The effect of cinnamic acid derivative on the activity of mitochondrial enzymes in brain tissue under conditions of experimental Parkinson's disease

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aim – to evaluate the effect of cinnamic acid derivative on changes in mitochondrial enzymes activity in rats brain tissue under conditions of experimental Parkinson's disease.

Material and methods. Parkinson's disease was modeled in male Wistar rats by direct injection of rotenone solution (5 mg/ml) into the striatum. The analyzed compound 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid and the reference ethylmethylhydroxypyridine succinate were administered orally in equivalent doses (100 mg/kg) for 30 days from the moment of pathology modeling. Next, a brain supernatant was obtained by differential centrifugation, in which changes in the activity of enzymes: citrate synthase, succinate dehydrogenase, cytochrome c oxidase and aconitase were evaluated. The obtained results were processed statistically. During the analysis, the StatPlus 7.0 application software suite was used.

Results. During the study, it was found that the administration of 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid to rats increased the activity of citrate synthase, succinate dehydrogenase, cytochrome c oxidase and aconitase relative to untreated animals by 109.7% (p<0.05); 53.6% (p<0.05); 65.0% (p<0.05) and 63.1% (p<0.05), respectively, whereas against the background of the use of the reference, the activity of these enzymes increased by 56.3% (p<0.05); 57.7% (p<0.05); 71.7% (p<0.05) and 49.1% (p<0.05), respectively. At the same time, the activity of citrate synthase in animals treated by 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid was higher than that in rats treated by the reference by 34.2% (p<0.05).

Conclusions. The study showed that the course administration of 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid to animals with experimental Parkinson's disease is accompanied by an increase in the activity of mitochondrial enzymes, which may reflect the significant effect of this compound on the processes of mitochondrial biogenesis, mitophagy and generation of mitochondrial reactive oxygen species.

About the authors

Dmitry I. Pozdnyakov

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute – branch of Volgograd State Medical University; Pyatigorsk State Research Institute of Balneology

Author for correspondence.
Email: pozdniackow.dmitry@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5595-8182

PhD, Associate professor, Head of the Department of Pharmacology with a course in Clinical Pharmacology; leading researcher

