эвтаназировали и оценивали площадь атеросклеротических бляшек. Также в тканях аорты определяли экспрессию генов, связанных с процессами воспаления, антиоксидантной защиты, апоптоза, ангиогенеза. Кроме того, было изучено эндотелиопротективное действие пептидов на первичных культурах эндотелиоцитов диких и трансгенных мышей Polg-D257A.

Результаты. Мы не обнаружили статистичсеки значимого влияния препаратов на площадь липидной инфильтрации. Однако, исследуемые пептиды значимо уменьшили экспрессию провоспалительных генов iNos, Icam1, Vcam1, Sele, Il6, Tnfa, генов, связанных с ангиогенезом Vegfa, Flt-1 и Hif1a, экспрессию проапоптических факторов и более чем в 1,5 раза снизили соотношение Bax/Bcl-2. Кроме того, пептиды дозозависимо увеличили выживаемость эндотелиоцитов при добавлении H₂O₂ in vitro.

Заключение. Используемые пептиды на основе эритропоэтина способны улучшать функциональное состояние сосудистой стенки на фоне атеросклеротичсекого поражения и оказывают угнетающее влияние на патобиологические процессы, связанные с митохондриальной дисфункцией. Кроме того, исследуемые пептиды оказывают значимый эндотелиопротективный эффект при индукции оксидативного стресса in vitro.

1. Zárate A, Manuel-Apolinar L, Basurto L, De la Chesnaye E, Saldívar I. Cholesterol and atherosclerosis. Historical considerations and treatment. Arch Cardiol Mex. 2016; 86(2):163-9. DOI: 10.1016/j.acmx.2015.12.002.

2. Davignon J, Ganz P. Role of endothelial dysfunction in atherosclerosis. Circulation; 2004; 109(23):27‐32. doi:10.1161/01.CIR.0000131515.03336.f8.

3. Davies PF. Hemodynamic shear stress and the endothelium in cardiovascular pathophysiology. Nat ClinPractCardiovasc Med. 2009; 6(1):16‐26. DOI: 10.1038/ncpcardio1397.

4. Sorokin A, Kotani K, Bushueva O, Taniguchi N, Lazarenko V. The cardio-ankle vascular index and ankle-brachial index in young Russians . Journal of atherosclerosis and thrombosis. 2015; 22(2):211-8. DOI: 10.5551/jat.26104.

5. Polonikov A., Bykanova M, Ponomarenko I, Sirotina S, Bocharova A, Vagaytseva K, Shvetsov Y. The contribution of CYP2C gene subfamily involved in epoxygenase pathway of arachidonic acids metabolism to hypertension susceptibility in Russian population. Clinical and Experimental Hypertension. 2017; 39(4):306-311. DOI: 10.1080/10641963.2016.1246562.

6. Bennett M.R, Sinha S, Owens G.K. Vascular Smooth Muscle Cells in Atherosclerosis. Circ Res. 2016; 118(4):692‐702. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.115.306361.

7. Kattoor AJ, Pothineni NVK, Palagiri D, Mehta JL. Oxidative Stress in Atherosclerosis. CurrAtheroscler Rep. 2017; 19(11):42s DOI: 10.1007/s11883-017-0678-6.

8. Quintero M, Colombo SL, Godfrey A, Moncada S. Mitochondria as signaling organelles in the vascular endothelium. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006; 103:5379–5384. DOI: 10.1073/pnas.0601026103.

9. Brines M, Patel NS, Villa P, et al. Nonerythropoietic, tissue-protective peptides derived from the tertiary structure of erythropoietin. Proc Natl AcadSci U S A. 2008; 105(31):10925-10930. DOI: 10.1073/pnas.0805594105.

10. Korokin MV, Soldatov VO, Tietze AA, Golubev MV, Belykh AE, Kubekina MV, Puchenkova OA, Denisyuk TA, Gureyev VV, Pokrovskaya TG, Gudyrev OS, Zhuchenko MA, Zatolokina MA, Pokrovskiy MV. 11-amino acid peptide imitating the structure of erythropoietin α-helix b improves endothelial function, but stimulates thrombosis in rats. Pharmacy & Pharmacology. 2019; 7(6):312-320. Russian. DOI: 10.19163/2307-9266-2019-7-6-312-320.

11. Korokin M, Gureev V, Gudyrev O, Golubev I, Korokina L, Peresypkina A, Pokrovskaia T, Lazareva G, Soldatov V, Zatolokina M, Pobeda A, Avdeeva E, Beskhmelnitsyna E, Denisyuk T, Avdeeva N, Bushueva O, Pokrovskii M. Erythropoietin Mimetic Peptide (pHBSP) Corrects Endothelial Dysfunction in a Rat Model of Preeclampsia. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21:6759. DOI: 10.3390/ijms21186759.

12. Golubev IV, Gureev VV, Korokin MV, Zatolokina MA, Avdeeva EV, Gureeva AV, Rozhkov IS, Serdyuk EA, Soldatova VA. Preclinical study of innovative peptides mimicking the tertiary structure of the α-helix B of erythropoietin. Research Results in Pharmacology. 2020; 6(2):85-96. DOI: 10.3897/rrpharmacology.6.55385.

13. Trifunovic A, Wredenberg A, Falkenberg M. et al. Premature ageing in mice expressing defective mitochondrial DNA polymerase. Nature. 2004; 429:417–423. DOI: 10.1038/nature02517.

14. Kujoth GC, Hiona A, Pugh TD, et al. Mitochondrial DNA mutations, oxidative stress, and apoptosis in mammalian aging. Science. 2005. 309(5733):481-484. DOI: 10.1126/science.1112125.

