Neuroprotective properties of Na+/H+-exchanger isoform-1 inhibitor in experimental POAG

Анна С. Победа; Александр А. Спасов; Ольга Н. Жуковская; Кристина В. Щуровская; Николай В. Соловьев; Валентина А. Куликовская; Владимир М. Покровский; Евгений А. Патраханов; Анастасия В. Турпакова; Анна   И. Устинова

doi:10.18413/rrpharmacology.9.10058

Авторы

Анна С. Победа Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-0541-8946
Александр А. Спасов Волгоградский государственный медицинский университет https://orcid.org/0000-0002-7185-4826
Ольга Н. Жуковская Научно-исследовательский институт физической и органической химии Южного федерального университета https://orcid.org/0000-0003-0865-6656
Кристина В. Щуровская Областное государственное бюджетное учреждение здравоохранения "Детская областная клиническая больница"
Николай В. Соловьев ООО Диагностический центр "Зрение"
Валентина А. Куликовская Областное государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Белгородская областная клиническая больница Святителя Иоасафа»
Владимир М. Покровский Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0003-3138-2075
Евгений А. Патраханов Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-8415-4562
Анастасия В. Турпакова Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Анна И. Устинова Белгородский государственный национальный исследовательский университет

DOI:

https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.9.10058

Аннотация

Введение: Глаукома является ведущей причиной необратимой потери зрения во всем мире. Процессы, связанные с потерей ганглионарных клеток сетчатки, многофакторны и имеют много общего с нейродегенеративными заболеваниями. Ввиду чего, поиск средств для предотвращения гибели нейронов сетчатки является важной задачей современной фармакологии.

Материалы и методы: Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар. Глаукому моделировали путём введения в переднюю камеру глаза 1% раствора гиалуроновой кислоты. Уровень ВГД регистрировали на 0-й, 63-й и 73-й день эксперимента. Оценку эффективности препаратов проводили по результатам офтальмоскопии, электроретинографии с последующим определением экспрессии генов.

Результаты и обсуждение: В группе с коррекцией РУ-1355 улучшалась картина глазного дна, показатель в группе был на 18,0% ниже в сравнении с моделью. Введение соединения РУ-1355 обеспечивало рост амплитуды волны-а на 18,1%, волны-b на 39,0% относительно группы с патологией. Наиболее выраженным было влияние на уровень экспрессии BDNF, Bcl-2, Caspase 3 и NF-κB p65, что указывает на наличие у соединения возможности влияния на замедление процесса апоптоза через повышение нейротрофического фактора и антиапоптотического белка Bcl-2.

Заключение: РУ-1355 обладает нейропротективными свойствами, что выражалось уменьшением офтальмоскопических проявлений, сохранностью амплитуды волны-b электроретинограммы и влиянием на экспрессию генов факторов, участвующих в апоптозе и нейропротекции. Исходя из фармакологической активности соединения РУ-1355 в отношении ПОУГ, перспективным является дальнейшее изучение его действия в отношении других заболеваний сетчатки.

Графическая аннотация

Ключевые слова:

внутриглазной давление, ганглионарные клетки сетчатки, глаукома, нейродегенерация, офтальмоскопия, сетчатка, электроретинография

Библиографические ссылки

Baudouin C, Kolko M, Melik-Parsadaniantz S, Messmer EM (2021) Inflammation in glaucoma: from the back to the front of the eye, and beyond. Progress in Retinal and Eye Research 83: 100916. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2020.100916 [PubMed]

Beykin G, Norcia AM, Srinivasan VJ, Dubra A, Goldberg JL (2021) Discovery and clinical translation of novel glaucoma biomarkers. Progress in Retinal and Eye Research 80: 100875. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2020.100875 [PubMed] [PMC]

Boia R, Ruzafa N, Aires ID, Pereiro X, Ambrósio AF, Vecino E, Santiago AR (2020) Neuroprotective strategies for retinal ganglion cell degeneration: current status and challenges ahead. International Journal of Molecular Sciences 21(7): 2262. https://doi.org/10.3390/ijms21072262 [PubMed] [PMC]

