Влияние L-карнитина на оксидативный стресс при сердечно-сосудистых заболеваниях

СтатьяМЕД СОВЕТ. 2016; № 10: 104–110. DOI:10.21518/2079-701X-2016-10-104-110

Асташкин Е.И.^[1]

Глезер М. Г.^[1]

^[1]Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова (Сеченовский университет)

L-карнитин (LC) и его эфиры не только участвуют в энергетическом обмене миоцитов сердца (ответственны за перенос длинноцепочечных жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии), но и обладают другими жизненно важными видами активности. Они оказывают антиоксидантное и антивоспалительное действие на разных уровнях. Установлено, что LC является прямым антиоксидантом и удаляет уже образовавшиеся радикалы кислорода, а также подавляет генерацию радикалов кислорода цитозольными и мембрано-связанными ферментами в результате образования комплексов с ионами железа и меди в их активных центрах. Ведущей причиной защитных эффектов LC является изменение активности редокс чувствительных сигнальных путей, мишенями действия которых выступают ядерные рецепторы (они же – факторы транскрипции генов NF-kB; PPARs; Nrf2, AP1 и др.). Эти факторы контролируют активность групп генов, ответственных за выживание и устойчивость клеток сердечно-сосудистой системы к воздействиям разных видов стресса, включая оксидативный стресс, а также предупреждают гибель миоцитов сердца и эндотелиальных клеток при ишемии/реперфузии и других патологических состояниях, обусловленных гипоксией. В обзоре рассматривается ряд механизмов, участвующих в защитных эффектах LC и его производных в сердце и других кислород-зависимых органах и тканях.

сердечно-сосудистые заболевания

оксидативный стресс

L-карнитин

Антиоксиданты

Белки

Боли

Выживание

Гидролазы фосфомоноэфиров

Гипоксия

Железо

Карнитин

Кинез

Кислород

Крысы

Липиды

Макрофаги

Мед

Миоциты сердечные

Митохондрии

Мышца скелетная

Обзор

Образование

Оксидативный стресс

Оксидоредуктазы

Плазма

Причинная связь

Связывания участки

Супероксиды

Тирозин

Фосфорилирование

Фосфотрансферазы

Цистеин

Человек

Энергетический обмен

Эфиры

Lohninger A, Pittner G, Pittner F. L-Carnitine: New Aspects of a Known Compound – A Brief Survey. Monatsh. Chem., 2005; 136(8): 1255-1268.

Surai PF. Antioxidant action of carnitine: molecular mechanisms and practical applications. EC Veterinary Science, 2015; 2(1): 66-84.

Ye J, Li J, Yu Y, Wei Q, Deng W, Yu L. L-carnitine attenuates oxidant injury in HK-2 cells via ROS-mitochondria pathway. Regulatory Peptides, 2010, 161(1-3): 58-66.

Tebay LE, Robertson H, Durant StT, Vitale StR, Penning TrM, Dinkova-Kostova AT, Haye JD. Mechanisms of activation of the transcription factor Nrf2 by redox stressors, nutrientcues, and energy status and the pathways through which it attenuates degenerative disease. Free Radical Biology and Medicine, 2015, 88: 108-146.

Seim H, Eichler K, Kleber H. L(-)-Carnitine and its precursor, gamma-butyrobetaine. In: Kramer K, Hoppe P, Packer L, eds. Nutraceuticals in Health and Disease Prevention. New York: Marcel Dekker, Inc., 2001: 217-256.

Todesco L, Bur D, Brooks H, Török M, Landmann L, Stieger B, Krähenbühl S. Pharmacological manipulation of L-carnitine transport into L6 cells with stable overexpression of human OCTN2. Cell Mol Life Sci, 2008 May, 65(10): 1596-608.

Sharma Sh, Black StM. Carnitine homeostasis, mitochondrial function, and cardiovascular disease. Drug Discov Today Dis Mech., 2009, 6(1-4): e31-e39.

Wanders RJA, Ruiter JPN, Jlst LI, Waterham HR, Houten SM. The enzymology of mitochondrial fatty acid beta-oxidation and its application to follow-up analysis of positive neonatal screening results. J Inherit Metab Dis., 2010 Oct, 33(5): 479-494.

Асташкин Е.И., Глезер М.Г. Фармакологическая регуляция обмена энерегетических субстратов в кардиомиоцитах при патологических состояниях, связанных с ишемией. Кардиоваскулярная терапия и профилактика, 2006, 5(2): 112-123. / Astashkin E.I., Glezer M.G. Pharmacological regulation of energetic substrate exchanges in cardiomyocytes at ischemia- related pathological states. Kardiovaskulyarnaya Terapiya i Profilaktika, 2006, 5 (2): 112-123.

Асташкин Е.И., Глезер М.Г. Роль L-карнитина в энергетичесокм обмене кардиомиоцитов и лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия, 2012, 6(2): 58-65. / Astashkin E.I. Glezer M.G.Role of L- carnitine in energetic exchange of cardiomyocytes and therapy of cardiovascular system diseases. Kardiologia I Serdechno- Sosudistaya Khirurgia, 2012, 6(2): 58-65.

West AP, Shadel GS, Ghosh S. Mitochondria in innate immune responses. Nat. Rev. Immunol., 2011, 11: 389-402.

Mittal M, Siddiqui MR, Tran K, Reddy SP, Malik AB. Reactive Oxygen Species in Inflammation and Tissue Injury. Antioxid. Redox Signal., 2014, 20: 1126-1167.

