Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các Mảnh Đầu N-Terminal Được Biến Đổi của Galanin: Tính Chất Bảo Vệ Tim và Cơ Chế Tác Động
Tóm tắt
Thiết kế thuốc mới để điều trị các bệnh tim mạch dựa trên hormone peptide nội sinh là một lĩnh vực thú vị và thúc đẩy nghiên cứu thực nghiệm sâu rộng. Một trong những phương pháp phát triển trong lĩnh vực này là tổng hợp các peptide sinh học ngắn có tác dụng mô phỏng các hiệu ứng của các phân tử peptide lớn hơn và có các đặc tính lý hóa cải thiện. Trong những năm gần đây, người ta đã phát hiện ra rằng các mảnh N-terminal của neuropeptide galanin giúp làm giảm các rối loạn chuyển hóa và chức năng trong tổn thương tim thí nghiệm. Bài tổng quan trình bày dữ liệu tài liệu và kết quả tổng hợp từ các thí nghiệm của chúng tôi về tác động của galanin toàn phần và các mảnh N-terminal biến đổi hóa học của nó (2-11) và (2-15) lên tim trong điều kiện bình thường và trong mô hình hóa các điều kiện sinh lý bệnh cả trong ống nghiệm và trong cơ thể sống. Đã chỉ ra rằng phổ tác động của peptide lên cơ tim bị tổn thương bao gồm giảm thiểu cái chết hoại tử của cardiomyocytes, giảm thiểu tổn thương của sarcolemma, cải thiện tình trạng chuyển hóa của cơ tim, giảm thiểu sự hình thành các loại oxy phản ứng (ROS) và sản phẩm peroxid hóa lipid (LPO). Cơ chế tác động bảo vệ của các mảnh galanin biến đổi sẽ được thảo luận trong mối liên quan với việc kích hoạt biến thể thụ thể GalR2 và sự thể hiện các tính chất chống oxy hóa. Dữ liệu được tổng hợp trong bài tổng quan chỉ ra rằng thiết kế phân tử của các agonist dược lý của thụ thể GalR2 là một phương pháp hứa hẹn, vì chúng có thể làm cơ sở cho việc phát triển các cardioprotector ảnh hưởng đến các quá trình oxy hóa gốc tự do và thích ứng chuyển hóa.
Từ khóa
#Galanin #thụ thể GalR2 #tác động bảo vệ tim #peptide sinh học #động học chuyển hóa.Tài liệu tham khảo
Jakubczyk, A., Karas, M., Rybczynska-Tkaczyk, K., Zielińska, E., and Zieliński, D. (2020) Current trends of bioactive peptides – new sources and therapeutic effect, Foods, 9, 846, https://doi.org/10.3390/foods9070846.
Lang, R., Gundlach, A. L., Holmes, F. E., Hobson, S. A., Wynick, D., Hökfelt, T., and Kofler, B., (2015) Physiology, signaling, and pharmacology of galanin peptides and receptors: three decades of emerging diversity, Pharmacol. Rev., 67, 118-175, https://doi.org/10.1124/pr.112.006536.
Branchek, T. A., Smith, K. E., Gerald, C., and Walker, M. W. (2000) Galanin receptor subtypes, Trends Pharmacol. Sci., 21, 109-117, https://doi.org/10.1016/S0165-6147(00)01446.
Melander, T., Hokfelt, T., Rokaeus, Å., Oertel, W. H., Verhofstad, A., and Goldstein, M. (1986) Coexistence of galanin-like immunoreactivity with catecholamines, 5-hydroxytryptamine, GABA and neuropeptides in the rat CNS, J. Neurosci., 6, 3640-3654, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.06-12-03640.1986.
Webling, K. E. B., Runesson, J., Bartfai, T., and Langel, Ü. (2012) Galanin receptors and ligands, Front. Endocrinol., 3, 146, https://doi.org/10.3389/fendo.2012.00146.
Wada, N. (2016) Galanin Peptide Family, in Handbook of Hormones. Comparative Endocrinology for Basic and Clinical Research, Academic Press, pp. 203-204, e24-2, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801028-0.00024-6.
Mitsukawa, K., Lu, X., and Bartfai, T. (2008) Galanin, galanin receptors and drug targets, Cell. Mol. Life Sci., 65, 1796-1805, https://doi.org/10.1007/s00018-008-8153-8.
Abbott, S., and Pilowsky, P. (2009) Galanin microinjection into rostral ventrolateral medulla of the rat is hypotensive and attenuates sympathetic chemoreflex, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 296, R1019-R1026, https://doi.org/10.1152/ajpregu.90885.2008.