Russian Federation, Pyatigorsk; Pyatigorsk

References

  1. Tysnes OB, Storstein A. Epidemiology of Parkinson's disease. J Neural Transm (Vienna). 2017;124(8):901-905. DOI: https://doi.org/10.1007/s00702-017-1686-y
  2. Alqahtani T, Deore SL, Kide AA, et al. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in Alzheimer's disease, and Parkinson's disease, Huntington's disease and Amyotrophic Lateral Sclerosis -An updated review. Mitochondrion. 2023;71:83-92. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mito.2023.05.007
  3. Eldeeb MA, Thomas RA, Ragheb MA, et al. Mitochondrial quality control in health and in Parkinson's disease. Physiol Rev. 2022;102(4):1721-1755. DOI: https://doi.org/10.1152/physrev.00041.2021
  4. Blagov A, Postnov A, Sukhorukov V, et al. Significance of Mitochondrial Dysfunction in the Pathogenesis of Parkinson's Disease. Front Biosci (Landmark Ed). 2024;29(1):36. DOI: https://doi.org/10.31083/j.fbl2901036
  5. Wright R. Mitochondrial dysfunction and Parkinson's disease. Nat Neurosci. 2022;25(1):2. DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-021-00989-0
  6. González-Rodríguez P, Zampese E, Stout KA, et al. Disruption of mitochondrial complex I induces progressive parkinsonism. Nature. 2021;599(7886):650-656. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04059-0
  7. Salamon A, Zádori D, Szpisjak L, et al. Neuroprotection in Parkinson's disease: facts and hopes. J Neural Transm (Vienna). 2020;127(5):821-829. DOI: https://doi.org/10.1007/s00702-019-02115-8
  8. Pozdnyakov DI, Zolotykh DS, Larsky MV. The effect of cinnamic acid derivative on changes in the activity of mitochondrial respiratory chain complexes under conditions of experimental cerebral ischemia. Issues of biological, medical and pharmaceutical chemistry. 2020;23(6):50-54. [Поздняков Д.И., Золотых Д.С., Ларский М.В. Влияние производного коричной кислоты на изменение активности комплексов митохондриальной дыхательной цепи в условиях экспериментальной ишемии головного мозга. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2020;23(6):50-54]. DOI: https://doi.org/10.29296/25877313-2020-06-09
  9. Percie du Sert N, Hurst V, Ahluwalia A, et al. The ARRIVE guidelines 2.0: Updated guidelines for reporting animal research. PLoS Biol. 2020;18(7): p.e3000410. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000410
  10. Chen CN, Wang MH, Soung HS, et al. L-Theanine Ameliorated Rotenone-Induced Parkinsonism-like Symptoms in Rats. Neurotox Res. 2022;40(1):241-258. DOI: https://doi.org/10.1007/s12640-021-00451-w
  11. Bykov YuN, Bender TB. Medicinal methods of treatment of patients with Parkinson's disease. Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 2016;3-1(109):65-71. (In Russ.). [Быков Ю.Н., Бендер Т.Б. Медикаментозные методы лечения пациентов с болезнью Паркинсона. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2016;3-1(109):65-71].
  12. Kirova YuI, Germanova EL. New aspects of the energotropic action of mexidol. Pathological physiology and experimental therapy. 2018;62(4):36-40. [Кирова Ю.И., Германова Э.Л. Новые аспекты энерготропного действия мексидола. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2018;62(4):36-40]. DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991.2018.04.36-40
  13. Clark EH, Vázquez de la Torre A, Hoshikawa T, Briston T. Targeting mitophagy in Parkinson's disease. J Biol Chem. 2021;296:100209. DOI: https://doi.org/10.1074/jbc.REV120.014294
  14. Hicks AR, Reynolds RH, O'Callaghan B, et al. The non-specific lethal complex regulates genes and pathways genetically linked to Parkinson's disease. Brain. 2023;146(12):4974-4987. DOI: https://doi.org/10.1093/brain/awad246
  15. Picca A, Faitg J, Auwerx J, et al. Mitophagy in human health, ageing and disease. Nat Metab. 2023;5(12):2047-2061. DOI: https://doi.org/10.1038/s42255-023-00930-8
  16. Ay M, Luo J, Langley M, et al. Molecular mechanisms underlying protective effects of quercetin against mitochondrial dysfunction and progressive dopaminergic neurodegeneration in cell culture and MitoPark transgenic mouse models of Parkinson's Disease. J Neurochem. 2017;141(5):766-782. DOI: https://doi.org/10.1111/jnc.14033
  17. Luo T, Jia X, Feng WD, et al. Bergapten inhibits NLRP3 inflammasome activation and pyroptosis via promoting mitophagy. Acta Pharmacol Sin. 2023;44(9):1867-1878. DOI: https://doi.org/10.1038/s41401-023-01094-7
  18. Jin X, Zhu L, Lu S, et al. Baicalin ameliorates CUMS-induced depression-like behaviors through activating AMPK/PGC-1α pathway and enhancing NIX-mediated mitophagy in mice. Eur J Pharmacol. 2023;938:175435. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2022.175435
  19. Chen Y, Cai GH, Xia B, et al. Mitochondrial aconitase controls adipogenesis through mediation of cellular ATP production. FASEB J. 2020;34(5):6688-6702. DOI: https://doi.org/10.1096/fj.201903224RR

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Design of the study.

Download (237KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. The effect of the 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid and ethylmethylhydroxypyridine succinate on the change in citrate synthase activity in brain tissue in rats with experimental Parkinson's disease.

Download (717KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. Effect of the 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid and ethylmethylhydroxypyridine succinate on the change in succinate dehydrogenase activity in brain tissue in rats with experimental Parkinson's disease.

Download (730KB)
Indexing metadata
5. Figure 4. Effect of the 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid and ethylmethylhydroxypyridine succinate on changes in cytochrome c oxidase activity in brain tissue in rats with experimental Parkinson's disease.

Download (727KB)
Indexing metadata
6. Figure 5. The effect of the 4-hydroxy-3,5-di-tretbutyl cinnamic acid and ethylmethylhydroxypyridine succinate on the change in aconitase activity in brain tissue in rats with experimental Parkinson's disease.

Download (709KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Pozdnyakov D.I.

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».