Ukr.Biochem.J. 2024; Том 96, № 6, листопад-грудень, c. 56-65

doi: https://doi.org/10.15407/ubj96.06.056

Едаравон зменшує маркери оксидативного стресу та нейрозапалення в неокортексі щурів із гострим внутрішньомозковим крововиливом та цукровим діабетом 2 типу

07.04.2025   Uncategorized   No comments

В. Л. Голубєв*, А. Е. Лєвих, В. А. Ткаченко,
Ю. В. Харченко, В. І. Жилюк

Кафедра фармакології, Дніпровський державний медичний університет, Дніпро, Україна;
*e-mail: 209@dmu.edu.ua

Отримано: 05 серпня 2024; Виправлено: 22 жовтня 2024;
Затверджено: 21 листопада 2024; Доступно онлайн: 17 грудня 2024

Цукровий діабет 2 типу (ЦД2) асоціюється з вищою частотою геморагічного інсульту у важкій формі. Метою цього дослідження було оцінити маркери оксидативного стресу та нейрозапалення в головному мозку щурів із гострим внутрішньомозковим крововиливом (ВМК) та ЦД2 після лікування едаравоном. ЦД2 спричинювали одноразовим внутрішньоочеревинним введенням нікотинаміду/стрептозоцину, ВМК – стереотаксичною мікроін’єкцією бактеріальної колагенази. Щурів рандомізували на чотири групи: 1 – інтактний контроль; 2 – ЦД2; 3 – ЦД2+ВМК; 4 – ЦД2+ВМК+едаравон 6 мг/кг/доба. Едаравон (препарат для лікування церебрального ішемічного інсульту) вводили внутрішньоочеревинно впродовж 10 днів, починаючи з 60-го дня після індукції цукрового діабету та через 30 хв після індукції ВМК. Гомогенати головного мозку досліджували на вміст кінцевих продуктів глікації (КПГ) та кінцевих продуктів окислення протеїнів (КПОП). Рівні фактора некрозу пухлин-альфа (ФНП-α) та 8-гідрокси-2′-дезоксигуанозину (8-OHдГ) вимірювали методом ІФА. Показано підвищення вмісту 8-OHдГ та ФНП-α в гомогенатах головного мозку у тварин групи ЦД2 порівняно з контролем. Виявлено, що в гомогенатах головного мозку тварин групи ЦД2+ВМК вміст цих маркерів достовірно перевищив показники групи ЦД2, крім того, спостерігався підвищений рівень КПОП. Наші результати продемонстрували, що едаравон запобігав підвищенню рівня ФНП-α, зменшував окислювальне пошкодження ДНК шляхом зниження вмісту 8-OHдГ і послаблював утворення КПГ і КПОП у головному мозку щурів. Зроблено висновок, що едаравон може мати терапевтичний потенціал у хворих на цукровий діабет із гострим ВМК.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. Lattanzi S, Di Napoli M, Ricci S, Divani AA. Matrix metalloproteinases in acute intracerebral hemorrhage. Neurotherapeutics. 2020;17(2):484-496. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Xu J, Chen Z, Yu F, Liu H, Ma C, Xie D, Hu X, Leak RK, Chou SHY, Stetler RA, Shi Y, Chen J, Bennett MVL, Chen G. IL-4/STAT6 signaling facilitates innate hematoma resolution and neurological recovery after hemorrhagic stroke in mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(51):32679-32690. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Trout AL, McLouth CJ, Kitzman P, Dobbs MR, Bellamy L, Elkins K, Fraser JF. Hemorrhagic stroke outcomes of KApSR patients with co-morbid diabetes and Alzheimer’s disease. Ann Transl Med. 2021;9(17):1371. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Duan X, Wen Z, Shen H, Shen M, Chen G. Intracerebral hemorrhage, oxidative stress, and antioxidant therapy. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:1203285. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Ahmad E, Lim S, Lamptey R, Webb DR, Davies MJ. Type 2 diabetes. Lancet. 2022;400(10365):1803-1820. PubMed, CrossRef
  6. Yu MG, Gordin D, Fu J, Park K, Li Q, King GL. Protective factors and the pathogenesis of complications in diabetes. Endocr Rev. 2024;45(2):227-252. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Hamed SA. Brain injury with diabetes mellitus: evidence, mechanisms and treatment implications. Expert Rev Clin Pharmacol. 2017;10(4):409-428. PubMed, CrossRef
  8. Muñoz-Rivas N, Méndez-Bailón M, Hernández-Barrera V, de Miguel-Yanes JM, Jimenez-Garcia R, Esteban-Hernández J, Lopez-de-Andrés A. Type 2 Diabetes and Hemorrhagic Stroke: A Population-Based Study in Spain from 2003 to 2012. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2016;25(6):1431-1443. PubMed, CrossRef