Reznick AZ, Kagan VE, Ramsey R, Tsuchiya M, Khwaja S, Serbinova EA, Packer L. Antiradical effects in L-propionyl carnitine protection of the heart against ischemia- eperfusion injury: The possible role of iron chelation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1992 August, 296(2): 394-401.

Anderson EJ, Kypson AP, Rodriguez E, Anderson CA,Lehr EJ, Neufer PD. Substrate- pecific derangements in mitochondrial metabolism and redox balance in the atrium of the type 2 diabetic human heart. Journal of the American College of Cardiology, 2009, 54(20): 1891-8198.

Gülçin I. Antioxidant and antiradical activities of L-carnitine. Life Sci., 2006 Jan 18, 78(8): 803-811.

Solarska K, Lewińska A, Karowicz-Bilińska A, Bartosz Gr. The antioxidant properties of carnitine in vitro. Cell and Molecular Biology Letters, 2010, 15(1): 90-97.

Kolodziejczyk J, Saluk-Juszczak J, Wachowicz B. L-carnitine protects plasma components against oxidative alterations. Nutrition, 2011, 27(6): 693-699.

Vanella A, Russo A, Acquaviva R, Campis A, Di Giacomo C, Sorrenti V, Barcellona ML. L- Propionyl-carnitine as superoxide scavenger, antioxidant, and DNA cleavage protector. Cell Biology and Toxicology, April 2000, 16(20): 99-104.

Kiley PJ, Storz G. Exploiting thiol modifications. PLoS Biol, 2004, 2: e400. 20. Wood ZA, Poole LB, and Karplus PA. Peroxiredoxin evolution and the regulation of hydrogen peroxide signaling. Science, 2003, 300: 650-653.

Rhee S. Cell signaling. H2O2, a necessary evil for cell signaling. Science, 2006, 312: 1882- 1883.

Finkel T. Signal transduction by reactive oxygen species. J. Cell Biol., 2011, 194: 7-15.

Finkel T. From sulfenylation to sulfhydration: what a thiolate needs to tolerate. Sci. Signal, 2012, 5(215): pe10.

Schieber M, Chandel NS. ROS Function in Redox Signaling and Oxidative Stress. Current Biology, 2014 May 19, 24: R453-R462.

Galli S, Antico Arciuch VG, Poderoso C, Converso DP, Zhou Q, de Kier Joffe EB, Cadenas E, Boczkowski J, Carreras MC, Poderoso JJ. Tumor cell phenotype is sustained by selective MAPK oxidation in mitochondria. PLoS One, 2008, 3: e2379.

Lee YJ, Cho HN, Soh JW, Jhon GJ, Cho CK, Chung HY, Bae S, Lee SJ, Lee YS. Oxidative stress induced apoptosis is mediated by ERK1/2 phosphorylation. Exp Cell Res., 2003, 291: 251-266.

Corcoran A, Cotter TG. Redox regulation of protein kinases. FEBS J., 2013 May, 280(9): 1944-1965.

Dinkova-Kostova AT, Abramov AY. The emerging role of Nrf2 in mitochondrial function. Free Radic Biol Med., 2015 Nov, 88(Pt B): 179-88.

Surai PF. Carnitine Enigma: From Antioxidant Action to Vitagene Regulation. Part 2. Transcription Factors and Practical Applications. Veterinary Science, 2015 Novemer, 3(2): 17.

Kansanen E, Kuosmanen SM, Leinonen H, Levonen A-L. The Keap1-Nrf2 pathway: Mechanisms of activation and dysregulation in cancer. Redox Biology, 2013, 1(1): 45-49.

Uesugi Sh, Muroi M, Kondoh Y, Shiono Y, Osada H, Kimura K. Allantopyrone A activates Keap1- Nrf2 pathway and protects PC12 cells from oxidative stress-induced cell death The Journal of Antibiotics, 2016 August 10. doi:10.1038/ ja.2016.99..
DOI: 10.1038/ ja.2016.99

Kui L, Jian-gang G, Yan-bo S, Si-chuan H. The antioxidation of L-carnitine on renal ischemiareperfusion injury and its underlying mechanism. J Modern Urology, 2012, 3: R965.

Buelna-Chontal M, Zazueta C. Redox activation of Nrf2 & NF-κB: a double end sword? Cell Signal, 2013, 25: 2548-2557.

Berger J, Moller DE. The mechanisms of action of PPARs. Annu Rev Med., 2002, 53: 409- 435.

Kienesberger K,Pordes AG, Volk TG, Hofbauer R. PPAR-a agonist fenofebrat are invovlved in the regulation of carnitine Acetyltransferase (CrAT) mRNA levels in murine liver cells. BMC Genomics, 2014, 15: 514.

Sue YM, Chou HC, Chang CC, Yang NJ, Chou Y et al. L-carnitine protects against carboplatinmediated renal injury: AMPK and PPAR-a dependent inactivation of NF-AT. PLoS One, 2014, 9: e104079.

Koc A, Ozkan T, Karabay AZ, Sunguroglu A, Aktan F. Effect of L-carnitine on the synthesis of nitric oxide in RAW 264·7 murine macrophage cell line. Cell Biochem Funct., 2011 Dec, 29(8): 679-85.

Jing L, Zhou LJ, Li WM, Zhang FM, Yuan L et al. Carnitine regulates myocardial metabolism by Peroxisome Proliferator-Activated Receptoralpha (PPARalpha) in alcoholic cardiomyopathy. Med Sci Monit., 2011, 17: BR1-BR9.

Язык текста: Русский

ISSN: 2079-701X