Морфология доксорубицин-индуцированных органопатий при разных режимах внутривенного введения никотинамид рибозида

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Доксорубицин (ДОКС) является одним из наиболее эффективных химиотерапевтических препаратов антрациклинового ряда, при этом его применение в клинической практике ограничено наличием ярко выраженных побочных эффектов в отношении жизненно важных органов – сердца, почек, легких, печени. На сегодняшний день отсутствуют эффективные препараты, способные снизить системное токсическое действие ДОКС. Никотинамид рибозид (НР) может рассматриваться в качестве перспективного фармакологического агента, способного обеспечивать комплексный защитный эффект от системного влияния токсических эффектов ДОКС. Целью данной работы являлась комплексная морфологическая оценка жизненно важных органов (сердце, легкие, печень, почки) крыс стока Wistar в условиях воздействия ДОКС при внутривенном введении НР в различных режимах в качестве протективного агента. Работа выполнена на 60 самцах крыс весом 283 ± 22 гр. Животные были разделены на 4 группы: интактная, контрольная (внутрибрюшинное введение ДОКС), опытные группы животных (внутрибрюшинное введение ДОКС) с превентивным и сочетанным режимом внутривенного введения НР. По окончании введения фармакологических агентов наблюдение за животными составило 2 месяца. На этапе окончания исследования у наркотизированных животных осуществляли взятие сердца, легких, печени, почек для проведения морфологических исследований. Эхокардиографический анализ осуществлялся с целью подтверждения развития кардиотоксических эффектов ДОКС. В условиях воздействия ДОКС наибольшие морфологические изменения наблюдались в сердце, почках и легких. Используемые схемы введения НР обеспечивали протективный эффект в отношении жизненно важных органов, при этом наиболее выраженное защитное действие НР наблюдалось при использовании превентивного режима.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Ю. Подъячева

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: ekaterinapodyachevaspb@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Н. Ю. Семенова

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Минздрава России

Email: ekaterinapodyachevaspb@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

З. Е. Артюхина

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Минздрава России

Email: ekaterinapodyachevaspb@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

В. А. Цинзерлинг

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Минздрава России

Email: ekaterinapodyachevaspb@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Я. Г. Торопова

Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Минздрава России

Email: ekaterinapodyachevaspb@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Hussen NH, Hasan AH, Muhammed GO, Yassin AY (2023) Anthracycline in Medicinal Chemistry: Mechanism of Cardiotoxicity, Preventive and Treatment Strategies. Curr Org Chem 1–15. https://doi.org/10.2174/1385272827666230423144150
  2. Schirone L, D’ambrosio L, Forte M, Genovese R, Schiavon S, Spinosa G, Iacovone G, Valenti V, Frati G, Sciarretta S (2022) Mitochondria and Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy: A Complex Interplay. Cells 11:1–16. https://doi.org/10.3390/cells11132000
  3. Wenningmann N, Knapp M, Ande A, Vaidya TR, Ait-Oudhia S (2019) Insights into doxorubicin-induced cardiotoxicity: Molecular mechanisms, preventive strategies, and early monitoring. Mol Pharmacol 96:219–232. https://doi.org/10.1124/mol.119.115725
  4. Ma W, Wei S, Zhang B, Li W (2020) Molecular Mechanisms of Cardiomyocyte Death in Drug-Induced Cardiotoxicity. Front Cell Dev Biol 8:1–17. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00434
  5. Li N, Jiang W, Wang W, Xiong R, Wu X, Geng Q (2021) Ferroptosis and its emerging roles in cardiovascular diseases. Pharmacol Res 166:105466. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105466
  6. Mukhopadhyay P, Rajesh M, Bátkai S, Kashiwaya Y, Haskó G, Liaudet L, Szabó C, Pacher P (2009) Role of superoxide, nitric oxide, and peroxynitrite in doxorubicin-induced cell death in vivo and in vitro. Am J Physiol – Hear Circ Physiol 296:1466–1483. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00795.2008
  7. Christidi E, Brunham LR (2021) Regulated cell death pathways in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Cell Death Dis 12:. https://doi.org/10.1038/s41419-021-03614-x
  8. Prasanna PL, Renu K, Valsala Gopalakrishnan A (2020) New molecular and biochemical insights of doxorubicin-induced hepatotoxicity. Life Sci 250:117599. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117599
  9. Alhowail AH, Bloemer J, Majrashi M, Pinky PD, Bhattacharya S, Yongli Z, Bhattacharya D, Eggert M, Woodie L, Buabeid MA, Johnson N, Broadwater A, Smith B, Dhanasekaran M, Arnold RD, Suppiramaniam V (2019) Doxorubicin-induced neurotoxicity is associated with acute alterations in synaptic plasticity, apoptosis, and lipid peroxidation. Toxicol Mech Methods 29:457–466. https://doi.org/10.1080/15376516.2019.1600086
  10. Pugazhendhi A, Edison TNJI, Velmurugan BK, Jacob JA, Karuppusamy I (2018) Toxicity of Doxorubicin (Dox) to different experimental organ systems. Life Sci 200:26–30. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2018.03.023
  11. Fujimura T, Yamagishi SI, Ueda S, Fukami K, Shibata R, Matsumoto Y, Kaida Y, Hayashida A, Koike K, Matsui T, Nakamura KI, Okuda S (2009) Administration of pigment epithelium-derived factor (PEDF) reduces proteinuria by suppressing decreased nephrin and increased VEGF expression in the glomeruli of adriamycin-injected rats. Nephrol Dial Transplant 24:1397–1406. https://doi.org/10.1093/ndt/gfn659
  12. Ramadan R, Faour D, Awad H, Khateeb E, Cohen R, Yahia A, Torgovicky R, Cohen R, Lazari D, Kawachi H, Abassi Z (2012) Early treatment with everolimus exerts nephroprotective effect in rats with adriamycin-induced nephrotic syndrome. Nephrol Dial Transplant 27:2231–2241. https://doi.org/10.1093/ndt/gfr581
  13. Aljobaily N, Viereckl MJ, Hydock DS, Aljobaily H, Wu TY, Busekrus R, Jones B, Alberson J, Han Y (2021) Creatine alleviates doxorubicin-induced liver damage by inhibiting liver fibrosis, inflammation, oxidative stress, and cellular senescence. Nutrients 13:1–15. https://doi.org/10.3390/nu13010041
  14. Owumi SE, Lewu DO, Arunsi UO, Oyelere AK (2021) Luteolin attenuates doxorubicin-induced derangements of liver and kidney by reducing oxidative and inflammatory stress to suppress apoptosis. Hum Exp Toxicol 40:1656–1672. https://doi.org/10.1177/09603271211006171
  15. Owumi SE, Nwozo SO, Arunsi UO, Oyelere AK, Odunola OA (2021) Co-administration of Luteolin mitigated toxicity in rats’ lungs associated with doxorubicin treatment. Toxicol Appl Pharmacol 411:115380. https://doi.org/10.1016/j.taap.2020.115380
  16. Podyacheva E, Toropova Y (2022) SIRT1 activation and its effect on intercalated disc proteins as a way to reduce doxorubicin cardiotoxicity. Front Pharmacol 13:1–23. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.1035387
  17. Guven C, Sevgiler Y, Taskin E (2018) Mitochondrial Dysfunction Associated with Doxorubicin. Mitochondrial Dis. https://doi.org/10.5772/intechopen.80284
  18. Santos-Alves E, Rizo-Roca D, Marques-Aleixo I, Coxito P, Martins S, Guimarães JT, Oliveira PJ, Torrella JR, Magalhães J, Ascensão A (2019) Physical exercise positively modulates DOX-induced hepatic oxidative stress, mitochondrial dysfunction and quality control signaling. Mitochondrion 47:103–113. https://doi.org/10.1016/j.mito.2019.05.008
  19. Podyacheva E, Toropova Y (2021) Nicotinamide Riboside for the Prevention and Treatment of Doxorubicin Cardiomyopathy. Opportunities and Prospects. Nutrients 13:3435. https://doi.org/10.3390/nu13103435
  20. Zheng D, Zhang Y, Zheng M, Cao T, Wang G, Zhang L, Brockman J, Zhong H, Fan G, Peng T, Sciences M, Health L, Centre S, Physiology S (2019) Nicotinamide riboside promotes autolysosome clearance in preventing doxorubicin-induced cardiotoxicity. Clin Sci (Lond) 133:1505–1521. https://doi.org/10.1042/CS20181022.Nicotinamide
  21. Mazumder S, Barman M, Bandyopadhyay U, Bindu S (2020) Sirtuins as endogenous regulators of lung fibrosis: A current perspective. Life Sci 258:118201. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.118201
