kurskvestЧеловек и его здоровьеHumans and their health1998-57461998-5754Kursk State Medical University10.21626/vestnik/2023-1/05VMMOSXkurskvest-1144Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИMEDICOBIOLOGICAL SCIENCESЭффекты пептида GHК и его структурных аналогов D-Ala-GHK и GHК-D-Ala на состояние врожденного иммунитета и перекисного окисления липидов в условиях кожной раныEffects of GHK peptide and its structure analogues, D-Ala-GHK AND GHK-D-Ala, on innate immunity and lipid peroxidation processes in skin woundhttps://orcid.org/0000-0001-5511-5962РахметоваКамила КамильджановнаRakhmetovaKamila K.

заочный аспирант кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии им. А.Д. Мясникова, КГМУ, г. Курск

Part-Time Postgraduate Student of the Department of Operative Surgery and Topographic Anatomy, KSMU, Kursk, Russian Federation

muminovak@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7745-2599БобынцевИгорь ИвановичBobyntsevIgor’ I.

д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой патофизиологии, директор НИИ общей патологии, КГМУ, г. Курск

Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Pathophysiology, Head of the Research Institute of General Pathology, KSMU, Kursk, Russian Federation

bobig@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3776-9449БежинАлександр ИвановичBezhinAlexandr I.

д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой оперативной хирургии и топографической анатомии им. А.Д. Мясникова, КГМУ, г. Курск

Dr. Sci. (Med.), Head of the Department of Operative Surgery and Topographic Anatomy, KSMU, Kursk, Rus-sian Federation

abezin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0923-0166ДолгинцевМаксим ЕвгеньевичDolgintsevMaksim E.

канд. мед. наук, доцент, доцент кафедры патофизиологии, КГМУ, г. Курск

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Pathophysiology, KSMU, Kursk, Russian Federation

makdol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1529-6014ВорвульАнтон ОлеговичVorvulAnton O.

очный аспирант, ассистент кафедры патофизиологии, мл. науч. сотрудник НИИ общей патологии, КГМУ, г. Курск

Full-Time Postgraduate Student, Assistane lecturer at the Department of Pathophysiology, Junior Researcher at the Research Institute of General Pathology, KSMU, Kursk, Russian Federation

vorvul1996@mail.ruКурский государственный медицинский университет (КГМУ)РоссияKursk State Medical University (KSMU)Russian Federation2023220520232613344Copyright © Рахметова К.К., Бобынцев И.И., Бежин А.И., Долгинцев М.Е., Ворвуль А.О., 20232023Рахметова К.К., Бобынцев И.И., Бежин А.И., Долгинцев М.Е., Ворвуль А.О.Rakhmetova K.K., Bobyntsev I.I., Bezhin A.I., Dolgintsev M.E., Vorvul A.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.kursk-vestnik.ru/jour/article/view/1144

Целью настоящего исследования явилось изучение эффектов пептида GHK и его структурных аналогов на механизмы врожденного иммунитета и процессы перекисного окисления липидов при кожном раневом процессе. Материалы и методы. Эксперименты выполнены на 70 крысах-самцах Вистар. Кожную рану моделировали нанесением на участке спины животного полнослойной раны площадью 250 мм2. В работе использовали пептиды Gly-His-Lys (GHK), D-Ala-Gly-His-Lys (D-Ala-GHK) и Gly-His-Lys-D-Ala (GHК-D-Ala) в дозах 0,5 мкг/кг и 1,5 мкг/кг, которые вводили внутрикожно в дозах 0,5 мкг/кг и 1,5 мкг/кг в объеме 0,1 мл в течение 3, 7 или 10 суток. Активность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в сыворотке крови оценивали по содержанию малонового диальдегида (МДА) и ацилгидроперекисей (АГП). Оценку антиоксидантных механизмов проводили путем определения активности каталазы и общей антиокислительной активности (ОАА) сыворотки крови. Фагоцитарную активность нейтрофилов крови оценивали по фагоцитарному индексу (ФИ) и фагоцитарному числу (ФЧ). Активность кислородзависимых механизмов в фагоцитах оценивали в спонтанном тесте восстановления нитросинего тетразолия (НСТ-тест). Результаты. После введения GHK преобладала тенденция к ФИ, ФЧ и завершенности фагоцитоза, которая в основном сохранялась и при использовании пептидов D-Ala-GHK и GHK-D-Ala. При этом наиболее устойчивое влияние на фагоцитарную активность оказывал пептид GHK-D-Ala в дозе 1,5 мкг/кг. Полученные в НСТ-тесте данные в определенной степени согласуются с показателями ФИ. При этом эффекты структурных аналогов, в отличие от GHK, проявлялись на протяжении всего эксперимента. Достоверно значимые изменения показателей активности ПОЛ и антиоксидантных механизмов отмечались при применении всех пептидов. Однако их динамика, направленность и выраженность на протяжении эксперимента имели достаточно сложный характер. Заключение. GHK и его структурные аналоги D-Ala-GHK и GHK-D-Ala при кожной инфицированной ране оказывают влияние на показатели врожденного иммунитета и ПОЛ в условиях кожной раны, выраженность и направленность которого зависит от срока заживления. При этом наиболее выраженные и устойчивые эффекты наблюдаются при использовании GHK-D-Ala, что свидетельствует о важности защиты молекулы трипептида от действия карбоксипептидаз.

