Mitochondrial targets for pharmacological regulation of cell adaptation to hypoxia


Cite item

Full Text

Abstract

The review is devoted to the role of a number of mitochondrial factors in the regulation of cell adaptation to hypoxia and ischemia. The mechanisms of cell adaptation involving factors such as the mitochondrial ATP-dependent potassium channel, mitochondrial megapora, mitochondrial nitric oxide synthase, reactive oxygen species are discussed in the paper. The possibility of pharmacological regulation of cell adaptation with help of target action on mitochondrial components is proposed. This approach is a promising direction for drug discovery for correction of diseases with hypoxia and ischemia in their pathogenesis.

About the authors

Vasiliy Egorovich Novikov

Smolensk State Medical Academy

Email: nau@sgma.info
Doctor of Medical Sciences, professor, Head of the Department of Pharmacology

Olga Sergeevna Levchenkova

Smolensk State Medical Academy

Email: OS.Levchenkova@gmail.com
PhD (Pharmacology), Senior Lecturer, Dept. of Pharmacology

References

  1. Беленичев И. Ф., Черний В. И., Колесник Ю. М. и др. Рациональная нейропротекция. - Донецк: Издатель Заславский А. Ю., 2009. - 262 с.
  2. Горбачева О. С., Венедиктова Н. И., Миронова Г. Д. Изучение кинетики и регуляции цикла калия // Патогенез. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 26-27.
  3. Даниленко Л. М., Покровский М. В., Новиков О. О. и др. Триггерный механизм противоишемического действия эритропоэтина и резвератрола // Научные ведомости БелГУ. Сер. Медицина. Фармация. - 2012. - № 10, вып. 18/2. - С. 138-142.
  4. Дикманов В. В., Новиков В. Е., Марышева В. В., Шабанов П. Д. Антигипоксические свойства производных тиазолоиндола // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 60-64.
  5. Зарубина И. В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 31-48.
  6. Зоров Д. Б., Исаев Н. К., Плотников Е. Ю., Силачев Д. Н. Перспективы митохондриальной медицины // Биохимия. - 2013. - Т. 78, № 9. - С. 1251-1264.
  7. Ивашкин В. Т., Драпкина О. М. Клиническое значение оксида азота и белков теплового шока. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 376 с.
  8. Исаев Н. К., Стельмашук Е. В., Стельмашук Н. Н. и др. Старение головного мозга и митохондриально-адресованные антиоксиданты класса skq // Биохимия. - 2013. - Т. 78, № 3. - С. 391-397.
  9. Качаева Е. В. Митохондриальный АТФ-чувствительный калиевый канал и его роль в адаптации организма к гипоксии: Автореф. дис. … канд. биол. наук. - Пущино, 2007. - 21 с.
  10. Колесник И. М., Покровский М. В., Гудырев О. С. и др. Дистантное и фармакологическое прекондиционирование - новые возможности стимуляции неоваскулогенеза // Кубанский научный медицинский вестник. - 2010. - № 6. - С. 56-58.
  11. Левченкова О. С., Новиков В. Е., Пожилова Е. В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обзоры по клин. фар-макологии и лек. терапии. - 2012. - Т. 10, № 3. - С. 3-12.
  12. Лукьянова Л. Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции // Пат. физиол. и эксперим. терапия. - 2011. - № 1. - С. 3-19.
  13. Малахов В. А., Завгородняя А. Н., Лычко В. С. и др. Проблема оксида азота в неврологии. - Харьков: СумДПУім. А. С. Макаренка, 2009. - 242 с.
  14. Манухина Е. Б., Дауни Х. Ф., Маклет Р. Т., Малышев И. Ю. Защитные и повреждающие эффекты периодической гипоксии: роль оксида азота // Вестник РАМН. - 2007. - № 2. - С. 25-34.
  15. Миронова Г. Д. Использование модуляторов ионных каналов как возможный путь лечения сердечно-сосудистых заболеваний, окислительного стресса и нейродегенеративных нарушений // Патогенез. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 47.
  16. Миронова Г. Д., Шигаева М. И., Гриценко Е. Н. и др. Особенности работы митохондриального АТФ-зависимого калиевого канала у животных с разной толерантностью к гипоксии до и после курсовой гипоксической тренировки // Бюлл. эксперим. биологии и медицины. - 2011. - Т. 151, № 1. - С. 30-36.
  17. Мураков С. В., Воспельников Н. Д. Митохондриальные мегапоры в жизни клетки // Вопросы биолог., мед. и фармацевтической химии. - 2006. - № 2. - С. 44-50.
  18. Новиков В. Е., Илюхин С. А., Пожилова Е. В. Влияние метапрота и гипоксена на развитие воспалительной реакции в эксперимента // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. - 2012. - Т. 10, № 4. - С. 63-66.
  19. Новиков В. Е., Крюкова Н. О., Новиков А. С. Гастропротекторные свойства мексидола и гипоксена // Эксперим. и клиническая фармакология. - 2010. - Т. 73, № 5. - С. 15-18.
  20. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Новые направления поиска лекарственных средств с антигипоксической активностью и мишени для их действия // Эксперим. и клиническая фармакология. - 2013. - Т. 76, № 5. - С. 37-47.
