Выпуск 23-2, 2024

Оригинальная статья

https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-2-25-33

Коллагеновый гидрогель защищает эпителиальные клетки кишечника от индометацин-индуцированного повреждения: результаты эксперимента in vitro

Посмотреть статью (PDF файл для скачивания)



XML файл для скачивания

1 ORCID Марков П.А., 2 ORCID Соколов А.С., 2 ORCID Артемьева И.А., 1 ORCID Гильмутдинова И.Р., 1 ORCID Фесюн А.Д., 1 ORCID Еремин П.С.

1 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Минздрава России, Москва, Россия
2 ООО «ПЕРВЫЙ ЖИВОЙ КОЛЛАГЕН», Москва, Россия


РЕЗЮМЕ

ВВЕДЕНИЕ. Индометацин представляет собой производное индолуксусной кислоты и обладает противовоспалительным, анальгезирующим и жаропонижающим действием. Однако результаты многочисленных исследований показывают, что индометацин, как и многие другие нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), оказывают ингибирующее действие на жизнеспособность и функциональную активность энтероцитов. В связи с этим остается актуальным поиск новых способов снижения тяжести побочных эффектов от применения НПВП. Одним из таких подходов может быть обогащение рациона питания пациентов немедикаментозными биологически активными соединениями, в том числе белками. Однако действие пищевых белков и биологически активных пептидов на НПВП-индуцированное повреждение стенки тонкой кишки и желудка изучено недостаточно.

ЦЕЛЬ. Оценить способность коллагенсодержащей пищевой добавки защищать клетки эпителия двенадцатиперстной кишки человека (линия HuTu-80) от индометацин-индуцированного повреждения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Композитный коллагенсодержащий гидрогель был предоставлен компанией ООО «ПЕРВЫЙ ЖИВОЙ КОЛЛАГЕН» (Россия) и является зарегистрированной пищевой биологически активной добавкой. В работе использовали коммерческую культуру клеток фибробластов кожи человека и клетки эпителия двенадцатиперстной кишки человека (линия HuTu-80). С использованием методов световой и люминесцентной микроскопии и методов проточной цитометрии оценивали жизнеспособность клеток кишечника и фибробластов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. Установлено, что индометацин ингибирует рост клеток, вызывает апоптоз и гибель энтероцитов, а также приводит к накоплению клеток в S-фазе, что говорит о нарушении в регуляции клеточного цикла. Выявлено, что коллагеновый гидрогель предотвращает гибель клеток, вызванную индометацином, снижает количество апоптических клеток в популяции. Защитное действие коллагенового гидрогеля характеризуется нормализацией клеточного цикла энтероцитов и восстановлением их роста и пролиферативной активности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Таким образом, коллагеновый гидрогель в условиях in vitro способен снижать патогенное действие индометацина на эпителиальные клетки кишечника человека. Защитное действие коллагенового гидрогеля характеризуется сохранением жизнеспособности, ингибированием апоптических процессов, а также сохранением стабильности клеточного цикла. Полученные результаты говорят о перспективности использования пищевой добавки на основе композитного коллагенового гидрогеля в качестве профилактического средства для снижения рисков возникновения НПВП-ассоциированных заболеваний желудочно-кишечного тракта. Тем не менее для подтверждения терапевтической эффективности пищевой добавки необходимо проведение дальнейших исследований, как с использованием моделирования на экспериментальных животных НПВП-ассоциированных заболеваний желудочно-кишечного тракта человека, так и клинических исследований.


КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: коллагеновый гидрогель, нестероидные противовоспалительные препараты, энтероциты, HuTu-80, апоптоз, клеточный цикл

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ: Авторы заявляют об отсутствии финансирования при проведении исследования.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ: Фесюн А.Д. — и. о. директора ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии», президент Национальной ассоциации экспертов по санаторно-курортному лечению, главный редактор журнала «Вестник восстановительной медицины». Остальные авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ:

Марков П.А., Соколов А.С., Артемьева И.А., Гильмутдинова И.Р., Фесюн А.Д., Еремин П.С. Коллагеновый гидрогель защищает эпителиальные клетки кишечника от индометацин-индуцированного повреждения: результаты эксперимента in vitro. Вестник восстановительной медицины. 2024; 23(2):25-33. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-2-25-33 [Markov P.A., Sokolov A.S., Artemyeva I.A., Gilmutdinova I.R., Fesyun A.D., Eremin P.S. Collagen Hydrogel Protects Intestinal Epithelial Cells From Indomethacin-Induced Damage: Results of an in vitro Experiment. Bulletin of Rehabilitation Medicine. 2024; 23(2):25-33. https://doi.org/10.38025/2078-1962-2024-23-2-25-33 (In Russ.).] 