Objective: to study the effects of the GHK peptide and its structure analogues on the mechanisms of innate immunity and lipid peroxidation in wound. Materials and methods. The experiments were performed on 70 male Wistar rats. The skin wound was modeled by applying a full-layer wound with an area of 250 mm2 on the animal's back. The peptides Gly-His-Lys (GHK), D-Ala-Gly-His-Lys (D-Ala-GHK), and Gly-His-Lys-D-Ala (GHK-D-Ala) were used in doses of 0.5 μg/kg and 1.5 μg/kg, which it was administered intradermally in doses of 0.5 μg/kg and 1.5 μg/kg in a volume of 0.1 ml for 3, 7 or 10 days. The activity of lipid peroxidation (LPO) processes in blood serum was assessed by the content of malonic dialdehyde (MDA) and acylhydroperoxides (AHP). The antioxidant mechanisms were evaluated by determining the activity of catalase and the total antioxidant activity (OAA) of blood serum. Phagocytic activity of blood neutrophils was assessed by phagocytic index (PI) and phagocytic number (PN). The activity of oxygen-dependent mechanisms in phagocytes was evaluated in a spontaneous nitroblue tetrazolium test (NBT). Results. After the administration of GHK, the tendency to PI, PN and completeness of phagocytosis prevailed, which mainly persisted with the use of peptides D-Ala-GHK and GHK-D-Ala. At the same time, the GHK-D-Ala peptide at a dose of 1.5 μg/kg had the most stable effect on phagocytic activity. The data obtained in the NBT are largely consistent with the PN indicators. At the same time, the effects of structural analogues, unlike GHK, were manifested throughout the experiment. Significantly significant changes in the activity of LPO and antioxidant mechanisms were observed with the use of all peptides. However, their dynamics, orientation and severity throughout the experiment were quite complex. Conclusion. GHK and its structural analogues, D-Ala-GHK and GHK-D-Ala, had an effect on the indicators of innate immunity and LPO in a skin wound, the severity and direction of which depends on the healing period. At the same time, the most pronounced and stable effects were observed when using GHK-D-Ala. That demonstrates the importance of protecting the tripeptide molecule from the action of carboxypeptidases.