Dolzhikov AA, Shevchenko OA, Pobeda AS, Peresypkina AA, Dolzhikova IN, Zhunusov NS, Lugovskoy SS (2020) Review of a new concept of glaucoma pathogenesis based on the glymphatic theory of cerebrospinal fluid circulation. Research Results in Pharmacology 6(3): 1–7. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.6.53634

Downs JC (2015) Optic nerve head biomechanics in aging and disease. Experimental Eye Research 133: 19–29. https://doi.org/10.1016/j.exer.2015.02.011 [PubMed] [PMC]

Fan J, Dawson TM, Dawson VL (2017) Cell death mechanisms of neurodegeneration. Advances in Neurobiology 15: 403–425. https://doi.org/10.1007/978-3-319-57193-5_16 [PubMed]

Kalatanova AV, Pobeda AS, Abasheva DA, Dolzhikov AA, Peresypkina AA, Pokrovskii MV (2021) Electroretinography in evaluation of neuroprotective effect in an experimental model of glaucoma. Bulletin of Ophthalmology [Vestnik Oftalmologii] 137(3): 86–92.https://doi.org/10.17116/oftalma202113703186 [PubMed] [in Russian]

Monteiro MC, Coleman MD, Hill EJ, Prediger RD, Maia CS (2017) Neuroprotection in neurodegenerative disease: from basic science to clinical applications. Oxidative Medicine and Cellular Longevity: 2949102. https://doi.org/10.1155/2017/2949102 [PubMed] [PMC]

Moreno MC, Marcos HJ, Oscar Croxatto J, Sande PH, Campanelli J, Jaliffa CO, Benozzi J, Rosenstein RE (2005) A new experimental model of glaucoma in rats through intracameral injections of hyaluronic acid. Experimental Eye Research 81(1): 71–80.https://doi.org/10.1016/j.exer.2005.01.008 [PubMed]

Naumenko LV, Taran AS, Sokolova EV, Govorova YuA, Ozerov AA (2021) Effect of quinazoline derivatives – Na⁺/H⁺ exchanger inhibitors on intraocular pressure. Bulletin of Medical Science [Byulleten' Medicinskoj Nauki] 3(23): 79–82. https://doi.org/10.31684/254184752021379 [in Russian]

Ovsyankina NV (2022) The effect of new 4,6-diphenylpyrimidine derivatives on the sodium-hydrogen exchange of rabbit platelets in vitro. Mechnikov Readings-2022: Materials of the 95^thAll-Russian Scientific and Practical Student Conference with International Participation, Saint-Petersburg. Vol. Part II: 224–225. [in Russian]

Perfilova VN, Gurova NA, Popova TA, Vishnevskaja VV, Ozerov AA, Kustova MV, Ovsjankina NV (2019) Effect of NHE-1 inhibitors zoniporide and VMA-1321 on the level of lipid peroxidation products and enzymes of the antioxidant system in the heart mitochondria of animals with chronic heart failure. Bulletin of Volgograd State Medical University [Vestnik Volgogradskogo Gosudarstvennogo Meditsinskogo Universiteta] 3(71): 62–65. https://doi.org/10.19163/1994-9480-2019-3(71)-62-65 [in Russian]

Pitts KM, Neeson CE, Hall NE, Lin JB, Falah HK, Wang SL, Lo KT, Song CE, Margeta MA, Solá-Del Valle DA (2022) Neurodegeneration markers galectin-3 and apolipoprotein e are elevated in the aqueous humor of eyes with glaucoma. Translational Vision Science & Technology 1(11): 1. https://doi.org/10.1167/tvst.11.11.1 [PubMed] [PMС]

Pobeda AS, Kalatanova AV, Abashev DA, Dolzhikov AA, Solovev NV, Shchurovskaya KV, Chernyaeva SS, Kolesnik IM (2021) Study to elucidate the pharmacological activity of retinalamin in a rat model of ischemic retinopathy. Research Results in Pharmacology 7(2): 39–48. https://doi.org/10.3897/rrpharmacology.7.67390

Pobeda AS, Soloviev NV, Chernyaeva SS, Efimenko SV (2022) Changes in gene expression in the retina during intravitreal injection of NMQ4. Russian National Ophthalmological Forum 2: 432–433. [in Russian]

