scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agency10.33647/2074-5982-20-1-52-61scbmt-1564Research ArticleДОКЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В БИОМЕДИЦИНЕNON-CLINICAL RESEARCH IN BIOMEDICINEВлияние карнозина на оксидативное повреждение почек при экспериментальном сахарном диабетеEffect of Carnosine on Oxidative Damage to the Kidneys in Experinental Diabetes MellitusЖариковА. Ю.ZharikovA. Yu.

Жариков Александр Юрьевич, д.б.н., доц.

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Alexander Yu. Zharikov, Dr. Sci. (Biol.), Assoc. Prof.

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

zharikov@asmu.ruФилиноваС. О.FilinovaS. O.

Филинова Светлана Олеговна

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Svetlana O. Filinova

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

Filinova.87@inbox.ruМазкоО. Н.MazkoO. N.

Мазко Олеся Николаевна, к.фарм.н., доц.

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Olesya N. Mazko, Cand. Sci. (Pharm.), Assoc. Prof.

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

olesia.mazko@yandex.ruБобровИ. П.BobrovI. P.

Бобров Игорь Петрович, д.м.н., проф.

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Igor P. Bobrov, Dr. Sci. (Med.), Prof.

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

ig.bobrov2010@yandex.ruМакароваО. Г.MakarovaO. G.

Макарова Олеся Геннадьевна, к.фарм.н., доц.

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Olesya G. Makarova, Cand. Sci. (Pharm.), Assoc. Prof.

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

olesia552@mail.ruКальницкийА. С.KalnitskyA. S.

Кальницкий Артем Сергеевич

656038, Барнаул, просп. Ленина, 40

Artem S. Kalnitsky

656038, Barnaul, Lenin Avenue, 40

artem_kalnitsky@mail.ruФГБОУ ВО «Алтайский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияAltai State Medical University of the Ministry of Health Care of the RussiaRussian Federation2024080420242015261Copyright © Жариков А.Ю., Филинова С.О., Мазко О.Н., Бобров И.П., Макарова О.Г., Кальницкий А.С., 20242024Жариков А.Ю., Филинова С.О., Мазко О.Н., Бобров И.П., Макарова О.Г., Кальницкий А.С.Zharikov A.Y., Filinova S.O., Mazko O.N., Bobrov I.P., Makarova O.G., Kalnitsky A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/1564

В статье представлены результаты изучения влияния карнозина на оксидативное повреждение почек при экспериментальном сахарном диабете. Эксперимент проведен на двух группах крыс Wistar: контрольная (n=8) и подопытная (n=11). В обеих группах моделировался стрептозотоциновый сахарный диабет в течение 8 недель. Подопытным животным с 4-й по 8-ю неделю внутрижелудочно вводился карнозин (15 мг/кг). Определялась концентрация глюкозы, белка и экскреция креатинина в моче. По окончании 8 недель у крыс изымались почки для определения показателей выраженности оксидативного стресса (концентрации тиобарбитуратреактивных продуктов, общей антиоксидантной активности, активности каталазы, супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы), а также для проведения морфометрии размера почечных клубочков, площади сосудистого русла, капилляров и мезангия в клубочках, количества подоцитов. Установлено, что после применения карнозина, по сравнению с контролем, концентрация тиобарбитуратреактивных продуктов была в 1,5 раза ниже (p<0,001), общая антиоксидантная активность и активность каталазы была выше в 2,2 (p<0,001) и 1,2 раза (p=0,039) соответственно. Площадь почечных клубочков и мезангия в них снизилась в 1,6 раза (p<0,001 и p=0,04). Суммарная площадь кровотока увеличилась в 2,4 раза (p<0,001), площадь 1 капилляра и количество подоцитов в клубочке — в 1,9 раза (p<0,001 и p=0,001). Также наблюдалось снижение концентрации белка в моче в 3,5 раза (p=0,007). Таким образом, ингибирование образования конечных продуктов гликирования карнозином при экспериментальном сахарном диабете ослабляет оксидативное повреждение почек, что сопровождается уменьшением протеинурии, увеличением количества подоцитов, снижением площади почечных клубочков и улучшением состояния сосудистой системы почечных клубочков.