ДЛЯ КОРРЕСПОНДЕНЦИИ:

Марков Павел Александрович, Е-mail: markovpa@nmicrk.ru, p.a.markov@mail.ru


Список литературы:

  1. Wongrakpanich S., Wongrakpanich A., Melhado K., Rangaswami J.A Comprehensive Review of Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drug Use in The Elderly. Aging and disease. 2018; 9(1): 143–150. https://doi.org/10.14336/AD.2017.0306
  2. Bindu S., Mazumder S., Bandyopadhyay U. Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) and organ damage: A current perspective. Biochemical Pharmacology. 2020; 180: 114147. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2020.114147
  3. García-Rayado G., Navarro M., Lanas A. NSAID induced gastrointestinal damage and designing GI-sparing NSAIDs. Expert Review of Clinical Pharmacology. 2018; 11(10): 1031–1043. https://doi.org/10.1080/17512433.2018.1516143
  4. Boonyong C., Vardhanabhuti N., Jianmongkol S. Natural polyphenols prevent indomethacin-induced and diclofenac-induced Caco-2 cell death by reducing endoplasmic reticulum stress regardless of their direct reactive oxygen species scavenging capacity. The Journal of Pharmacy and Pharmacology. 2020; 72(4): 583–591. https://doi.org/10.1111/jphp.13227
  5. Bäck M., Yin L., Ingelsson E. Cyclooxygenase-2 inhibitors and cardiovascular risk in a nation-wide cohort study after the withdrawal of rofecoxib. European Heart Journal. 2012; 33(15): 1928–1933. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehr421
  6. Fiorucci S., Distrutti E. COXIBs, CINODs and H₂S-releasing NSAIDs: current perspectives in the development of safer non steroidal anti-inflammatory drugs. Current Medicinal Chemistry. 2011; 18(23): 3494–3505. https://doi.org/10.2174/092986711796642508
  7. Badri W., Miladi K., Nazari Q.A., et al. Encapsulation of NSAIDs for inflammation management: Overview, progress, challenges and prospects. Int J Pharm. 2016; 515(1-2): 757–773. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2016.11.002
  8. Singh D.P., Borse S.P., Nivsarkar M. A novel model for NSAID induced gastroenteropathy in rats. J Pharmacol Toxicol Methods. 2016; 78: 66–75. https://doi.org/10.1016/j.vascn.2015.11.008
  9. Satoh H., Amagase K., Takeuchi K. Mucosal protective agents prevent exacerbation of NSAID-induced small intestinal lesions caused by antisecretory drugs in rats. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2014; 348(2): 227–235. https://doi.org/10.1124/jpet.113.208991
  10. He F., Wu C., Li P., et al. Functions and Signaling Pathways of Amino Acids in Intestinal Inflammation. BioMed Research International. 2018; 2018:9171905. https://doi.org/10.1155/2018/9171905
  11. Vidal-Lletjós S., Andriamihaja M., Blais A., et al. Dietary Protein Intake Level Modulates Mucosal Healing and Mucosa-Adherent Microbiota in Mouse Model of Colitis. Nutrients. 2019; 11(3): 514. https://doi.org/10.3390/nu11030514
  12. Rahabi M., Salon M., Bruno-Bonnet C., et al. Bioactive fish collagen peptides weaken intestinal inflammation by orienting colonic macrophages phenotype through mannose receptor activation. European Journal of Nutrition. 2022; 61(4): 2051–2066. https://doi.org/10.1007/s00394-021-02787-7
  13. Zhu W., Ren L., Zhang L., et al. The Potential of Food Protein-Derived Bioactive Peptides against Chronic Intestinal Inflammation. Mediators of Inflammation. 2020; 2020: 6817156. https://doi.org/10.1155/2020/6817156
  14. Huang W., Chakrabarti S., Majumder K., et al. Egg-derived peptide IRW inhibits TNF-α-induced inflammatory response and oxidative stress in endothelial cells. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010; 58(20): 10840–10846. https://doi.org/10.1021/jf102120c
  15. Oyama M., Hung T., Yoda K., et al. A novel whey tetrapeptide IPAV reduces interleukin-8 production induced by TNF-α in human intestinal Caco-2 cells. Journal of Functional Foods. 2017; 35: 376–383. https://doi.org/10.1016/j.jff.2017.06.001
  16. Nielsen S.D., Liang N., Rathish H., et al. Bioactive milk peptides: an updated comprehensive overview and database. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023. https://doi.org/10.1080/10408398.2023.2240396
  17. Lee M., Kim D., Park S.H., et al. Fish Collagen Peptide (Naticol) Protects the Skin from Dryness, Wrinkle Formation, and Melanogenesis Both In Vitro and In Vivo. Preventive Nutrition and Food Science. 2022; 27(4): 423–435. https://doi.org/10.3746/pnf.2022.27.4.423
  18. Daskalaki M.G., Axarlis K., Aspevik T., et al. Fish Sidestream-Derived Protein Hydrolysates Suppress DSS-Induced Colitis by Modulating Intestinal Inflammation in Mice. Marine Drugs. 2021; 19(6): 312. https://doi.org/10.3390/md19060312