GHKD-Ala-GHKGHК-D-Alaкожная ранафагоцитозперекисное окисление липидовGHKD-Ala-GHKGHK-D-Alaskin woundphagocytosislipid peroxidationReferencesБашкина О.А., Самотруева М.А., Ажикова А.К., Пахнова Л.Р. Нейроиммуноэндокринная регуляция физиологических и патофизиологических процессов в коже. Медицинская иммунология. 2019;21(5):807-820. DOI: 10.15789/1563-0625-2019-5-807-820. EDN: XONLGS.Bashkina OA, Samotrueva MA, Azhikova AK, Paknnova LR. Neuroimmunoendocrine regulation of the skin functioning. Meditsinskaya Immunologiya. 2019;21(5):807-820. DOI: 10.15789/1563-0625-2019-5-807-820. EDN: XONLGS.Makarevich P.I., Efimenko A.Y., Tkachuk V.A. Biochemical regulation of regenerative processes by growth factors and cytokines: basic mechanisms and relevance for regenerative medicine. Biochemistry (Moscow). 2020;85(1):11-26. DOI: 10.1134/S0006297920010022. EDN: VJCNHF.Makarevich P.I., Efimenko A.Y., Tkachuk V.A. Biochemical regulation of regenerative processes by growth factors and cytokines: basic mechanisms and relevance for regenerative medicine. Biochemistry (Moscow). 2020;85(1):11-26. DOI: 10.1134/S0006297920010022. EDN: VJCNHF.Хавинсон В.Х. Лекарственные пептидные препараты: прошлое, настоящее, будущее. Клиническая медицина. 2020;98(3):165-177. DOI: 10.30629/0023-2149-2020-98-3-165-177. EDN: NZRQRF.Khavinson V.Kh. Peptide medicines: past, present, future. Clinical Medicine (Russian Journal). 2020;98(3):165-177 (in Russ.). DOI: 10.30629/0023-2149-2020-98-3-165-177. EDN: NZRQRF.Mazurowska L., Mojski M. Biological activities of selected peptides: skin penetration ability of copper complexes with peptides. J Cosmet Sci. 2008;59(1): 59-69.Mazurowska L., Mojski M. Biological activities of selected peptides: skin penetration ability of copper complexes with peptides. J Cosmet Sci. 2008;59(1): 59-69.Pickart L., Vasquez-Soltero J.M., Margolina A. The human tripeptide GHK-Cu in prevention of oxidative stress and degenerative conditions of aging: implications for cognitive health. Oxid Med Cell Longev. 2012;2012:324832. DOI: 10.1155/2012/324832.Pickart L., Vasquez-Soltero J.M., Margolina A. The human tripeptide GHK-Cu in prevention of oxidative stress and degenerative conditions of aging: implications for cognitive health. Oxid Med Cell Longev. 2012;2012:324832. DOI: 10.1155/2012/324832.Siméon A., Emonard H., Hornebeck W., Maquart F.X. The tripeptidecopper complex glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+ stimulates matrix metalloproteinase-2 expression by fibroblast cultures. Life Sci. 2000;67(18):2257-2265. DOI: 10.1016/s0024-3205(00)00803-1.Siméon A., Emonard H., Hornebeck W., Maquart F.X. The tripeptidecopper complex glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu2+ stimulates matrix metalloproteinase-2 expression by fibroblast cultures. Life Sci. 2000;67(18):2257-2265. DOI: 10.1016/s0024-3205(00)00803-1.Siméon A., Wegrowski Y., Bontemps Y., Maquart F.X. Expression of glycosaminoglycans and small proteoglycans in wounds: modulation by the tripeptide-copper complex glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu(2+). J Invest Dermatol. 2000;115(6):962-968. DOI: 10.1046/j.1523-1747.2000.00166.x.Siméon A., Wegrowski Y., Bontemps Y., Maquart F.X. Expression of glycosaminoglycans and small proteoglycans in wounds: modulation by the tripeptide-copper complex glycyl-L-histidyl-L-lysine-Cu(2+). J Invest Dermatol. 2000;115(6):962-968. DOI: 10.1046/j.1523-1747.2000.00166.x.Pickart L., Margolina A. Regenerative and Protective Actions of the GHK-Cu Peptide in the Light of the New Gene Data.Int J Mol Sci. 2018;19(7):1987. DOI: 10.3390/ijms19071987.Pickart L., Margolina A. Regenerative and Protective Actions of the GHK-Cu Peptide in the Light of the New Gene Data.Int J Mol Sci. 2018;19(7):1987. DOI: 10.3390/ijms19071987.Pickart L., Vasquez-Soltero J.M., Margolina A. GHK Peptide as a Natural Modulator of Multiple Cellular Pathways in Skin Regeneration. Biomed Res Int. 2015;2015:648108. DOI: 10.1155/2015/648108.Pickart L., Vasquez-Soltero J.M., Margolina A. GHK Peptide as a Natural Modulator of Multiple Cellular Pathways in Skin Regeneration. Biomed Res Int. 2015;2015:648108. DOI: 10.1155/2015/648108.Ahmed M.R., Basha S.H., Gopinath D., Muthusamy R., Jayakumar R. Initial upregulation of growth factors and inflammatory mediators during nerve regeneration in the presence of cell adhesive peptide-incorporated collagen tubes. J Peripher Nerv Syst. 2005;10(1):17-30. DOI: 