Состояние эндотелия и уровень нейронспецифических маркеров повреждения нервной ткани у крыс при хронической интоксикации карбофосом и способы коррекции

Состояние эндотелия сосудов, выраженность нейродегенеративных процессов, их взаимосвязь, а также возможные способы коррекции при хронической интоксикации карбофосом практически не исследованы. Цель настоящей работы – изучить в динамике морфологическое и функциональное состояния эндотелия, уровень маркеров повреждения ткани головного мозга у крыс при хронической интоксикации карбофосом, оценить эффективность в качестве средств коррекции низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ), комплексного соединения 5-окси-6-метилурацила с янтарной кислотой (ОМУ-ЯК), препарата L-аргинина.

Материал и методы. Эксперименты проведены на самцах крыс, у которых моделировали хроническую интоксикацию путем внутрижелудочного введения карбофоса в дозе 0,05 LD50 ежедневно в течение 90 суток. Исследовали уровни оксида азота (NO), эндотелина-1, нитротирозина, циркулирующих десквамированных эндотелиоцитов (ЦДЭ), нейронспецифической енолазы (НСЕ), белка S-100 в сыворотке крови на 30-е, 60-е, 90-е и 120-е сутки эксперимента.

Результаты и их обсуждение. На фоне хронической интоксикации карбофосом у крыс развиваются признаки эндотелиальной дисфункции, которые проявляются в виде прогрессирующего нарастания уровня ЦДЭ, эндотелина-1, нитротирозина и снижения концентрации NO, также развиваются нейродегенеративные процессы и повышается проницаемость гематоэнцефалического барьера: уровни НСЕ и S-100 на 90-е сутки увеличиваются в 1,65 и 2,09 раза соответственно. Установлена зависимость между степенью дисфункции эндотелия и выраженностью нейродегенеративных процессов в головном мозге, которая имеет временную зависимость; морфологические и функциональные изменения эндотелия предшествуют нейродегенеративным. НИЛИ, ОМУ-ЯК, препарат L-аргинина (в наибольшей степени при их совместном применении) уменьшают содержание НСЕ и S-100 в сыворотке крови как на 90-е сутки хронической интоксикации карбофосом, так и на 120-е сутки в постинтоксикационном периоде, что свидетельствует о снижении проявлений воспалительной реакции в веществе головного мозга.

Заключение. Хроническая интоксикация карбофосом сопровождается ЭД и нейродегенерацией, выраженность которых уменьшает комбинированное применение НИЛИ, ОМУ-ЯК и L-аргинина.

1. Badr A.M. Organophosphate toxicity: updates of malathion potential toxic effects in mammals and potential treatments. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2020;27(21):26036–26057. doi: 10.1007/s11356-020-08937-4

2. Васина Л.В., Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Эндотелиальная дисфункция и ее основные маркеры. Регионар. кровообращ. и микроциркуляция. 2017; 16(1):4–15.

3. Быков Ю.В., Батурин В.А. Нейроспецифические белки как маркеры повреждения головного мозга при сахарном диабете. Вестн. Смол. гос. мед. акад. 2023;22(4):36–42. doi: 10.37903/vsgma.2023.4.5

4. Levchuk L.A., Bokhan N.A., Ivanova S.A. Neurospecific proteins as transdiagnostic markers of affective disorders. Neurochemical Journal. 2023;17(1):25–29. doi: 10.1134/s1819712423010117

5. dos Santos A.A., Naime A.A., de Oliveira J., Colle D., dos Santos D.B., Hort M.A., Moreira E.L., Suñol C., de Bem A.F., Farina M. Long-term and lowdose malathion exposure causes cognitive impairment in adult mice: evidence of hippocampal mitochondrial dysfunction, astrogliosis and apoptotic events. Arch. Toxicol. 2015;90(3):647–660. doi: 10.1007/s00204-015-1466-0

6. Dorri S.A., Hosseinzadeh H., Abnous K., Hasani F.V., Robati R.Y., Razavi B.M. Involvement of brain‐derived neurotrophicfactor (BDNF) on malathion induced depressive‐like behavior in subacute exposure and protective effects of crocin. Iran. J. Basic. Med. Sci. 2015;18(10):958–966.

7. Lan A., Stein D., Portillo M., Toiber D., Kofman O. Impaired innate and conditioned social behavior in adult C57Bl6/J mice prenatally exposed to chlorpyrifos. Behav. Brain. Funct. 2019;15(1):2. doi: 10.1186/s12993-019-0153-3

8. Срубилин Д.В., Срубилин А.Д., Гадельшина Г.Ф., Еникеев Д.А. Влияние хронической интоксикации карбофосом на поведенческие реакции у крыс с различным индивидуальнотипологическим поведенческим статусом. Соврем. пробл. науки и образ. 2022;(5):128. doi: 10.17513/spno.32143.