  19. Khatri M., Naughton R.J., Clifford T., et al. The effects of collagen peptide supplementation on body composition, collagen synthesis, and recovery from joint injury and exercise: a systematic review. Amino Acids. 2021; 53(10): 1493–1506. https://doi.org/10.1007/s00726-021-03072-x
  20. Arden N.K., Perry T.A., Bannuru R.R., et al. Non-surgical management of knee osteoarthritis: comparison of ESCEO and OARSI 2019 guidelines. Nature Reviews Rheumatology. 2021; 17(1): 59–66. https://doi.org/10.1038/s41584-020-00523-9
  21. Fuentes J., Brunser O., Atala E., et al. Protection against indomethacin-induced loss of intestinal epithelial barrier function by a quercetin oxidation metabolite present in onion peel: In vitro and in vivo studies. Journal of Nutritional Biochemistry. 2022; 100: 108886. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2021.108886
  22. Bhatt A.P., Gunasekara D.B., Speer J., et al. Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drug-Induced Leaky Gut Modeled Using Polarized Monolayers of Primary Human Intestinal Epithelial Cells. ACS Infectious Diseases. 2018; 4(1): 46–52. https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.7b00139
  23. Handa O., Takayama S., Mukai R., et al. A review of the mechanism and prophylaxis of acetyl salicylic acid-induced injury of the small intestine. Free Radical Research. 2018; 52(11–12): 1266–1270. https://doi.org/10.1080/10715762.2018.1455003
  24. Barrioni B.R., de Carvalho S.M., Oréfice R.L., et al. Synthesis and characterization of biodegradable polyurethane films based on HDI with hydrolyzable crosslinked bonds and a homogeneous structure for biomedical applications. Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications. 2015; 52: 22–30. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.03.027
  25. Chen P., Chen C., Hu M., et al. S-allyl-L-cysteine protects hepatocytes from indomethacin-induced apoptosis by attenuating endoplasmic reticulum stress. FEBS Open Bio. 2020; 10(9): 1900–1911. https://doi.org/10.1002/2211-5463.12945
  26. Ahluwalia A., Hoa N., Jones M.K., Tarnawski A.S. NSAID-induced injury of gastric epithelial cells is reversible: roles of mitochondria, AMP kinase, NGF, and PGE2. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 2019; 317(6): G862–G871. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00192.2019
  27. Wang Z. Cell Cycle Progression and Synchronization: An Overview. Methods in molecular biology. 2022; 2579: 3–23. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2736-5_1
  28. Luciani M.G., Campregher C., Fortune J.M., et al. 5-ASA affects cell cycle progression in colorectal cells by reversibly activating a replication checkpoint. Gastroenterology. 2007; 132(1): 221–235. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2006.10.016
  29. Koelink P.J., Mieremet-Ooms M.A., Corver W.E., et al. 5-aminosalicylic acid interferes in the cell cycle of colorectal cancer cells and induces cell death modes. Inflammatory Bowel Diseases. 2010; 16(3): 379–389. https://doi.org/10.1002/ibd.21086
  30. Nurilmala M., Hizbullah H.H., Karnia E., et al. Characterization and Antioxidant Activity of Collagen, Gelatin, and the Derived Peptides from Yellowfin Tuna (Thunnus albacares) Skin. Marine Drugs. 2020; 18(2): 98. https://doi.org/10.3390/md18020098
  31. Medina-Medrano J.R., Quiñones-Muñoz T.A., Arce-Ortíz A., et al. Antioxidant Activity of Collagen Extracts Obtained from the Skin and Gills of Oreochromis sp. Journal of Medicinal Food. 2019; 22(7): 722–728. https://doi.org/10.1089/jmf.2019.0013
  32. Carrasco-Pozo C., Morales P., Gotteland M. Polyphenols protect the epithelial barrier function of Caco-2 cells exposed to indomethacin through the modulation of occludin and zonula occludens-1 expression. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2013; 61(22): 5291–5297. https://doi.org/10.1021/jf400150p
  33. Yin H., Pan X., Song Z., et al. Protective effect of wheat peptides against indomethacin-induced oxidative stress in IEC-6 cells. Nutrients. 2014; 6(2): 564–574. https://doi.org/10.3390/nu6020564
  34. Jung E.S., Jang H.J., Hong E.M., et al. The Protective Effect of 5-Aminosalicylic Acid Against Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drug-Induced Injury Through Free Radical Scavenging in Small Intestinal Epithelial Cells. Medicina (Kaunas). 2020; 56(10): 515. https://doi.org/10.3390/medicina56100515



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

©
Эта статья открытого доступа по лицензии CC BY 4.0. Издательство: ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России.