Ewert, T. J., Gritman, K. R., Bader, M., and Habecker, B. A. (2008) Post-infarct cardiac sympathetic hyperactivity regulates galanin expression, Neurosci. Lett., 436, 163-166.
Habecker, B. A., Gritman, K. R., Willison, B. D., and Van Winkle, D. M. (2005) Myocardial infarction stimulates galanin expression in cardiac sympathetic neurons, Neuropeptides, 39, 89-95, https://doi.org/10.1016/j.npep.2004.11.003.
Kocic, I. (1998) The influence of the neuropeptide galanin on the con tractility and the effective refractory period of guinea-pig heart papillary muscle under normoxic and hypoxic conditions, J. Pharm. Pharmacol., 50, 1361-1364, https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1998.tb03360.x.
Fang, P., Sun, J., Wang, X., Zhang, Z., Bo, P., and Shi, M. (2013) Galanin participates in the functional regulation of the diabetic heart, Life Sci., 92, 628-632, https://doi.org/10.1016/j.lfs.2013.01.024.
Legalkis, I. N., Mantzouridis, T., and Mountokalakis, T. (2007) Positive correlation of galanin with glucose in healthy volunteers during an oral glucose tolerance test, Horm. Metab. Res., 39, 53-55, https://doi.org/10.1055/s-2006-957346.
Leto, D., and Saltiel, A. R. (2012) Regulation of glucose transport by insulin: traffic control of GLUT4, Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 13, 383-396, https://doi.org/10.1038/nrm3351.
Guo, L., Shi, M., Zhang, L., Li, G., Zhang, L., et al. (2011) Galanin antagonist increases insulin resistance by reducing glucose transporter 4 effect in adipocytes of rats, Gen. Comp. Endocrinol., 173, 159-163, https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2011.05.011.
Adachi, H., Ohno, T., Oguri, M., Oshima, S., and Taniguchi, K. (2007) Effect of insulin sensitivity on severity of heart failure, Diabetes Res. Clin. Prac., 77 (Suppl. 1), S258-S262, https://doi.org/10.1016/j.diabres.2007.01.068.
Doehner, W., Gathercole, D., Cicoira, M., Krack, A., Coats, A. J. S., et al. (2010) Reduced glucose transporter GLUT4 in skeletal muscle predicts insulin resistance in non-diabetic chronic heart failure patients independently of body composition, Int. J. Cardiol., 138, 19-24, https://doi.org/10.1016/j.ijcard.2008.07.004.
Tian, R., and Abel, E. D. (2001) Responses of GLUT4-deficient hearts to ischemia underscore the importance of glycolysis, Circulation, 103, 2961-2966, https://doi.org/10.1161/01.CIR.103.24.2961.
Harling, H., and Holst, J. J. (1992) Circulating galanin: origin, metabolism, and pharmacokinetics in anesthetized pigs, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 262, E52-E57, https://doi.org/10.1152/ajpendo.1992.262.1.
Holst, J. J., Bersani, M., Hvidberg, A., Knigge, U., Christiansen, E., et al. (1993) On the effects of human galanin in man, Diabetologia, 36, 653-657, https://doi.org/10.1007/BF00404076.
Webling, K., Runesson, J., Lang, A., Saar, I., Kofler, B., and Langel, U. (2016) Ala5-galanin (2-11) is a GAL2R specific galanin analogue, Neuropeptides, 60, 75-82, https://doi.org/10.1016/j.npep.2016.08.008.
Timotin, A., Pisarenko, O., Sidorova, M., Studneva, I., Shulzhenko, V., et al. (2017) Myocardial protection from ischemia/reperfusion injury by exogenous galanin fragment, Oncotarget, 8, 21241-21252, https://doi.org/10.18632/oncotarget.15071.
Pisarenko, O., Timotin, A., Sidorova, M., Studneva, I., Shulzhenko, V., et al. (2017) Cardioprotective properties of N-terminal galanin fragment (2-15) in experimental ischemia/reperfusion injury, Oncotarget, 8, 60, 101659-101671, https://doi.org/10.18632/oncotarget.21503.
Saar, I., Lahe, J., Langel, K., Runesson, J., Webling, K., et al. (2013) Novel systemically active galanin receptor 2 ligands in depression-like behavior, J. Neurochem., 127, 114-123, https://doi.org/10.1111/jnc.12274.
Aldini, G., Facino, R. M., Beretta, G., and Carini, M. (2005) Carnosine and related dipeptides as quenchers of reactive carbonyl species: from structural studies to therapeutic perspectives, Biofactors, 24, 77-87, https://doi.org/10.1002/biof.5520240109.