  22. Liu ZH, Zhang Y, Wang X, Fan XF, Zhang Y, Li X, Gong Y sheng, Han LP (2019) SIRT1 activation attenuates cardiac fibrosis by endothelial-to-mesenchymal transition. Biomed Pharmacother 118:. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2019.109227
  23. Masri S, Rigor P, Cervantes M, Ceglia N, Sebastian C, Xiao C, Roqueta-Rivera M, Deng C, Osborne TF, Mostoslavsky R, Baldi P, Sassone-Corsi P (2014) Partitioning circadian transcription by SIRT6 leads to segregated control of cellular metabolism. Cell 158:659–672. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.06.050
  24. Cai J, Liu Z, Huang X, Shu S, Hu X, Zheng M, Tang C, Liu Y, Chen G, Sun L, Liu H, Liu F, Cheng J, Dong Z (2020) The deacetylase sirtuin 6 protects against kidney fibrosis by epigenetically blocking β-catenin target gene expression. Kidney Int 97:106–118. https://doi.org/10.1016/j.kint.2019.08.028
  25. Ma W, Mao Q, Xia W, Dong G, Yu C, Jiang F (2019) Gut microbiota shapes the efficiency of cancer therapy. Front Microbiol 10:1–9. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01050
  26. Podyacheva E, Semenova N, Zinserling V, Mukhametdinova D, Goncharova I, Zelinskaya I, Sviridov E, Martynov M, Osipova S, Toropova Y (2022) Intravenous Nicotinamide Riboside Administration Has a Cardioprotective Effect in Chronic Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy. Int J Mol Sci 23:1–19. https://doi.org/10.3390/ijms232113096
  27. Toropova YG, Pechnikova NA, Zelinskaya IA, Zhuravsky SG, Kornyushin O V., Gonchar AI, Ivkin DY, Leonova Y V., Karev VE, Karabak IA (2018) Nicotinamide riboside has protective effects in a rat model of mesenteric ischaemia-reperfusion. Int J Exp Pathol 99:304–311. https://doi.org/10.1111/iep.12302
  28. Podyacheva EY, Kushnareva EA, Karpov AA, Toropova YG (2021) Analysis of Models of Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy in Rats and Mice. A Modern View From the Perspective of the Pathophysiologist and the Clinician. Front Pharmacol 12:1–12. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.670479
  29. Podyacheva E, Shmakova T, Kushnareva E, Onopchenko A, Martynov M, Andreeva D, Toropov R, Cheburkin Y, Levchuk K, Goldaeva A, Toropova Y (2022) Modeling Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy With Fibrotic Myocardial Damage in Wistar Rats. Cardiol Res 13:339–356. https://doi.org/10.14740/cr1416
  30. Ahmad F, Tomar D, Aryal A C S, Elmoselhi AB, Thomas M, Elrod JW, Tilley DG, Force T (2020) Nicotinamide riboside kinase-2 alleviates ischemia-induced heart failure through P38 signaling. Biochim Biophys Acta – Mol Basis Dis 1866:165609. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2019.165609
  31. Shahzadi SK, Marzook H, Qaisar R, Ahmad F (2022) Nicotinamide riboside kinase-2 inhibits JNK pathway and limits dilated cardiomyopathy in mice with chronic pressure overload. Clin Sci (Lond) 136:181–196. https://doi.org/10.1042/CS20210964
  32. Jiang R, Zhou Y, Wang S, Pang N, Huang Y, Ye M, Wan T, Qiu Y, Pei L, Jiang X, Huang Y, Yang H, Ling W, Li X, Zhang Z, Yang L (2019) Nicotinamide riboside protects against liver fibrosis induced by CCl4 via regulating the acetylation of Smads signaling pathway. Life Sci 225:20–28. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2019.03.064
  33. Pham TX, Bae M, Kim MB, Lee Y, Hu S, Kang H, Park YK, Lee JY (2019) Nicotinamide riboside, an NAD+ precursor, attenuates the development of liver fibrosis in a diet-induced mouse model of liver fibrosis. Biochim Biophys Acta – Mol Basis Dis 1865:2451–2463. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2019.06.009
  34. Ikewuchi CC, Ikewuchi JC, Ifeanacho MO (2021) Aqueous leafextracts of Chromolaena odorata and Tridax procumbens attenuated doxorubicin-induced pulmonary toxicity in Wistar rats. Biotechnologia 102:387–398. https://doi.org/10.5114/BTA.2021.111096
  35. Grant MKO, Seelig DM, Sharkey LC, Choi WSV, Abdelgawad IY, Zordoky BN (2019) Sexual dimorphism of acute doxorubicin-induced nephrotoxicity in C57Bl/6 mice. PLoS One 14:1–19. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0212486
  36. Xiang C, Yan Y, Zhang D (2021) Alleviation of the doxorubicin-induced nephrotoxicity by fasudil in vivo and in vitro. J Pharmacol Sci 145:6–15. https://doi.org/10.1016/j.jphs.2020.10.002
  37. Demir F, Demir M, Aygun H (2020) Evaluation of the protective effect of edaravone on doxorubicin nephrotoxicity by [99mTc]DMSA renal scintigraphy and biochemical methods. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 393:1383–1390. https://doi.org/10.1007/s00210-020-01832-2
  38. Soltani Hekmat A, Chenari A, Alipanah H, Javanmardi K (2021) Protective effect of alamandine on doxorubicin-induced nephrotoxicity in rats. BMC Pharmacol Toxicol 22:1–11. https://doi.org/10.1186/s40360-021-00494-x
  39. Zhang J, Li Y, Liu Q, Huang Y, Li R, Wu T, Zhang Z, Zhou J, Huang H, Tang Q, Huang C, Zhao Y, Zhang G, Jiang W, Mo L, Zhang J, Xie W, He J (2021) Sirt6 Alleviated Liver Fibrosis by Deacetylating Conserved Lysine 54 on Smad2 in Hepatic Stellate Cells. Hepatology 73:1140–1157. https://doi.org/10.1002/hep.31418
  40. Hong YA, Kim JE, Jo M, Ko GJ (2020) The role of sirtuins in kidney diseases. Int J Mol Sci 21:1–21. https://doi.org/10.3390/ijms21186686
  41. Cetrullo S, D’Adamo S, Tantini B, Borzì RM, Flamigni F (2015) MTOR, AMPK, and sirt1: Key players in metabolic stress management. Crit Rev Eukaryot Gene Expr 25:59–75. https://doi.org/10.1615/CritRevEukaryotGene Expr.2015012975