10.1111/j.1085-9489.2005.10105.x.Ahmed M.R., Basha S.H., Gopinath D., Muthusamy R., Jayakumar R. Initial upregulation of growth factors and inflammatory mediators during nerve regeneration in the presence of cell adhesive peptide-incorporated collagen tubes. J Peripher Nerv Syst. 2005;10(1):17-30. DOI: 10.1111/j.1085-9489.2005.10105.x.Rakhmetova K.K., Mishina E.S., Vorvul A.O., Bobyntsev I.I,. Dolgintsev M.E., Bezhin A.I. Regenerative effects of Gly-His-Lys and Gly-His-Lys-D-Ala peptides in infected skin wounds. Bulletin of RSMU. 2022;(2):58-64. DOI: 10.24075/brsmu.2022.014. EDN: WXBWVO.Rakhmetova K.K., Mishina E.S., Vorvul A.O., Bobyntsev I.I,. Dolgintsev M.E., Bezhin A.I. Regenerative effects of Gly-His-Lys and Gly-His-Lys-D-Ala peptides in infected skin wounds. Bulletin of RSMU. 2022;(2):58-64. DOI: 10.24075/brsmu.2022.014. EDN: WXBWVO.Рагино Ю.И., Душкин М.И. Определение резистентности к окислению гепарин-осажденных b-липопротеинов сыворотки крови у больных ишемической болезнью сердца. Клиническая лабораторная диагностика. 1998;(11):3-5. EDN: SJCQRH.Ragino Yu.I., Dushkin M.I. Determination of resistance to oxidation of heparin-precipitated b-lipoproteins in blood serum in patients with coronary heart disease.Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 1998;(11):3-5 (in Russ.). EDN: SJCQRH.Королюк М.А. Иванова Л.К., Майорова И.Г., Токарева В.А. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988;(1):44-47. EDN: SICVLT.Korolyuk M.A., Ivanova L.K., Mayorova I.G., Tokareva V.A. Method for determining catalase activity. Laboratornoe delo. 1988;(1):44-47 (in Russ.). EDN: SICVLT.Галактионова Л.П., Ельчанинова С.А., Молчанов А.В., Варшавский Б.Я. Состояние перекисного окисления у больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. Клиническая лабораторная диагностика. 1998;(6):10-14. EDN: XBPFOB.Galaktionova L.P., El'chaninova S.A., Molchanov A.V., Varshavskiy B.Ya. The state of peroxidation in patients with peptic ulcer of the stomach and duodenum. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 1998;(6):10-14 (in Russ.). EDN: XBPFOB.Медведев А.Н., Маянский А.Н., Чаленко В.В. Способ исследования поглотительной фазы фагоцитоза. Лабораторное дело. 1991;(2):19-20. EDN: ZAVONB.Medvedev A.N., Mayanskiy A.N., Chalenko V.V. Method for studying the absorption phase of phagocytosis. Laboratornoye delo. 1991;(2):19-20 (in Russ.). EDN: ZAVONB.Щербаков В.И. Применение НСТ-теста для оценки чувствительности нейтрофилов к стимуляторам. Лабораторное дело. 1989;(1):30-33. EDN: RUKUKR.Shcherbakov V.I. Application of the NBT test to assess the sensitivity of neutrophils to stimulants. Laboratornoye delo. 1989;(1):30-33 (in Russ.). EDN: RUKUKR.R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2020. URL: https://www.R-project.org/.R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2020. URL: https://www.R-project.org/.Iwata Y., Nakade Y., Kitajima S., Yoneda-Nakagawa S., Oshima M., Sakai N., Ogura H., Sato K. et al. Protective effect of d-alanine against acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2022;322(6):F667-F679. DOI: 10.1152/ajprenal.00198.2021.Iwata Y., Nakade Y., Kitajima S., Yoneda-Nakagawa S., Oshima M., Sakai N., Ogura H., Sato K. et al. Protective effect of d-alanine against acute kidney injury. Am J Physiol Renal Physiol. 2022;322(6):F667-F679. DOI: 10.1152/ajprenal.00198.2021.Shi Y., Hussain Z., Zhao Y. Promising Application of D-Amino Acids toward Clinical Therapy.Int J Mol Sci. 2022;23(18):10794. DOI: 10.3390/ijms231810794.Shi Y., Hussain Z., Zhao Y. Promising Application of D-Amino Acids toward Clinical Therapy.Int J Mol Sci. 2022;23(18):10794. DOI: 10.3390/ijms231810794.Lee C.J., Qiu T.A., Sweedler J.V. d-Alanine: Distribution, origin, physiological relevance, and implications in disease. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 2020;1868(11):140482. DOI: 10.1016/j.bbapap.2020.140482.Lee C.J., Qiu T.A., Sweedler J.V. d-Alanine: Distribution, origin, physiological relevance, and implications in disease. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom. 2020;1868(11):140482. DOI: 10.1016/j.bbapap.2020.140482.Pickart L. The human tri-peptide GHK and tissue remodeling. J Biomater Sci Polym Ed. 2008;19(8): 969-988. DOI: 10.1163/156856208784909435.Pickart L. The human tri-peptide GHK and tissue remodeling. J Biomater Sci Polym Ed. 2008;19(8): 969-988. DOI: 10.1163/156856208784909435.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.