cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2023-38-4-243-249cardiotomsk-2074Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESК механизму кардиоваскулярных эффектов высокомолекулярных соединений гуминовой природыOn the cardiovascular effects mechanism of humic nature macromolecular compoundshttps://orcid.org/0000-0003-3274-6010ЛасуковаТ. B.LasukovaT. V.

Ласукова Татьяна Викторовна, д-р биол. наук, профессор, кафедра нормальной физиологии

634050, Томск, Московский тракт, 2

Tatyana V. Lasukova, Dr. Sci (Biol.), Professor, Department of Normal Physiology

2, Moskovsky trakt, Tomsk, 634050

tlasukova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1973-8983ЗыковаМ. В.ZykovaM. V.

Зыкова Мария Владимировна, д-р фарм. наук, заведующий кафедрой химии

634050, Томск, Московский тракт, 2

Maria V. Zykova, Dr. Sci. (Pharm.), Head, Department of Chemistry

2, Moskovsky trakt, Tomsk, 634050

gmv2@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0167-7043АзаркинаЛ. А.AzarkinaL. A.

Азаркина Людмила Анатольевна, канд. фарм. наук, доцент, кафедра химии

634050, Томск, Московский тракт, 2

Lyudmila A. Azarkina, Cand. Sci. (Pharm.), Associate Professor, Department of Chemistry

2, Moskovsky trakt, Tomsk, 634050

ludmila_logvinova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5890-071XГорбуновА. С.GorbunovA. S.

 

Горбунов Александр Сергеевич, канд. мед. наук, старший научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Alexander S. Gorbunov, Cand. Sci. (Med.), Senior Research Scientist, Laboratory of Experimental Cardiology

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

shura.gorbunov.1982@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9034-4226ПетроваИ. В.PetrovaI. V.

Петрова Ирина Викторовна, д-р биол. наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики

634050, Томск, Московский тракт, 2

Irina V. Petrova, Dr.Sci. (Biol.), Professor, Department of Biophysics and Functional Diagnostics

2, Moskovsky trakt, Tomsk, 634050

 

ivpetrova57@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7109-9955КарповаМ. Р.KarpovaM. R.

Карпова Мария Ростиславовна, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии и вирусологии

634050, Томск, Московский тракт, 2

Maria R. Karpova, Dr. Sci. (Med.), Head of Microbiology and Virology Department

2, Moskovsky trakt, Tomsk, 634050

 

karpova.mr@ssmu.ruСибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSiberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationНаучно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation202330122023384243249Copyright © Ласукова Т.B., Зыкова М.В., Азаркина Л.А., Горбунов А.С., Петрова И.В., Карпова М.Р., 20232023Ласукова Т.B., Зыкова М.В., Азаркина Л.А., Горбунов А.С., Петрова И.В., Карпова М.Р.Lasukova T.V., Zykova M.V., Azarkina L.A., Gorbunov A.S., Petrova I.V., Karpova M.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/2074Введение

Введение. Поиск новых лекарственных препаратов, способных эффективно снижать повреждения миокарда при ишемии и реоксигенации, актуален, поскольку многие фармакологические препараты имеют ряд ограничений для пациентов, и их применение сопровождается негативными побочными эффектами.

Цель исследования

Цель исследования: оценка возможной роли синтазы оксида азота (NO-синтазы) в механизме кардиоваскулярных эффектов стандартизированной активной фармацевтической субстанции (АФС) гуминовых кислот (ГК), выделенной из торфа.

Материал и методы

Материал и методы. Эксперименты проведены на модели изолированного перфузируемого по методу Лангендорфа сердца крыс. Исследовали эффект стандартизованного образца ГК торфа в концентрациях 0,001; 0,01; 0,1 мг/мл на скорость коронарной перфузии и показатели сократимости миокарда. Для оценки значения NO-синтазы в реализации эффектов ГК осуществляли предварительное ингибирование фермента с помощью L-NAME (10 µM/л) перед добавлением исследуемого образца.

Результаты

Результаты. Применение образца ГК способствовало эффективному увеличению скорости коронарной перфузии сердца, обусловленному активацией NO-синтазного сигнального механизма. Наблюдалось некоторое снижение показателей сократимости и конечного диастолического давления, связанное с активацией NO-синтазы, поскольку ингибирование фермента с помощью L-NAME устраняло все исследуемые эффекты ГК.

Заключение

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о том, что ГК торфа обладают вазодилатирующими свойствами, связанными с активацией NO-синтазы. Наличие такого эффекта указывает на перспективы дальнейшего исследования кардиотропных свойств этих соединений с целью разработки новых эффективных средств для улучшения внутрисердечной гемодинамики и ограничения Са2+-перегрузки кардиомиоцитов в условиях ишемии и реперфузии.