9. Berroug L., Laaroussi M., Essaidi O., Malqui H., Anarghou H., Chaoui A.A., Najimi M., Chigr F. Sex-specific neurobehavioral and biochemical effects of developmental exposure to Malathion in offspring mice. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 2024;397(4):2215–2231. doi: 10.1007/s00210-023-02749-2

10. Franco C., Sciatti E., Favero G., Bonomini F., Vizzardi E., Rezzani R. Essential hypertension and oxidative stress: novel future perspectives. Int. J. Mol. Sci. 2022;23(22):14489. doi: 10.3390/ijms232214489

11. Срубилин Д.В., Еникеев Д.А., Мышкин В.А., Гимадиева А.Р. Механизмы нарушения функции эндотелия у крыс при хронической интоксикации дихлорэтаном и возможности коррекции комплексным соединением 5-окси-6-метилурацила с янтарной кислотой. Соврем. пробл. науки и образ. 2017;(5):68.

12. Colombo E., Signore A., Aicardi S., Zekiy A., Utyuzh A., Benedicenti S., Amaroli A. Experimental and clinical applications of red and near-infrared photobiomodulation on endothelial dysfunction: a review. Biomedicines. 2021;9(3):274. doi: 10.3390/biomedicines9030274

13. Москвин С.В., Кочетков А.В., Асхадуллин Е.В., Митьковский В.Г. Лазерная терапия при COVID-19: профилактика, лечение, реабилитация. Тверь: «Триада», 2021. 136 с.

14. Метельская В.А., Гуманова Н.Г. Скринингметод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови. Клин. лаб. диагност. 2005;(6):15–18.

15. Петрищев Н.Н., Беркович О.А., Власов Т.Д., Волкова Е.В., Зуева Е.Е., Мозговая Е.В. Диагностическая ценность определения десквамированных эндотелиальных клеток в крови. Клин. лаб. диагност. 2001;(1):50–52.

16. Калинин Р.Е., Сучков И.А., Короткова Н.В., Мжаванадзе Н.Д. Изучение молекулярных механизмов эндотелиальной дисфункции in vitro. Гены и клетки. 2019;14(1):22–32. doi: 10.23868/201903003

17. Mohd Ariff A., Abu Bakar N.A., Abd. Muid S., Omar E., Ismail N.H., Ali A.M., Mohd Kasim N.A., Mohd Nawawi H. Ficus deltoidea suppresses endothelial activation, inflammation, monocytes adhesion and oxidative stress via NF-κB and eNOS pathways in stimulated human coronary artery endothelial cells. BMC Complement. Med. Ther. 2020;20(56):1–13. doi: 10.1186/s12906-020-2844-6

18. Jankowich M., Choudhary G. Endothelin-1 levels and cardiovascular events. Trends Cardiovasc. Med. 2020;30(1):1–8. doi: 10.1016/j.tcm.2019.01.007

19. Хорева М.А. Исследование дисфункции эндотелия у пациентов с хронической ишемией головного мозга. Фундам. аспекты психич. здоровья. 2018;(1):15–20.

20. Freeman B.D., Martins Y.C., Akide-Ndunge O.B., Bruno F.P., Wang H., Tanowitz H.B., Spray D.C., Desruisseaux M.S. Endothelin-1 mediates brain microvascular dysfunction leading to long-term cognitive impairment in a model of experimental cerebral malaria. PLoS Pathog. 2016;12(3):e1005477. doi: 10.1371/journal.ppat.1005477

21. Venardos K., Zhang W.Z., Langa C., Kaye D.M. Effect of peroxynitrite on endothelial L– arginine transport and metabolism. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2009;41(12):2522–2527. doi: 10.1016/j.biocel.2009.08.008

22. Москвин С.В., Кочетков А.В., Бурдули Н.М., Асхадуллин Е.В. Обоснование применения лазерной терапии для предотвращения развития эндотелиальной дисфункции у больных COVID-19. Вестн. нов. мед. технол. 2020;14(5):145– 154. doi: 10.24411/2075-4094-2020-16713

23. Yokomizo S., Atochin D.N., Kashiwagi S. Nearinfrared II photobiomodulation augments nitric oxide bioavailability via phosphorylation of endothelial nitric oxide synthase. Biophotonics and Immune Responses XVIII: proc. conf., 2023, March 14; US San Francisco; 2023; 12380: 1238007. doi: 10.1117/12.2646735

24. Wu G., Meininger C.J., McNeal C.J., Bazer F.W., Rhoads J.M. Role of l-arginine in nitric oxide synthesis and health in humans. Adv. Exp. Med. Biol. 2021:1332:167–187. doi: 10.1007/978-3-030-74180-8_10.