Pobeda AS, Soloviev NV, Pokrovskii MV, Skachilova SYa, Efimenko SV, Simakina EA, Bashuk VV, Proskurina OV, Dolzhikov AA, Nesterova NI (2023) The effect of new 3-hydroxypyridine derivatives on NMDA-induced retinal neurodegeneration. Experimental and Clinical Pharmacology 86(3): 11–16. https://doi.org/10.30906/0869-2092-2023-86-3-11-16 [in Russian]

Qu J, Wang D, Grosskreutz CL (2010) Mechanisms of retinal ganglion cell injury and defense in glaucoma. Experimental Eye Research 91(1): 48–53. https://doi.org/10.1016/j.exer.2011.07.014 [PubMed] [PMC]

Shchurovskaya KV, Pobeda AS, Pokrovskii MV, Solovev NV, Kulikovskaya VA, Peresypkina AA, Shutov VI, Puchenkova OA, Shabalin AA (2021) Protective effect of asialized erythropoietin in modelling of retinal ischemia-reperfusion. Journal of Research in Medical And Dental Science 9(8): 286–290.

Spasov A, Ozerov A, Vassiliev P, Kosolapov V, Gurova N, Kucheryavenko A, Naumenko L, Babkov D, Sirotenko V, Taran A, Litvinov R, Borisov A, Klochkov V, Merezhkina D, Miroshnikov M, Uskov G, Ovsyankina N (2021) Synthesis and multifaceted pharmacological activity of novel quinazoline NHE-1 inhibitors. Scientific Reports 11: 24380. https://doi.org/10.1038/s41598-021-03722-w [PubMed] [PMC]

Spasov AA, Muravyeva VYu, Gurova NA, Ovsyankina NV (2022) Neurotropic effects of sodium-hydrogen exchanger isoform 1 inhibitors. Medicinal Bulletin [Meditsinskii Vestnik] 23(1): 30–37. [in Russian]

Вклад авторов

Анна С. Победа, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

PhD in Biological Sciences, Associate Professor of Department of Pharmacology and Clinical Pharmacology; e-mail: pobeda@bsu.edu.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0541-8946 . The author took part in conceptualization and direction development of the research, generation of key aims and objectives conducting experimental work, analysing the material, writing, and editing the text of the article.

Александр А. Спасов, Волгоградский государственный медицинский университет

Доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой фармакологии и биоинформатики

Ольга Н. Жуковская, Научно-исследовательский институт физической и органической химии Южного федерального университета

PhD in Chemical Sciences, Researcher in the Laboratory of Organic Synthesis; e-mail: zhukowskaia.ol@yandex.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-0865-6656. The author took part in synthesis of the substances and consulted on the research idea.

Кристина В. Щуровская, Областное государственное бюджетное учреждение здравоохранения "Детская областная клиническая больница"

MD, ophthalmologist; e-mail: kristinka-i@yandex.ru. The author took part in conducting experimental work and analysing the material.

Николай В. Соловьев, ООО Диагностический центр "Зрение"

MD, ophthalmologist; e-mail: morkovkapro@mail.ru. The author took part in conducting experimental work and analysing the material.

Валентина А. Куликовская, Областное государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Белгородская областная клиническая больница Святителя Иоасафа»

MD, ophthalmologist; e-mail: Valentina.kulikovskaya@gmail.com. The author took part in conducting experimental work and analysing the material.

Владимир М. Покровский, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Junior researcher of the Scientific Research Institute of Pharmacology of Living Systems; e-mail: vmpokrovsky@yandex.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3138-2075. The author took part in the experimental work, analysis of the material and editing the manuscript.

Евгений А. Патраханов, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Junior researcher of the Research Institute of Pharmacology of Living Systems; e-mail: pateval7@gmail.com; ORCID ID https://orcid.org/0000-0002-8415-4562. The author took part in the experimental work, analysis of the material, and editing the manuscript.

Анастасия В. Турпакова, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

4^th-year student at the Medical Institute; e-mail: 1516173@bsu.edu.ru. The author took part in conducting experimental work.

Анна И. Устинова, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

6^th- year student at the Medical Institute; e-mail: 1303025@bsu.edu.ru. The author took part in conducting experimental work.

Нейропротективные свойства ингибитора Na+/H+-обменника 1 типа при экспериментальной ПОУГ