Wang, S., He, C., Hashemi, T., and Bayne, M. (1997) Cloning and expressional characterization of a novel galanin receptor. Identification of different pharmacophores within galanin for the three galanin receptor subtypes, J. Biol. Chem., 272, 31949-31952, https://doi.org/10.1074/jbc.272.51.31949.
Liu, H. X., Brumovsky, P., Schmidt, R., Brown, W., Payza, K., et al. (2001) Receptor subtype-specific pronociceptive and analgesic actions of galanin in the spinal cord: selective actions via GalR1 and GalR2 receptors, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 9960-9964, https://doi.org/10.1073/pnas.161293598.
Sidorova, M. V., Pal’keeva, M. E., Avdeev, D. V., Molokoedov, D. V., Ovchinnikov, M. V., et al. (2020) Convergent synthesis of rat galanin and study on its biological activity, Bioorg. Khim., 46, 36-46, https://doi.org/10.31857/S0132342320010121.
Palkeeva, M., Studneva, I., Molokoedov, A., Serebryakova, L., Veselova, O., et al. (2019) Galanin/GalR1-3 system: a promising therapeutic target for myocardial ischemia/reperfusion injury, Biomed. Pharmacother., 109, 1556-1562, https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.09.182.
Serebryakova, L., Pal’keeva, M., Studneva, I., Molokoedov, A., Veselova, O., et al. (2019) Galanin and its N-terminal fragments reduce acute myocardial infarction in rats, Peptides, 111, 127-131, https://doi.org/10.1016/j.peptides.2018.05.001.
Pisarenko, O. I., Studneva, I. M., Serebryakova, L. I., Timoshin, A. A., Konovalova, G. G., et al. (2021) Antioxidant properties of galanin and its N-terminal fragments in in vitro and in vivo oxidative stress modeling, Biochemistry (Moscow), 86, 496-505, https://doi.org/10.1134/S0006297921040106.
Glanz, S. A. (2021) Primer of Biostatistics, 7th Edn, The McGraw-Hill Companies Inc, New York.
Studneva, I., Serebryakova, L., Veselova, O., Pal’keeva, M., Molokoedov, A., et al. (2019) Galanin receptors activation modulates myocardial metabolic and antioxidant responses to ischaemia/reperfusion stress, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 46, 1174-1182, https://doi.org/10.1111/1440-1681.13164.
Serebryakova, L., Studneva, I., Timoshin, A., Veselova, O., Pal’keeva, M., et al. (2021) Galanin peptides alleviate myocardial ischemia/reperfusion injury by reducing reactive oxygen species form, Inter. J. Peptide Res. Ther., 27, 2039-2048, https://doi.org/10.1007/s10989-021-10231-x.
Zervou, S., Whittington, H. J., Russell, A. J., and Lygate, C. A. (2016) Augmentation of creatine in the heart, Med. Chem., 16, 19-28.
Guimarães‐Ferreira, L. (2014) Role of the phosphocreatine system in energetic homeostasis in skeletal and cardiac muscles, Einstein (Sao Paulo), 12, 126-131.
Studneva, I., Palkeeva, M., Veselova, O., Molokoedov, A., Ovchinnikov, M., et al. (2019) Protective effects of a novel agonist of galanin receptors against doxorubicin-induced cardiotoxicity in rats, Cardiovasc. Toxicol., 19, 136-146, https://doi.org/10.1007/s12012-018-9483-x.
Studneva, I. M., Pal’keeva, M. E., Veselova, O. M., Molokoedov, A. S., Lubimov, R. O., et al. (2019) Protective effects of the modified galanin fragment in doxorubicin-caused heart failure in rats, Biomed. Khim., 65, 51-56, https://doi.org/10.18097/PBMC20196501051.
LaNoue, K. F., Walajtys, E. I., and Williamson, J. R. (1973) Regulation of glutamate metabolism and interactions with citric acid cycle in rat heart mitochondria, J. Biol. Chem., 248, 7171-7183.
Minotti, G., Menna, P., Salvatorelli, E., Cairo, G., and Gianni, L. (2004) Anthracyclines: and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity, Pharmacol. Rev., 56, 185-229, https://doi.org/10.1124/pr.56.2.6.
Studneva, I. M., Veselova, O. M., Bakhtin, A. A., Konovalova, G. G., Lankin, V. Z., and Pisarenko, O. I. (2020) Mechanisms of the heart protection by a synthetic agonist of galanin receptors in the damage cause by chronic injections of doxorubicin, Acta Naturae, 12, 28-37, https://doi.org/10.32607/actanaturae.10945.
Timotin, A., Cinato, M., Kramar, S., Loy, H., Merabishvil, G., et al. (2019) Galanin is a checkpoint regulator of mitochondrial biogenesis coordinating a pro-survival phenotype in post-infarct myocardial remodeling, preprint, https://doi.org/10.2139/ssrn.3424189.