  9. Maciejczyk M, Żebrowska E, Chabowski A. Insulin resistance and oxidative stress in the brain: what’s new? Int J Mol Sci. 2019;20(4):874. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Hu X, Tao C, Gan Q, Zheng J, Li H, You C. Oxidative stress in intracerebral hemorrhage: sources, mechanisms, and therapeutic targets. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:3215391. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Yamashita T, Abe K. Update on antioxidant therapy with edaravone: expanding applications in neurodegenerative diseases. Int J Mol Sci. 2024;25(5):2945. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Okuyama S, Morita M, Sawamoto A, Terugo T, Nakajima M, Furukawa Y. Edaravone enhances brain-derived neurotrophic factor production in the ischemic mouse brain. Pharmaceuticals (Basel). 2015;8(2):176-185. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Yang Y, Yi J, Pan M, Hu B, Duan H. Edaravone alleviated propofol-induced neurotoxicity in developing hippocampus by mBDNF/TrkB/PI3K pathway. Drug Des Devel Ther. 2021;15:1409-1422. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Duranti E, Villa C. Muscle involvement in amyotrophic lateral sclerosis: understanding the pathogenesis and advancing therapeutics. Biomolecules. 2023;13(11):1582. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Veroni C, Olla S, Brignone MS, Siguri C, Formato A, Marra M, Manzoli R, Macario MC, Ambrosini E, Moro E, Agresti C. The antioxidant drug edaravone binds to the aryl hydrocarbon receptor (AHR) and promotes the downstream signaling pathway activation. Biomolecules. 2024;14(4):443. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Duranti E, Cordani N, Villa C. Edaravone: a novel possible drug for cancer treatment? Int J Mol Sci. 2024;25(3):1633. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Kuang J, Liu M, Yu Q, Cheng Y, Huang J, Han S, Shi J, Huang L, Li P. Antiviral effect and mechanism of edaravone against grouper iridovirus infection. Viruses. 2023;15(11):2237. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Feng T, Yamashita T, Shang J, Shi X, Nakano Y, Morihara R, Tsunoda K, Nomura E, Sasaki R, Tadokoro K, Matsumoto N, Hishikawa N, Ohta Y, Abe K. Clinical and pathological benefits of edaravone for Alzheimer’s disease with chronic cerebral hypoperfusion in a novel mouse model. J Alzheimers Dis. 2019;71(1):327-339. PubMed, CrossRef
  19. Qin M, Feng L, Yang C, Wei D, Li T, Jiang P, Guan J, Zhang X, Shi X, Liang N, Lai X, Zhou L, Zhang C, Gao Y. Edaravone use in acute intracerebral hemorrhage: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Front Pharmacol. 2022;13:935198. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Yan LJ. The nicotinamide/streptozotocin rodent model of type 2 diabetes: renal pathophysiology and redox imbalance features. Biomolecules. 2022;12(9):1225. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Animal Models of Acute Neurological Injury. Chen J, Xu ZC, Xu XM , Zhang JH. (Eds.). Springer Series in Translational Stroke Research. Springer International Publishing, 2019. 544 p. CrossRef
  22. Gabbay KH, Sosenko JM, Banuchi GA, Mininsohn MJ, Flückiger R. Glycosylated hemoglobins: increased glycosylation of hemoglobin A in diabetic patients. Diabetes. 1979;28(4):337-340. PubMed, CrossRef
  23. Münch G, Keis R, Wessels A, Riederer P, Bahner U, Heidland A, Niwa T, Lemke HD, Schinzel R. Determination of advanced glycation end products in serum by fluorescence spectroscopy and competitive ELISA. Eur J Clin Chem Clin Biochem. 1997;35(9):669-677. PubMed, CrossRef
  24. Witko-Sarsat V, Friedlander M, Capeillère-Blandin C, Nguyen-Khoa T, Nguyen AT, Zingraff J, Jungers P, Descamps-Latscha B. Advanced oxidation protein products as a novel marker of oxidative stress in uremia. Kidney Int. 1996;49(5):1304-1313. PubMed, CrossRef
