Molecular mechanisms of neuroprotection of 3-[(E)-3-(3,5-ditret-butyl-4-hydroxyphenyl)-3-oxoprop-1-enyl]-6-methoxy-chromene-4-one in experimental traumatic brain injury

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Introduction. Neuroprotection in traumatic brain injury is a promising area of therapy for cerebral disorders. Neuroprotective effect can be implemented by a action on variety molecular targets, a change in the activity of which leads to the elimination of pathogenetic reactions of secondary brain damage. Such targets can include the ultrastructures of the mitochondria of the cell. The aim of the study. To evaluate possible molecular mechanisms of neuroprotection of 3-[(E)-3-(3,5-ditret-butyl-4-hydroxyphenyl)-3-oxoprop-1-enyl]-6-methoxy-chromene-4-one in the context of changes in mitochondrial function under experimental traumatic brain injury. Material and methods. Traumatic brain injury was simulated in Wistar rats by free-falling of a load (150 g) from a height of 50 cm onto the parietal region of the animal's skull. The tested compound and the reference medication (ethylmethylhydroxypyridine succinate) were administered per os for 7 days after injury. After the specified time, the degree of development of neurological deficiency in animals was determined on the mNSSscale, the activity of enzymes in brain tissue was evaluated: succinate dehydrogenase, citrate synthase, cytochrome c oxidase and aconitase. The change in the concentration of annexin Vwas also evaluated. Results. It was found that the use of the tested compound and the reference significantly reduced the severity of neurological symptoms in rats by 31.6% (p<0.05) and 43.4% (p<0.05), respectively, relative to untreated animals. At the same time, the adminiatrstion of 3-[(E)-3-(3,5-ditret-butyl-4-hydroxyphenyl)-3-oxoprop-1-enyl]-6-methoxy-chromene-4-one led to a more pronounced increase in the activity of the evaluated enzymes than the use of the referent. The concentration of annexin V decreased against the background of the administration of the tested compound and the reference by 18.7% (p <0.05) and 31.8% (p <0.05), respectively, by animals. Conclusion. The study showed that the administration of 3-[(E)-3-(3,5-ditret-butyl-4-hydroxyphenyl)-3-oxoprop-1-enyl]-6-methoxy-chromene-4-one to animals under experimental traumatic brain injury increases the activity of enzymes of cellular metabolism: succinate dehydrogenase, citrate synthase, cytochrome c oxidase and aconitase, which in turn can lead to reduction of apoptosis reactions and development of neuroprotective effect.

About the authors

Dmitry Igorevich Pozdnyakov

Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute

Author for correspondence.
Email: pozdniackow.dmitry@yandex.ru
associate professor of the Department of Pharmacology with a course in clinical pharmacology.

References

  1. Khellaf A., Khan D.Z., Helmy A. Recent advances in traumatic brain injury. J. Neurol. 2019; 266 (11): 2878-89. https://doi.org/10.1007/s00415-019-09541-4
  2. Dixon K.J. Pathophysiology of Traumatic Brain Injury. Phys Med Rehabil Clin N. Am. 2017; 28 (2): 215-25. https://doi.org/10.1016/j.pmr.2016.12.001.
  3. McGinn M.J., Povlishock J.T. Pathophysiology of Traumatic Brain Injury. Neurosurg Clin N. Am. 2016; 27 (4): 397-407. https://doi.org/10.1016/j.nec.2016.06.002.
  4. Patel A., Malinovska L., Saha S., Wang J., Alberti S., Krishnan Y., Hyman A.A. ATP as a biological hydrotrope. Science. 2017; 356 (6339): 753-6. https://doi.org/10.1126/science.aaf6846.
  5. Поздняков Д.И., Руковицина В.М., Абаев В.Т., Оганесян Э.Т. Влияние 3-
  6. Воронков А.В., Калашникова С.А., Хури Е.И., Поздняков Д.И. Моделирование черепно-мозговой травмы в условиях эксперимента у крыс. Современные проблемы науки и образования. 2016; 5: 75.
  7. Hong Y., Liu Q., Peng M. High-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation improves functional recovery by inhibiting neurotoxic polarization of astrocytes in ischemic rats. J. Neuroinflammation. 2020; 17 (1): 150. https://doi.org/10.1186/s12974-020-01747-y
  8. Ternette N., Yang M., Laroyia M. Inhibition of mitochondrial aconitase by succination in fumarate hydratase deficiency. Cell Rep. 2013; 3 (3): 689-700. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.02.013.
  9. Shepherd D., Garland P.B. The kinetic properties of citrate synthase from rat liver mitochondria. Biochem J. 1969; 114 (3): 597-610.
  10. Li Y., D'Aurelio M., Deng J.H. An assembled complex IV maintains the stability and activity of complex I. in mammalian mitochondria.J. Biol Chem. 2007; 282 (24): 17557-62. https://doi.org/10.1074/jbc.M701056200
  11. Wang H., Huwaimel B., Verma K. Synthesis and Antineoplastic Evaluation of Mitochondrial Complex II (Succinate Dehydrogenase) Inhibitors Derived from Atpenin A5. Chem. Med. Chem. 2017; 12 (13): 1033-44. https://doi.org/10.1002/cmdc.201700196
  12. Chakraborty S., Skolnick B., Narayan R.K. Neuroprotection Trials in Traumatic Brain Injury Curr Neurol Neurosci Rep. 2016; 16 (4): 29. https://doi.org/10.1007/s11910-016-0625-x
  13. Lerouet D., Marchand-Leroux C., Besson VC. Neuropharmacology in traumatic brain injury: from preclinical to clinical neuroprotection? Fundam Clin. Pharmacol. 2021; 35 (3): 524-38. https://doi.org/10.1111/fcp.12656
  14. Perez-Pinzon M.A., Stetler R.A., Fiskum G. Novel mitochondrial targets for neuroprotection. J. Cereb Blood Flow Metab. 2012; 32 (7): 1362-76. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2012.32.
  15. Jornayvaz F.R., Shulman G.I. Regulation of mitochondrial biogenesis. Essays Biochem. 2010; 47: 69-84. https://doi.org/10.1042/bse0470069.
  16. Khodagholi F., Shaerzadeh F., Montazeri F. Mitochondrial Aconitase in Neurodegenerative Disorders: Role of a Metabolism-related Molecule in Neurodegeneration. Curr Drug Targets. 2018; 19 (8): 973-85. https://doi.org/10.2174/1389450118666170816124203.
  17. Sharma B., Kanwar S.S. Phosphatidylserine: A cancer cell targeting biomarker, Semin Cancer Biol. 2018; 52 (1): 17-25. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2017.08.012.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The effect of the studied compound and the referent on the change in neurological deficit in rats after TBI

Download (138KB)
3. Fig. 2. The effect of the studied compound and the referent on the change in the concentration of annexin V in brain tissue in rats after TBI

Download (135KB)

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».