The article presents the results of a study into the effect of carnosine on oxidative damage to the kidneys in experimental diabetes mellitus. The experiment was carried out using two groups of Wistar rats: control (n=8) and experimental (n=11). In both groups, streptozotocin-induced diabetes mellitus was simulated for eight weeks. Experimental animals were intragastrically injected with carnosine (15 mg/kg) from weeks 4 to 8. The concentration of glucose, protein and creatinine excretion in urine were determined. At the end of eight weeks, the kidneys were removed from the rats to determine the indicators of oxidative stress severity (concentration of thiobarbiturate-reactive products, total antioxidant activity, activity of catalase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase) and to conduct morphometry of the size of the renal glomeruli, the area of the vascular bed, capillaries and mesangium in the glomeruli, the number of podocytes. A comparison with the control showed the use of carnosine led to a 1.5-fold decrease in the concentration of thiobarbiturate-reactive products (p<0.001), a 2.2-fold increase in the total antioxidant activity (p<0.001), and a 1.2-fold increase in catalase activity (p=0.039). The area of the renal glomeruli and the mesangium in this group decreased by 1.6 times (p<0.001 and p=0.04, respectively). The total area of blood flow increased by 2.4 times (p<0.001), the area of one capillary, and the number of podocytes in the glomerulus increased by 1.9 times (p<0.001 and p=0.001). A 3.5-fold decrease in protein concentration in urine was also noted (p=0.007). Therefore, inhibition of the formation of advanced glycation end products by carnosine in experimental diabetes mellitus attenuates oxidative damage to the kidneys. This is evidenced by a decrease in proteinuria, an increase in the number of podocytes, a decrease in the area of the renal glomeruli, and an improvement in the condition of the glomerular vascular system.

