Влияние карнозина на оксидативное повреждение почек при экспериментальном сахарном диабете

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.

1. Жариков 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Baran E.J. Metal complexes of carnosine. Biochemistry. 2000;65:789–797.

8. Bhatti A.B., Usman M. Drug targets for oxidative podocyte injury in diabetic nephropathy. Cureus. 2015;7(12):e393. DOI: 10.7759/cureus.393.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.