Prospects of N-Acetylcysteine Use as a Nephroprotector in Patients with Concomitant Trauma and other Pharmacological Aspects of Clinical Use of this Substance

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Summary. Objectives of the study were to analyze a wide range of published data; to study biological activity and bioavailability of N-acetylcysteine (N-AC) as well as a possibility of using the drug in clinical practice to eliminate oxidative stress and inflammatory reactions in pathological conditions and nosologies; to study its therapeutic effectiveness in renal dysfunction in patients with concomitant trauma.

Study materials and methods. Materials of research: scientific publications on the specified problems. Research method: analytical.

Results of the study and their analysis. A review of domestic and foreign literature on the role of N-acetylcysteine in correction of oxidative stress and protection against free radicals is presented. The great role of N-acetylcysteine for the replenishment of the intracellular content of glutathione, the main cellular antioxidant, as well as the potential possibility of using N-acetylcysteine in clinical practice for various pathologies and diseases is investigated. Review of the results of a large number of studies leads the authors to the conclusion that this pharmacological substance is a very promising means for replenishing the intracellular content of glutathione and can be used in the treatment of a number of diseases.

About the authors

I. A. Miziev

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: kfeh@yandex.ru
Dr. Sc. (Med.), Professor; Dean of the Faculty of Medicine, Department of Faculty and Endoscopic Surgery Nal'chik

M. Kh. Makhov

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: kfeh@yandex.ru
Nal'chik

A. B. Gubzhokova

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: kfeh@yandex.ru
Nal'chik

A. A. Kardanov

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: kfeh@yandex.ru
Nal'chik

L. D. Kardanova

Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Email: kfeh@yandex.ru
Nal'chik