сахарный диабетоксидативное повреждение почекконечные продукты гликированиякарнозинdiabetes mellitusoxidative kidney damageglycation end productscarnosineработа выполнена за счет средств ФГБОУ ВО АГМУ Минздрава Россииthe work was carried out at the expense of the funds of the Federal State Budgetary Educational Institution of the Ministry of Health Care of RussiaReferencesЖариков А.Ю., Филинова С.О., Мазко О.Н., Макарова О.Г., Бобров И.П., Брюханов В.М. Роль свободнорадикального окисления в почках в нефропротекторном действии блокатора минералокортикоидных рецепторов эплеренона при экспериментальном сахарном диабете. Бюллетень сибирской медицины. 2021;20(2):29– 35. DOI: 10.20538/1682-0363-2021-2-29-35.Zhari-kov A.Yu., Filinova S.O., Mazko O.N., Makarova O.G., Bobrov I.P., Bryukhanov V.M. Rol svobodnoradikalnogo okisleniya v pochkakh v nefroprotektornom deystvii blokatora mineralokortikoidnykh retseptorov eplerenona pri eksperimentalnom sakharnom diabete [The role of free radical oxidation in the kidneys in the nephroprotective action of eplerenone, a mineralocorticoid receptor antagonist, in experimental diabetes mellitus]. Bulletin of Siberian Medicine. 2021;20(2):29–35. (In Russian). DOI: 10.20538/1682-0363-2021-2-29-35.Спасов А.А., Воронкова М.П., Снигур Г.Л., Чепляева Н.И., Чепурнова М.В. Экспериментальная модель сахарного диабета типа 2. Биомедицина. 2011;1(3):12–18.Spasov A.A., Voronkova M.P., Snigur G.L., Cheplyaeva N.I., Chepurnova M.V. Eksperimentalnaya model sakharnogo diabeta tipa 2 [Experimental model of a type 2 diabetes]. Biomeditsina [Journal Biomed]. 2011;1(3):12–18. (In Russian).Филинова С.О., Жариков А.Ю., Бобров И.П., Мазко О.Н., Макарова О.Г. Патоморфологическая картина диабетической нефропатии при экспериментальном сахарном диабете. Казанский медицинский журнал. 2019;100(1):147–152.Filinova S.O., Zharikov A.Yu., Bobrov I.P., Mazko O.N., Makarova O.G. Patomorfologicheskaya kartina diabeticheskoy nefropatii pri eksperimentalnom sakharnom diabete [Pathomorphological picture of diabetic nephropathy in experimental diabetes mellitus]. Kazan Medical Journal. 2019;100(1):147–152. (In Russian). DOI: 10.17816/KMJ2019-147.Филинова С.О., Жариков А.Ю., Мазко О.Н., Макарова О.Г., Баландович Б.А. Показатели прооксидантного и антиоксидантного статусов в почках крыс при экспериментальном сахарном диабете. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2020;64(1):124–127.Filinova S.O., Zharikov A.Yu., Bobrov I.P., Mazko O.N., Makarova O.G., Balandovich B.A. Pokazateli prooksidantnogo i antioksidantnogo statusov v pochkakh krys pri eksperimentalnom sakharnom diabete [Indexes of proand antioxidant status in kidneys of rats with experimental diabetes mellitus]. Pathological Physiology and Experimental Therapy. 2020;64(1):124–127. (In Russian). DOI: 10.25557/0031-2991.2020.01.124-127.Asanuma K. The role of podocyte injury in chronic kidney disease. Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi. 2015;38(1):26–36. (In Japanese). DOI: 10.2177/jsci.38.26.Asanuma K. The role of podocyte injury in chronic kidney disease. Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi. 2015;38(1):26–36. (In Japanese). DOI: 10.2177/jsci.38.26.Aydın A.F., Bingül İ., Küçükgergin C., Doğan-Ekici I., Doğru Abbasoğlu S., Uysal M. Carnosine decreased oxidation and glycation products in serum and liver of high-fat diet and low-dose streptozotocin-induced diabetic rats. Int. J. Exp. Pathol. 2017;98(5):278–288. DOI: 10.1111/iep.12252.Aydın A.F., Bingül İ., Küçükgergin C., Doğan-Ekici I., Doğru Abbasoğlu S., Uysal M. Carnosine decreased oxidation and glycation products in serum and liver of high-fat diet and low-dose streptozotocin-induced diabetic rats. Int. J. Exp. Pathol. 2017;98(5):278–288. DOI: 10.1111/iep.12252.Baran E.J. Metal complexes of carnosine. Biochemistry. 2000;65:789–797.Baran E.J. Metal complexes of carnosine. Biochemistry. 2000;65:789–797.Bhatti A.B., Usman M. Drug targets for oxidative podocyte injury in diabetic nephropathy. Cureus. 2015;7(12):e393. DOI: 10.7759/cureus.393.Bhatti A.B., Usman M. Drug targets for oxidative podocyte injury in diabetic nephropathy. Cureus. 2015;7(12):e393. DOI: 10.7759/cureus.393.Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. Physiology and pathophysiology of carnosine. Physiol Rev. 2013;93(4)1803–1845. DOI: 10.1152/physrev.00039.2012.Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. Physiology and pathophysiology of carnosine. Physiol Rev. 2013;93(4)1803–1845. DOI: 10.1152/physrev.00039.2012.Chen Y., Lin L., Tao X., Song Y., Cui J., Wan J. The role of podocyte damage in the etiology of ischemia-reperfusion acute kidney injury and post-injury fibrosis. BMC Nephrol. 2019;20(1):106. DOI: 10.1186/s12882-019-1298-x.Chen Y., Lin L., Tao X., Song Y., Cui J., Wan J. The role of podocyte damage in the etiology of ischemia-reperfusion acute kidney injury and post-injury fibrosis. BMC Nephrol. 2019;20(1):106. DOI: 10.1186/s12882-019-1298-x.Cripps M.J., Hanna K., Lavilla C., Jr Sayers S.R., Caton P.W., Sims C., De Girolamo L., Sale C., Turner M.D. Carnosine scavenging of glucolipotoxic free radicals enhances insulin secretion and glucose uptake. Sci. Rep. 2017;7(1):13313. DOI: 10.1038/s41598017-13649-w.Cripps M.J., Hanna K., Lavilla C., Jr Sayers S.R., Caton P.W., Sims C., De Girolamo L., Sale C., Turner M.D. Carnosine scavenging of glucolipotoxic free radicals enhances insulin secretion and glucose uptake. Sci. Rep. 2017;7(1):13313. DOI: 10.1038/s41598017-13649-w.Dai H., Liu Q., Liu B. Research Progress on Mechanism of Podocyte Depletion in Diabetic Nephropathy. J. Diabetes Res. 2017:261–286. DOI: 10.1155/2017/2615286.Dai H., Liu Q., Liu B. Research Progress on Mechanism of Podocyte Depletion in Diabetic Nephropathy. J. Diabetes Res. 2017:261–286. DOI: 10.1155/2017/2615286.Ghodsi R., Kheirouri S. Carnosine and advanced glycation end products: a systematic review. Amino Acids. 2018;50(9):1177–1186. DOI: 10.1007/s00726-018-2592-9.Ghodsi R., Kheirouri S. Carnosine and advanced glycation end products: a systematic review. Amino Acids. 2018;50(9):1177–1186. DOI: 10.1007/s00726-018-2592-9.Kopp J.B., Anders H.J., Susztak K., Podestà M.A., Remuzzi G., Hildebrandt F., Romagnani P. Podocytopathies. Nat. Rev. Dis. Primers. 2020;6(1):68. DOI: 10.1038/s41572-020-0196-7.Kopp J.B., Anders H.J., Susztak K., Podestà M.A., Remuzzi G., Hildebrandt F., Romagnani P. Podocytopathies. Nat. Rev. Dis. Primers. 2020;6(1):68. DOI: 10.1038/s41572-020-0196-7.Miceli V., Pampalone M., Frazziano G., Grasso G., Rizzarelli E., Ricordi C., Casu A., Iannolo G., Conaldi P.G. Carnosine protects pancreatic beta cells and islets against oxidative stress damage. Mol. Cell Endocrinol. 2018(474):105–118. DOI: 10.1016/j.mce.2018.02.016.Miceli V., Pampalone M., Frazziano G., Grasso G., Rizzarelli E., Ricordi C., Casu A., Iannolo G., Conaldi P.G. Carnosine protects pancreatic beta cells and islets against oxidative stress damage. Mol. Cell Endocrinol. 2018(474):105–118. DOI: 10.1016/j.mce.2018.02.016.Østergaard J.A., Cooper M.E., Jandeleit-Dahm K.A.M. Targeting oxidative stress and anti-oxidant defence in diabetic kidney disease. J. Nephrol. 2020;33(5):917– 929. DOI: 10.1007/s40620-020-00749-6.Østergaard J.A., Cooper M.E., Jandeleit-Dahm K.A.M. Targeting oxidative stress and anti-oxidant defence in diabetic kidney disease. J. Nephrol. 2020;33(5):917– 929. DOI: 10.1007/s40620-020-00749-6.Sagoo M.K., Gnudi L. Diabetic nephropathy: Is there a role for oxidative stress? Free Radic. Biol. Med. 2018(116):50–63. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.12.040.Sagoo M.K., Gnudi L. Diabetic nephropathy: Is there a role for oxidative stress? Free Radic. Biol. Med. 2018(116):50–63. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.12.040.Sharma K. Mitochondrial dysfunction in the diabetic kidney. Adv. Exp. Med. Biol. 2017;982:553–562. DOI: 10.1007/978-3-319-55330-6_28.Sharma K. Mitochondrial dysfunction in the diabetic kidney. Adv. Exp. Med. Biol. 2017;982:553–562. DOI: 10.1007/978-3-319-55330-6_28.Zharikov A.Yu., Filinova S.O., Mazko O.N., Makarova O.G., Bobrov I.P. Direct Pharmacological Correction of Oxidative Stress in Rat Kidneys Does Not Facilitate Diabetic Nephropathy. International J. of Biomedicine. 2021;11(3):296–300. DOI: 10.21103/Article11(3)OA8.Zharikov A.Yu., Filinova S.O., Mazko O.N., Makarova O.G., Bobrov I.P. Direct Pharmacological Correction of Oxidative Stress in Rat Kidneys Does Not Facilitate Diabetic Nephropathy. International J. of Biomedicine. 2021;11(3):296–300. DOI: 10.21103/Article11(3)OA8.

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