Introduction

Introduction. The search for new drugs to reduce effectively myocardial damage during ischemia and reoxygenation is relevant considering that many pharmacological drugs have a number of limitations for patients and their use is accompanied by negative side effects.

Aim

Aim: To assess the NO-synthase possible role in the cardiovascular effects mechanism of the standardized active pharmaceutical substance (AFS) of the humic acids (HA) isolated from peat.

Material and Methods

Material and Methods. The experiments were carried out on the isolated perfused rat heart model using the Langendorff method. We studied the effect of a standardized sample of peat HA at concentrations of 0.001; 0.01; 0.1 mg/ml on coronary perfusion rate and myocardial contractility parameters. To assess the NO-synthase value in the HA effects realization, the enzyme was pre-inhibited using L-NAME (10 µM/L) before the test sample addition.

Results

Results. HA sample using contributed to an effective increase in the heart coronary perfusion rate due to the NO-synthase signaling mechanism activation. There was some decrease in contractility and end-diastolic pressure associated with the NOsynthase activation because the enzyme inhibition with L-NAME removed all effects of the test HA sample.

Conclusion

Conclusion. The obtained data show to the peat HA have vasodilating properties associated with the NO-synthase activation. The such effect presence indicates on the prospects for further investigation of these compounds cardiotropic properties in the order developing new effective means for improving intracardiac hemodynamics and limiting Ca2+ overload of cardiomyocytes in conditions of ischemia and reperfusion.