References

  1. Miziyev I.A., Makhov M.Kh. Investigation of Serum Cysteine Concentration to Monitor Glomerular Filtration Rate for Early Diagnosis of Acute Kidney Injury in Patients with Combined Trauma. Urologiya = Urology. 2017;5:48-51 (In Russ.).
  2. Miziyev I.A., Makhov M.Kh. Diagnosis of Acute Kidney Injury in the Early Stages of Treatment of Patients with Concomitant Trauma Using a High-Precision Biomarker of Cystatin C. Perspektivnyye Innovatsionnyye Proyekty = Молодых Ученых. Promising Innovative Projects of Young Scientists. Materials of the VII All-Russian Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists. Nalchik Publ., 2017. P. 171-174 (In Russ.).
  3. Miziyev I.A., Makhov M.Kh. Cystatin C in The Early Diagnosis of Acute Renal Failure in Patients with Concomitant Injury. Vestnik Rossiyskoy Akademii Estestvennykh Nauk = Bulletin of the Russian Academy of Natural Sciences. 2018;1:51-55 (In Russ.).
  4. Nita M., Grzybowski A. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016;2016:3164734. doi: 10.1155/2016/3164734.
  5. Ung L., Pattamatta U., Carnt N., Wilkinson-Berka J.L., Geraldiew G., Whiteet A.J.R. Oxidative Stress and Reactive Oxygen Species: a Review of Their Role in Ocular Disease. Clinical Sci. 2017;131;4:2865-2883. doi: 10.1042/CS20171246.
  6. Yadav U.C., Kalariya N.M., Ramana K.V. Emerging Role of Antioxidants in the Protection of Uveitis Complications. Curr. Med. Chem. 2011;18;6:931-942. doi: 10.2174/092986711794927694.
  7. Rajendran N.K., George B.P., Chandran R., Tynga I.M., Houreld N., Abrahamse H. The Influence of Light on Reactive Oxygen Species and NF-кB in Disease Progression. Antioxidants (Basel). 2019;8;640:1-16. doi: 10.3390/antiox8120640.
  8. Chatterjee S. Oxidative Stress, Inflammation, and Disease Ch. 2. Oxidative Stress and Biomaterials. Ed. Dziubla T., Butterfield D.A. London, 2016. P. 35-58. doi: 10.1016/b978-0-12-803269-5.00002-4.
  9. Pavarino E.C., et al. Glutathione: Biosynthesis and Mechanism of Action. Ch. 1. Glutathione. Biochemistry, Mechanisms of Action and Biotechnological Implications. Ed. Labrou N., Flemetakis E. New York, 2013. P. 1-34.
  10. Zenkov N.K., Kolpakov A.R., Menshchikova E.B. Keap1/Nrf2/Are Redox-Sensitive System as a Phagmacological Target in Cardiovascular Diseases. Sibirskiy Nauchnyy Meditsinskiy Zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2015;35;5:5-25 (In Russ.).
  11. Bachhawat A.K., Yadav S. The Glutathione Cycle: Glutathione Metabolism Beyond the γ-Glutamyl Cycle. IUBMB Life. 2018;70;7:585-592. doi: 10.1002/iub.1756.
  12. Rushworth G.F., Megson I.L. Existing and Potential Therapeutic Uses for N-Acetylcysteine: the Need for Conversion to Intracellular Glutathione for Antioxidant Benefits. Pharmacol Ther. 2014;141;2:150-159. doi: 10.1016/j.pharmthera.2013.09.006.
  13. Samuni Y., Goldstein S., Dean O.M., Berk M. The Chemistry and Biological Activities of N-Acetylcysteine. Biochim Biophys Acta. 2013;1830;8:4117-4129. doi: 10.1016/j. bbagen.2013.04.016.
  14. Atkuri K.R., Mantovani J.J., Herzenberg L.A., Herzenberg L.A. N-Acetylcysteine – a Safe Antidote for Cysteine/Glutathione Deficiency. Curr. Opin. Pharmacol. 2007;7;4:355-339. doi: 10.1016/j.coph.2007.04.005.
  15. Wu F., Fang Y.-Z., Yang S., Lupton J. Glutathione Metabolism and Its Implications for Health. J. Nutr. 2004;134;4:489-492. doi: 10.1093/jn/134.3.489.
  16. Cacciatore I., Cornacchia C., Pinnen F., Mollica A., Di Stefano A. Prodrug Approach for Increasing Cellular Glutathione Levels. Molecules. 2010;15;3:1242-1264. doi: 10.3390/molecules15031242.
  17. Raghu G., Berk M., Campochiaro P.A., Jaeschke H., Marenzi G., Richeldi L., Wen F.-Q., Nicoletti F., Calverley P.M.A. The Multifaceted Therapeutic Role of N-Acetylcysteine (NAC) in Disorders Characterized by Oxidative Stress. Curr. Neuropharmacol. 2021;19;8:1202-1224. doi: 10.2174/1570159X19 666201230144109.
  18. Tenório M.C.D.S., Graciliano N.G., Moura F.A., de Oliveira A.C.M., Goulart M.O.F. N-Acetylcysteine (NAC): Impacts on Human Health. Antioxidants (Basel). 2021;10;6:967. doi: 10.3390/antiox10060967.
  19. Radtke K.K., Coles L.D., Mishra U., Orchard P.J., Holmay M., Cloyd J.C. Interaction of N-Acetylcysteine and Cysteine in Human Plasma. J. Pharm. Sci. 2012;101;12:4653-4659. doi: 10.1002/jps.23325.
  20. Zhou J., Coles L.D., Kartha R.V., Nash N., Mishra U., Lund T.C., Cloyd J.C. Intravenous Administration of Stable-Labeled N-Acetylcysteine Demonstrates an Indirect Mechanism for Boosting Glutathione and Improving Redox Status. J. Pharm Sci. 2015;104;8:2619-2626. doi: 10.1002/jps.24482.
  21. Shi Z., Puyo C.A. N-Acetylcysteine to Combat COVID-19: An Evidence Review. Ther Clin. Risk Manag. 2020;16:1047-1055. doi: 10.2147/ TCRM.S273700.
  22. Mashkovskiy M.D. Lekarstvennyye Sredstva = Medicines. Moscow, Novaya volna Publ., 2020. 1216 p. (In Russ.).
  23. Akca T., Canbaz H., Tataroglu C., Caglikulekci M., Tamer L., Colak T., Kanik A., Bilgin O., Aydin S. The Effect of N-Acetylcysteine on Pulmonary Lipid Peroxidation and Tissue Damage. J. Surg. Res. 2005;129;1:38-45. doi: 10.1016/j. jss.2005.05.026.