15. Zvartsev RV, Korshunova DS, Gorshkova EA., et al. Neonatal Lethality and Inflammatory Phenotype of the New Transgenic Mice with Overexpression of Human Interleukin-6 in Myeloid Cells. DoklBiochemBiophys. 2018; 483(1):344-347. DOI: 10.1134/S1607672918060157.

16. Stubbendorff M, Hua X, Deuse T, et al. Inducing myointimal hyperplasia versus atherosclerosis in mice: an introduction of two valid models. J Vis Exp. 2014; 87:51459. DOI: 10.3791/51459.

17. Tediashvili G, Wang D, Reichenspurner H, Deuse T, Schrepfer S. Balloon-based Injury to Induce Myointimal Hyperplasia in the Mouse Abdominal Aorta. J Vis Exp. 2018; 132:56477. DOI: 10.3791/56477.

18. Molina-Sánchez P, Andrés V. Isolation of Mouse Primary Aortic Endothelial Cells by Selection with Specific Antibodies. Methods in Mouse Atherosclerosis. Methods in Molecular Biology. Humana Press, New York, NY. 2015; 1339. DOI: 10.1007/978-1-4939-2929-0_7.

19. Stumpf JD, Saneto RP, Copeland WC. Clinical and molecular features of POLG-related mitochondrial

20. Kusov P, Deikin A. Developing Novel Transgenic Mice Model Of Atherogenesis With Conditional Oxidative Stress By Introduction Of Epithelium-Specific Inducible Mitochondrial Polg With Mutagenic Activity. Atherosclerosis. 2019; 287:99 s..DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2019.06.287.

21. Poznyak AV, Silaeva YY, Orekhov AN, Deykin AV. Animal models of human atherosclerosis: current progress. Braz J Med Biol Res. 2020. 53(6):9557 s. DOI: 10.1590/1414-431x20209557.

22. Mushenkova NV, Summerhill VI, Silaeva YY, Deykin AV, Orekhov AN. Modelling of atherosclerosis in genetically modified animals. Am J Transl Res. 2019.11(8):4614-4633.

23. Volobueva AS, Orekhov AN, Deykin AV. An update on the tools for creating transgenic animal models of human diseases - focus on atherosclerosis. Braz J Med Biol Res. 2019; 52(5):8108. DOI: 10.1590/1414-431X20198108.

24. Bittorf T, Jaster R, Lüdtke B, Kamper B, Brock J. Requirement for JAK2 in erythropoietin-induced signalling pathways . Cell Signal. 1997; 9(1):85-89. DOI: 10.1016/s0898-6568(96)00121-0.

25. Peng B, Kong G, Yang C. et al. Erythropoietin and its derivatives: from tissue protection to immune regulation. Cell Death Dis. 2020; 11(79). DOI: 10.1038/s41419-020-2276-8.

26. Warren JS, Zhao Y, Yung R, Desai A. Recombinant human erythropoietin suppresses endothelial cell apoptosis and reduces the ratio of Bax to Bcl-2 proteins in the aortas of apolipoprotein E-deficient mice. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2011; 57(4):424-433. DOI: 10.1097/fjc.0b013e31820d92fd.

27. Bäck M, Yurdagul A, Tabas I. et al. Inflammation and its resolution in atherosclerosis: mediators and therapeutic opportunities. Nat Rev Cardiol. 2019; 16:389–406. DOI: 10.1038/s41569-019-0169-2.

28. Ley K, Huo Y. VCAM-1 is critical in atherosclerosis. J Clin Invest. 2001; 107(10):1209-1210. DOI: 10.1172/JCI13005.

29. Fatkhullina AR, Peshkova IO, Koltsova EK. The Role of Cytokines in the Development of Atherosclerosis. Biochemistry (Mosc). 2016; 81(11):1358-1370. DOI: 10.1134/S0006297916110134.

30. Fotis L, Agrogiannis G, Vlachos IS, Pantopoulou A, Margoni A, Kostaki M, Verikokos C, Tzivras D, Mikhailidis DP, Perrea D. Intercellular adhesion molecule (ICAM)-1 and vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1 at the early stages of atherosclerosis in a rat model. In Vivo. 2012; 26:243–250.

31. Nairz M, Sonnweber T, Schroll A, Theurl I, Weiss G. The pleiotropic effects of erythropoietin in infection and inflammation. Microbes Infect. 2012; 14(3):238-246. DOI: 10.1016/j.micinf.2011.10.005.

32. Liu Y, Luo B, Shi R, et al. Nonerythropoietic Erythropoietin-Derived Peptide Suppresses Adipogenesis, Inflammation, Obesity and Insulin Resistance. Sci Rep. 2015:515134. DOI: 10.1038/srep15134.

33. Kimáková P, Solár P, Solárová Z, Komel R, Debeljak N. Erythropoietin and Its Angiogenic Activity Int J Mol Sci. 2017; 18(7):1519. DOI: 10.3390/ijms18071519.

34. Michel JB, Martin-Ventura JL, Nicoletti A, Ho-Tin-Noe B. Pathology of human plaque vulnerability: mechanisms and consequences of intraplaquehaemorrhages. Atherosclerosis. 2014; 234(2) 311–319.

35. Camaré C, Pucelle M, Nègre-Salvayre A, Salvayre R. Angiogenesis in the atherosclerotic plaque. Redox Biol. 2017; 12:18-34. DOI: 10.1016/j.redox.2017.01.007.