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Репрезентативные фотографии сердца животных экспериментальных групп. (a) – контроль; (b) – ДОКС. Окраска гематоксилином-эозином, ×200.

Скачать (306KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Репрезентативные фотографии сердца (интерстициальная зона) животных экспериментальных групп. Синим цветом окрашены коллагеновые волокна. (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска по Маллори, ×200.

Скачать (1019KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Репрезентативные фотографии сердца (периваскулярная зона) животных экспериментальных групп. Синим цветом окрашены коллагеновые волокна. (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска по Маллори, ×200.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Репрезентативные фотографии сердца (эпикардиальная зона) животных экспериментальных групп. Синим цветом окрашены коллагеновые волокна. (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска по Маллори, ×200.

Скачать (775KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Репрезентативные фотографии легких животных экспериментальных групп. Разный диаметр альвеол, толщина альвеолярных перегородок, интерстициальная инфильтрация легкого. (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска гематоксилином-эозином, ×100.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Репрезентативные фотографии легких животных экспериментальных групп. (a) – контроль, альвеолы нормального строения и кровенаполнения; (b) – ДОКС, слабовыраженная гиперемия и умеренно выраженная инфильтрация лимфоцитами; (c) – НР+ДОКС, умеренно выраженная гиперемия; (d) – НР/НР+ДОКС, умеренно выраженная гиперемия. Окраска гематоксилином-эозином, ×400.

Скачать (742KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Репрезентативные фотографии легких животных экспериментальных групп. Синим цветом окрашены коллагеновые волокна. (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска по Маллори, ×400.

Скачать (713KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Репрезентативные фотографии печени животных экспериментальных групп. (a) – контроль, нормальное строение; (b) – ДОКС, лимфоплазмоцитарная инфильтрация портального тракта; (c) – ДОКС, холестаз цитоплазматический; (d) – ДОКС, кариорексис в гепатоцитах. Окраска гематоксилином-эозином, ×200.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Репрезентативные фотографии почки животных экспериментальных групп. (a) – контроль, нормальное строение; (b) – ДОКС, лимфоплазмоцитарная инфильтрация, гиалиновые цилиндры, атрофия эпителия канальцев; (c) – НР+ДОКС, слабовыраженные дистрофические изменения эпителия канальцев; (d) – НР/НР+ДОКС, слабовыраженные дистрофические изменения эпителия канальцев. Окраска гематоксилином-эозином, ×400.

Скачать (864KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Репрезентативные фотографии почек животных экспериментальных групп. Синим цветом окрашены коллагеновые волокна (a) – контроль; (b) – ДОКС; (c) – НР+ДОКС; (d) – НР/НР+ДОКС. Окраска по Маллори, ×400.

Скачать (990KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024