  24. Aldini G., Altomare A., Baron G., Vistoli G., Carini M., Borsani L., Sergio F. N-Acetylcysteine as an Antioxidant and Disulphide Breaking Agent: the Reasons Why. Free Radic. Res. 2018;52;7:751-762. doi: 10.1080/10715762.2018.1468564.
  25. Jiao Y., Ma S., Wang Y., Li J., Shan L., Liu Q., Liu Y., Song Q., Yu F., Yu H., Liu H., Huang L., Chen J. N-Acetyl Cysteine Depletes Reactive Oxygen Species and Prevents Dental Monomer-Induced Intrinsic Mitochondrial Apoptosis in Vitro in Human Dental Pulp Cells. PLoS One. 2011;11;1:e0147858. doi: 10.1371/journal.pone.0147858.
  26. Szeto H.H. Mitochondria-Targeted Peptide Antioxidants: Novel Neuroprotective Agents. AAPS J. 2006;8;3:E521-E531. doi: 10.1208/ aapsj080362.
  27. Go Y.M., Chandler J.D., Jones D.P. The Cysteine Proteome. Free Radic. Biol. Med. 2015;84:227-245. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.03.022.
  28. Wardyn, J.D., Ponsford A.H., Sanderson C.M. Dissecting Molecular Cross-Talk between Nrf2 and NF-κB Response Pathways. Biochem. Soc. Trans. 2015;43;4:621-626. doi: 10.1042/BST20150014.
  29. Pasini A.M.F., Stranieri C., Cominacini L., Mozzini C. Potential Role of Antioxidant and Anti-Inflammatory Therapies to Prevent Severe SARS-Cov-2 Complications. Antioxidants (Basel). 2021;10;2:272. doi: 10.3390/antiox10020272.
  30. Saddadi F., Alatab S., Pasha F., Ganji M.R., Soleimanian T. The Effect of Treatment with N-Acetylcysteine on the Serum Levels of C-Reactive Protein and Interleukin-6 in Patients on Hemodialysis. Saudi J. Kidney Dis. Transpl. 2014;25;1:66-72. doi: 10.4103/1319-2442.124489.
  31. Ibrahim H., Perl A., Smith D., Lewis T., Kon Z., Goldenberg R., Yarta K., Staniloae C., Williams M. Therapeutic Blockade of Inflammation in Severe COVID-19 Infection with Intravenous N-Acetylcysteine. Clin. Immunol. 2020;219:108544. doi: 10.1016/j.clim.2020.108544.
  32. AlMatar M., Batool T., Makky E.A. Therapeutic Potential of N-Acetylcysteine for Wound Healing, Acute Bronchiolitis, and Congenital Heart Defects. Curr. Drug. Metab. 2016;17;2:156-167. doi: 10.2174/1389200217666151210124713.
  33. Pei Y., Liu H., Yang Y., Yang Y., Jiao Y., Tay F.R., Chen J. Biological Activities and Potential Oral Applications of N-Acetylcysteine: Progress and Prospects. Oxid. Med. Cell. Longev. 2018;2018:2835787. doi: 10.1155/2018/2835787.
  34. Nascimento M.M., Suliman M.E., Silva M., Chinaglia T., Marchioro J., Hayashi S.Y., Riella M.C., Lindholm B., Anderstam B. Effect of Oral N-Acetylcysteine Treatment on Plasma Inflammatory and Oxidative Stress Markers in Peritoneal Dialysis Patients: a Placebo-Controlled Study. Perit. Dial. Int. 2010;30;3:336-342. doi: 10.3747/pdi.2009.00073.
  35. Decramer M., Rutten-van Mzlken M., Dekhuijzen P.N.R., et al. Effects of N-Acetylcysteine on Outcomes in Chronic Obstructive Pulmonary Disease (Bronchitis Randomized on NAC Cost-Utility Study, BRONCUS): a Randomized Placebo-Controlled Trial. Lancet. 2005;365:.1552–1560.
  36. Demedts M., Behr J., et al. High-Dose Acetylcysteine in Idiopathic Pulmonary Fibrosis. N. Eng. J. Med. 2005;353:2229–2242.
  37. Feldman L., Efrati S., et al. Gentamicin-Induced Ototoxicity in Hemodialysis Patients is Ameliorated by N-Acetylcysteine. Kidney Int. 2007;72;3:359-363.
  38. Fiorentini С., Falzano L., Rivabene R., Fabbri A., Malorni W. N-Acetylcysteine Protects Epithelial Cells Against the Oxidative Imbalance Due со Clostridium Difficile Toxins. FEBS Lett. 1999;453;1–2:124–128.
  39. Grandijean E.M., Berthet P., et al. Efficasy of Oral Long-Term N-Acetylcysteine in Chronic Bronchopulmonary Disease: a Meta-Analysis of Published Duble-Blind, Placebo Controlled Clinical Trials. Clin. Ther. 2000;22:209–221.
  40. Regueira F.M., Hernández J.L., Sola I., Cienfuegos J.A., Pardo F., Díez-Caballero A., Sierra A., Nwose E., Espí A., Baixaúli J., Rotellar F. Ischemic Damage Prevention by Acetylcysteine Treatment of the Donor before Orthotopic Liver Transplant. Transplantation Proceedings. 1997;29:3347–3349.
  41. Stey C., Steurer J., Bachmann S., Medici T.C., Tramèr M.R. The Effect of Oral N-Acetylcysteine in Chronic Bronchitis: a Quantitative Systematic Review. Eur. Respir. J. 2000;16:253.
  42. Van Zandwijk N., Dalesio О., Pastorino U., et al. EUROSCAN, a Randomized Trial of Vitamin A and N-Acetylcysteine in Patients with Head and Neck Cancer or Lung Cancer. J. Natl. Cancer Inst. 2000;92:977–986.
  43. Zheng С.Н., Ahmed К., Rikicomi N., Marrinez G., Nagaiake T. The Effects of S-Carboxymethylcysteine and N-Acetylcysteine on the Adherence of Moraxella Catarrhalis to Human Pharyngeal Epithelial Cells. Microbiol. Immunol. 1999;43;2:107–113.
  44. Pavlov V.N., Pushkarev A.M., Kondratenko Ya.V., Safiullin R.I., Alekseyev A.V. Markers of Kidney Damage and Nephroprotective Therapy in Radical Cystectomy. Urologiya = Urology. 2015;5:27-30 (In Russ.).
  45. Schwalfenberg G.K. N-Acetylcysteine: A Review of Clinical Usefulness (an Old Drug with New Tricks). J. Nutr. Metab. 2021;2021:9949453. doi: 10.1155/2021/9949453.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».