  21. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Гипоксией индуцированный фактор как мишень фармакологического воздействия // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. - 2013. - Т. 11, № 2. - С. 8-16.
  22. Новиков В. Е., Маркова Е. О., Дьяков М. Ю., Парфенов Э. А. Антигипоксическая активность комплексных соединений на основе аскорбиновой кислоты // Обзоры по клин. фармакологии и лек. терапии. - 2011. - Т. 9, № 2. - С. 35-41.
  23. Родионова О. М. Сравнительная характеристика кардиотропных эффектов уридина и уридиновых нуклеотидов: Автореф. дис. … канд. мед. наук. - СПб., 2007. - 23 с.
  24. Сагач В. Ф., Вавилова Г. Л., Рудык Е. В. и др. КоэнзимQ10 - ингибитор митохондриальной поры // Актуальные проблемы транспортной медицины. - 2009. - № 1 (15). - С. 63-71.
  25. Силачев Д. Н. Изучение новых нейропротекторов на модели фокальной ишемии головного мозга: Дис.. канд. биол. наук. - М., 2009. - 206 с.
  26. Скулачев В. П. Попытка биохимиков атаковать проблему старения: «мегапроект» по проникающим ионам. первые итоги и перспективы // Биохимия. - 2007. - Т. 72, № 12. - С. 1700-1714.
  27. Судаков Н. П., Никифоров С. Б., Константинов Ю. М. и др. Механизмы участия митохондрий в развитии патологических процессов, сопровождающихся ишемией и реперфузией // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. - 2006. - Т. 51, № 5. - С. 332-336.
  28. Шабанов П. Д., Зарубина И. В., Новиков В. Е., Цыган В. Н. Метаболические корректоры гипоксии. - СПб.: Информ-Навигатор, 2010. - 916 с.
  29. Шиманская Т. В., Добровольский Ф. В., Сагач В. Ф. Роль оксида азота в модуляции открытия митохондриальных пор при ишемии-реперфузии изолированного сердца // Актуальные проблемы транспортной медицины. - 2007. - № 3. - С. 121-126.
  30. Bouchier-Hayes L., Lartigue L., Newmeyer D. D. Mitochondria: pharmacological manipulation of cell death // The Journal of Clinical Investigation. - 2005. - Vol.115., № 10. - P. 2640-2647.
  31. Dedkova E. N., Blatter L. A. Trimetazidine effects on the mitochondrial metabolism during rabbit heart failure // J. Physiol. - 2009. - Vol. 587, № 4. - P. 851-872.
  32. Finocchietto P. V., Franco M. C., Holod S. et al. Mitochondrial nitric oxide synthase: a masterpiece of metabolic adaptation, cell growth, transformation, and death // Exp. Biol. Med. - 2009. - Vol. 234. - P. 1020-1028.
  33. Halestrap, A. P. What is the mitochondrial permeability transition pore // J. Mol. Cell Cardiol. - 2009. - V.46, № 6. - P. 821-831.
  34. Li G, Zou L. Y., Cao C. M., Yang E. S. Coenzyme Q10 protects SHSY5Y neuronal cells from beta amyloid toxicity and oxygen/glucose deprivation by inhibiting the opening of the mitochondrial permeability transition pore // Biofactors. - 2005. - Vol. 25, № 1/4. - P. 97-107.
  35. Lukyanova L. D., Sukoyan G. V., Kirova Y. I. Role of proinflammatory factors, nitric oxide, and some parameters of lipid metabolism in the development of immediate adaptation to hypoxia and HIF-1α accumulation // Bull. Exp. Biol. Med. - 2013. - Vol.154, № 5. - P. 597-601.
  36. Nagendran J., Michelakis E. D. Mitochondrial NOS is upregulated in the hypoxic heart: implications for the function of the hypertrophied right ventricle // American Journal of Physiology. -2009. - Vol. 296, № 6. - P. 1723-1726.
  37. Nagle D. G., Zhou Yu-Dong. Natural Product-Derived Small Molecule Activators of Hypoxia-Inducible Factor-1 (HIF-1) // Curr. Pharm. Des. - 2006. - Vol.12, № 21. - P. 2673-2688.
  38. Qingdong K., Costa M. Hypoxia-Inducible Factor -1 // Molecular pharmacology. - 2006. - Vol.70, № 5. - P. 1469-1480.
  39. Riobo N. A., Melani M., Sanjua N. etc. The Modulation of mitochondrial nitric-oxide synthase activity in rat brain development // The journal of biological chemistry. - 2002. - Vol. 277, № 45. - P. 42447-42455.
  40. Sandau K. B., Fandrey J., Brune B. Accumulation of HIF-1 under the influence of nitric oxide // Blood. - 2001. - Vol.97, № 4. - P. 1009-1015.
  41. Silachev D., Pevzner I., Zorova L., Plotnikov E. New generation of penetrating cations as potential agents to treat ischemic stroke // FEBS Journal. - 2012. - Vol.279. - P. 364.
  42. Skulachev V. P. Mitochondria targeted antioxidants as promising drugs for treatment of age-related brain diseases // Journal of Alzheimers Dis. - 2012. - Vol.28 (2). - P. 283-289.
  43. Zagorska A., Dulak J. HIF-1: knowns and unknowns of hypoxia sensing // ActaBiochimicaPolonica. - 2004. - Vol.51, № 3. - P. 563-585.
  44. Zhang Z., Yan J., Chang Y. et al. Hypoxia Inducible Factor-1 as a target for neurodegenerative diseases // Current Medicinal Chemistry. - 2011. - Vol.18, № 28. - P. 4335-4343.

Copyright (c) 2014 Novikov V.E., Levchenkova O.S.

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».