  25. Taylor EL, Armstrong KR, Perrett D, Hattersley AT, Winyard PG. Optimisation of an advanced oxidation protein products assay: Its application to studies of oxidative stress in diabetes mellitus. Oxid Med Cell Longev. 2015;2015:496271. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  26. Bahadar GA, Shah ZA. Intracerebral hemorrhage and diabetes mellitus: blood-brain barrier disruption, pathophysiology and cognitive impairments. CNS Neurol Disord Drug Targets. 2021;20(4):312-326. PubMed, CrossRef
  27. Song EC, Chu K, Jeong SW, Jung KH, Kim SH, Kim M, Yoon BW. Hyperglycemia exacerbates brain edema and perihematomal cell death after intracerebral hemorrhage. Stroke. 2003;34(9):2215-2220. PubMed, CrossRef
  28. Hashmat A, Ya J, Kadir R, Alwjwaj M, Bayraktutan U. Hyperglycaemia perturbs blood-brain barrier integrity through its effects on endothelial cell characteristics and function. Tissue Barriers. 2024:2350821. PubMed, cr id=”https://doi.org/10.1080/21688370.2024.2350821″]
  29. Bahader GA, Nash KM, Almarghalani DA, Alhadidi Q, McInerney MF, Shah ZA. Type-I diabetes aggravates post-hemorrhagic stroke cognitive impairment by augmenting oxidative stress and neuroinflammation in mice. Neurochem Int. 2021;149:105151. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Zheng J, Shi L, Liang F, Xu W, Li T, Gao L, Sun Z, Yu J, Zhang J. Sirt3 ameliorates oxidative stress and mitochondrial dysfunction after intracerebral hemorrhage in diabetic rats. Front Neurosci. 2018;12:414. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  31. Chiu CD, Chen CC, Shen CC, Chin LT, Ma HI, Chuang HY, Cho DY, Chu CH, Chang C. Hyperglycemia exacerbates intracerebral hemorrhage via the downregulation of aquaporin-4: temporal assessment with magnetic resonance imaging. Stroke. 2013;44(6):1682-1689. PubMed, CrossRef
  32. Ehtewish H, Arredouani A, El-Agnaf O. Diagnostic, prognostic, and mechanistic biomarkers of diabetes mellitus-associated cognitive decline. Int J Mol Sci. 2022;23(11):6144. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  33. Hata K, Urushibara A, Yamashita S, Lin M, Muroya Y, Shikazono N, Yokoya A, Fu H, Katsumura Y. Chemical repair activity of free radical scavenger edaravone: reduction reactions with dGMP hydroxyl radical adducts and suppression of base lesions and AP sites on irradiated plasmid DNA. J Radiat Res. 2015;56(1):59-66. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Baratz R, Tweedie D, Wang JY, Rubovitch V, Luo W, Hoffer BJ, Greig NH, Pick CG. Transiently lowering tumor necrosis factor-α synthesis ameliorates neuronal cell loss and cognitive impairments induced by minimal traumatic brain injury in mice. J Neuroinflammation. 2015;12:45.
    PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  35. Kurniawan VR, Islam AA, Adhimarta W, Zainuddin AA, Widodo D, Nasrullah, Ihwan A, Wahyudi, Faruk M. The role of diphenhydramine HCl on tumor necrosis factor-α levels in wistar rats with traumatic brain injury: An in vivo study. Ann Med Surg (Lond). 2022;81:104399. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  36. Hua Y, Wu J, Keep RF, Nakamura T, Hoff JT, Xi G. Tumor necrosis factor-alpha increases in the brain after intracerebral hemorrhage and thrombin stimulation. Neurosurgery. 2006;58(3):542-550. PubMed, CrossRef
  37. Svensson EH, Söderholm M, Abul-Kasim K, Engström G. Tumor necrosis factor receptor 1 and 2 are associated with risk of intracerebral hemorrhage. Stroke. 2017;48(10):2710-2715. PubMed, CrossRef
  38. Lee TH, Chen JL, Tsai MM, Wu YH, Tseng HC, Cheng LC, Shanmugam V, Hsieh HL. Protective Effects of Sophoraflavanone G by Inhibiting TNF-α-Induced MMP-9-Mediated Events in Brain Microvascular Endothelial Cells. Int J Mol Sci. 2023;25(1):283. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  39. Lievykh A, Zhyliuk V, Tkachenko V, Kharchenko Y, Ushakova G, Shevtsova A. Effects of edaravone on oxidative protein modification and activity of gelatinases after intracerebral hemorrhage in rats with nicotinamide-streptozotocin induced diabetes. J Biol Res. 2022;95(2):10554. CrossRef
  40. Lee HS, Kim WJ. The role of matrix metalloproteinase in inflammation with a focus on infectious diseases. Int J Mol Sci. 2022;23(18):10546. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.