гуминовые кислотыторфизолированное сердцекардиоваскулярные эффектыNO-синтазаhumic acidspeatisolated heartcardiovascular effects NO-synthasaРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства здравоохранения Российской Федерации (государственное задание № 056-00071-22-02).The work was carried out with the financial support of the Ministry of Health of the Russian Federation (state task 056-00071-22-02).ReferencesБузлама А.В., Чернов Ю.Н. Анализ фармакологических свойств, механизмов действия и перспектив применения гуминовых веществ в медицине. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2010;73(9):43–48. DOI: 10.30906/0869-2092-2010-73-9-43-48.Buzlama A.V., Chernov U.N. Humic substances: pharmacological properties, mechanisms of action, and prospects for use in medicine. Jeksperimental’naja i klinicheskaja farmakologija. 2010;73(9):43–48. (In Russ.). DOI: 10.30906/0869-2092-2010-73-9-43-48.Дымбрылова О.Н., Якимова Т.В., Венгеровский А.И. Влияние экстрактов растений на инсулинорезистентность при экспериментальном сахарном диабете. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2022;37(3):128–135. DOI: 10.29001/2073-8552-2022-37-3-128-135.Dymbrylova O.N., Yakimova T.V., Vengerovskii A.I. Influence of plant extracts on insulin resistance in experimental diabetes mellitus. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2022;37(3):128–135. (In Russ.). DOI: 10.29001/2073-8552-2022-37-3-128-135.Ласукова Т.В., Зыкова М.В., Белоусов М.В., Горбунов А.С., Логвинова Л.А., Дыгай А.М. Роль NO-синтазы в реализации кардиопротективного эффекта соединений гуминовой природы на модели ишемии и реперфузии изолированного сердца крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2018;166(11):537541. DOI: 10.1007/s10517-019-04399-y.Lasukova T.V., Zykova M.V., Belousov M.V., Gorbunov A.S., Logvinova L.A., Dygai A.M. Mechanisms of the cardioprotective effect of the active substance based on macromolecular compounds of humic nature during ischemia and reperfusion of isolated heart of rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2018;166(11):537–541. (In Russ.). DOI: 10.1007/s10517-019-04399-y.Hseu Y.C., Wang S.Y., Chen H.Y. Humic acid induces the generation of nutric oxide in human umbilical vein endothelial cells: stimulation of nutric oxide synthase during cell injuri. Free radical biology & medicine. 2002;32(7):619629. DOI: 10.1016/s0891-5849(02)00752-9.Hseu Y.C., Wang S.Y., Chen H.Y. Humic acid induces the generation of nutric oxide in human umbilical vein endothelial cells: stimulation of nutric oxide synthase during cell injuri. Free radical biology & medicine. 2002;32(7):619629. DOI: 10.1016/s0891-5849(02)00752-9.Трофимова Е.С., Зыкова М.В., Лигачёва А.А., Шерстобоев Е.Ю., Жданов В.В., Белоусов М.В. и др. Влияние гуминовых кислот торфа различного генеза на продукцию оксида азота in vitro. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016;161(5):629638. DOI: 10.1007/s10517-016-3486-z.Trofimova E.S., Zykova M.V., Ligacheva A.A., Sherstoboev E.Y., Zhdanov V.V., Belousov M.V. et al. Effects of humic acids isolated from peat of various origin on in vitro production of nitric oxide: a screening study. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016;161(5):629636. (In Russ.). DOI: 10.1007/s10517-016-3486-z.Zykova M.V., Schepetkin I.A., Belousov M.V., Krivoshchekov S.V., Logvinova L.A., Bratishko K.A. et al. Physicochemical characterization and antioxidant activity of humic acids isolated from peat of various origins. Molecules. 2018;23(4):753. DOI: 10.3390/molecules23040753.Zykova M.V., Schepetkin I.A., Belousov M.V., Krivoshchekov S.V., Logvinova L.A., Bratishko K.A. et al. Physicochemical characterization and antioxidant activity of humic acids isolated from peat of various origins. Molecules. 2018;23(4):753. DOI: 10.3390/molecules23040753.Зыкова М.В., Трофимова Е.С., Кривощеков С.В., Лигачёва А.А., Данилец М.Г., Логвинова Л.А. и др. Спектральные параметры и биологическая активность высокомолекулярных соединений гуминовой природы. Бюллетень сибирской медицины. 2017;16(1):36–49. DOI: 10.20538/16820363-2017-1-36–49.Zykova M.V., Trofimova E.S., Krivoshchekov S.V., Ligacheva A.A., Danilets M.G., Logvinova L.A. et al. Spectral parameters and biological activity of macromolecular compounds of humic etiology. Bulletin of Siberian Medicine. 2017;16(1):36–49. (In Russ.). DOI: 10.20538/16820363-2017-1-36–49.Zaccone C., Miano T.M., Shotyk W. Qualitative comparison between raw peat and related humic acids in an ombrotrophic bog profile. Organic Geochemistry. 2007;38(1):151–160. DOI: 10.1016/J.ORGGEOCHEM.2006.06.023.Zaccone C., Miano T.M., Shotyk W. Qualitative comparison between raw peat and related humic acids in an ombrotrophic bog profile. Organic Geochemistry. 2007;38(1):151–160. DOI: 10.1016/J.ORGGEOCHEM.2006.06.023.Орлов Д. С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. Москва: МГУ; 1990:325.Orlov D.S. Gumusovye kisloty pochv i obshhaja teorija gumifikacii. Moskva: MGU; 1990:325.Chen J.С., Gu B., LeBoeuf E.J. Pan H., Dai S. Spectroscopic characterization of the structural and functional properties of natural organic matter fractions. Chemosphere. 2002;48(1):59–68. DOI: 10.1016/s0045-6535(02)00041-3.Chen J.С., Gu B., LeBoeuf E.J. Pan H., Dai S. Spectroscopic characterization of the structural and functional properties of natural organic matter fractions. Chemosphere. 2002;48(1):59–68. DOI: 10.1016/s0045-6535(02)00041-3.Kiprop A.K., J-Coumon M-C., Pourtier E., Kimutai S., Kirui S. Synthesis of humic and fulvic acids and their characterization using optical spectroscopy (ATR-FTIR and UV-Visible). Int. J. Appl. Sci. Technol. 2013;3(8):28–35.Kiprop A.K., J-Coumon M-C., Pourtier E., Kimutai S., Kirui S. Synthesis of humic and fulvic acids and their characterization using optical spectroscopy (ATR-FTIR and UV-Visible). Int. J. Appl. Sci. Technol. 2013;3(8):28–35.Van Krevelen D.W. Graphical-statistical method for investigation of the structure of coal. Fuel. 1950;29:228–269.Van Krevelen D.W. Graphical-statistical method for investigation of the structure of coal. Fuel. 1950;29:228–269.Massion P.B., Feron O., Dessy C., Balligand J.-L. Role of nitric oxide in the cardiovascular and renal systems. Int. J. Mol. Sci. 2003;93:388–398. DOI: 10.3390/ijms19092605.Massion P.B., Feron O., Dessy C., Balligand J.-L. Role of nitric oxide in the cardiovascular and renal systems. Int. J. Mol. Sci. 2003;93:388–398. DOI: 10.3390/ijms19092605.Зарипова Р.И., Зиятдинова Н.И., Зефиров Т.Л. Влияние блокады NO-синтаз на сократимость миокарда гипокинезированных крыс при стимуляции β-адренорецепторов. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016;161(2):169–172. DOI: 10.1007/s10517016-3378-2.Zaripova R.I., Ziyatdinova N.I., Zefirov T.L. Effect of NO synthase blockade on myocardial contractility of hypokinetic rats during stimulation of β-adrenoreceptors. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016;161(2):215–217. (In Russ.). DOI: 10.1007/s10517016-3378-2.Ziolo M.T., Kohr M.J., Wang H. Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function. J. Mol. Cel. Cardiol. 2008;45(5):625–632. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2008.07.015.Ziolo M.T., Kohr M.J., Wang H. Nitric oxide signaling and the regulation of myocardial function. J. Mol. Cel. Cardiol. 2008;45(5):625–632. DOI: 10.1016/j.yjmcc.2008.07.015.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.