Lankin, V., Konovalova, G., Tikhaze, A., Shumaev, K., Kumskova, E., and Viigimaa, M. (2014) The initiation of free radical peroxidation of low-density lipoproteins by glucose and its metabolite methylglyoxal: a common molecular mechanism of vascular wall injure in atherosclerosis and diabetes, Mol. Cell. Biochem., 395, 241-252, https://doi.org/10.1007/s11010-014-2131-2.
Deichman, W. B., and Le Blanc, T. J. (1943) Immediately dangerous to life or health (IDLH) values, J. Indust. Hyg. Toxicol., 25, 415-417.
Serebryakova, L. I., Pal’keeva, M. E., Studneva, I. M., Ovchinnikov, M. V., Veselova, O. M., et al. (2019) Cardiometabolic efficiency and toxicological characteristic of the pharmacological agonist of galanin receptors, Biomed. Khim., 65, 231-238, https://doi.org/10.18097/PBMC20196503231.
Li, R. Y., Song, H. D., Shi, W. J., Hu, S. M. S., Yang, Y. S., et al. (2004) Galanin inhibits leptin expression and secretion in rat adipose tissue and 3T3-L1 adipocytes, J. Mol. Endocrinol., 33, 11-19, https://doi.org/10.1677/jme.0.0330011.
Waters, S. M., and Krause, J. E. (2000) Distribution of galanin-1, -2 and -3 receptor messenger RNAs in central and peripheral rat tissues, Neuroscience, 95, 265-271.
Šipkova, J., Kramarikova, I., Hynie, S., and Klenerova, V. (2017) The Galanin and galanin receptor subtypes, its regulatory role in the biological and pathological functions, Physiol. Res., 66, 729-740, https://doi.org/10.33549/physiolres.933576.
Wang, S., Hashemi, T., Fried, S., Clemmons, A. L., and Hawes, B. E. (1998) Differential intracellular signaling of the GalR1 and GalR2 galanin receptor subtypes, Biochemistry, 37, 6711-6717.
Anselmi, L., Stella, S. L., Brecha, N. C., and Sternini, C. (2009) Galanin inhibition of voltage-dependent Ca2+ influx in rat cultured myenteric neurons is mediated by galanin receptor 1, J. Neurosci. Res., 87, 1107-1114.
Wittau, N., Grosse, R., Kalkbrenner, F., Gohla, A., Schultz, G., and Gudermann, T. (2000) The galanin receptor type 2 initiates multiple signaling pathways in small cell lung cancer cells by coupling to G(q), G(i) and G(12) proteins, Oncogene, 19, 4199-4209.
Kolakowski, L. F., O’Neill, G. P., Howard, A. D., Broussard, S. R., Sullivan, K. A., et al. (1998) Molecular characterization and expression of cloned human galanin receptors GALR2 and GALR3, J. Neurochem., 71, 2239-2251, https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.1998.71062239.x.
Fang, P., Shib, M., Guo, L., He, B., Wang, Q., et al. (2014) Effect of endogenous galanin on glucose transporter 4 expression incardiac muscle of type 2 diabetic rats, Peptides, 62, 159-163, https://doi.org/10.1016/j.peptides.2014.10.001.
Krijnen, P. A., Nijmeijer, R., Meijer, C. J., Visser, C. A., Hack, C. E., and Niessen, H. W. (2002) Apoptosis in myocardial ischaemia and infarction, J. Clin. Pathol., 55, 801-811, https://doi.org/10.1136/jcp.55.11.801.
Hausenloy, D. J., and Yellon, D. M. (2013) Myocardial ischemia-reperfusion injury: a neglected therapeutic target, J. Clin. Invest., 123, 92-100, https://doi.org/10.1172/JCI62874.
Jay, M. A., and Ren, J. (2007) Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) in metabolic syndrome and type 2 diabetes mellitus, Curr. Diab. Rev., 3, 33-39, https://doi.org/10.2174/157339907779802067.
Münzel, T., Camici, G. G., Maack, C., Bonetti, N. R., Fuster, V., and Kovacic, J. C. (2017) Oxidative stress on the heart and vasculature: part 2 of a 3-part series, J. Am. Coll. Cardiol., 70, 212-229, https://doi.org/10.1016/j.jacc.2017.05.035.
Power, O., Jakeman, P., and FitzGerald, R. J. (2013) Antioxidative peptides: enzymatic production, in vitro and in vivo antioxidant activity and potential applications of milk-derived antioxidative peptides, Amino Acids, 44, 797-820, https://doi.org/10.1007/s00726-012-1393-9.