vtioВестник трансплантологии и искусственных органовRussian Journal of Transplantology and Artificial Organs1995-1191Academician V.I.Shumakov National Medical Research Center of Transplantology and Artificial Organs", Ministry of Health of the Russian Federation10.15825/1995-1191-2021-3-122-133vtio-1336Research ArticleРЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА И КЛЕТОЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИREGENERATIVE MEDICINE AND CELL TECHNOLOGIESВлияние экзогенного пероксиредоксина 6 на морфофункциональное состояние изолированной почки крысы.The effect of exogenous peroxiredoxin 6 on morphofunctional state of isolated rat kidneyГордееваА. Е.GordeevaA. E.

Гордеева Алина Евгеньевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория механизмов рецепции

142290, Пущино, ул. Институтская, д. 3

Alina E. Gordeeva

3, Institutskaya str., Pushchino, 142290

gordeeva1310@yandex.ruШараповМ. Г.SharapovM. G.

Шарапов Марс Галиевич, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник,  лаборатория механизмов рецепции

Пущино

Mars G. Sharapov

Pushchino

sharapov.mg@yandex.ruНовоселовВ. И.NovoselovV. I.

Новоселов Владимир Иванович, доктор биологических наук, профессор., главный научный сотрудник, лаборатория механизмов рецепции

Пущино

Vladimir I. Novoselov

Pushchino

novoselov-vi@rambler.ruИнститут биофизики клетки ФИЦ «ПНЦБИ РАН»РоссияInstitute of Cell BiophysicsRussian Federation202117092021233122133Copyright © Гордеева А.Е., Шарапов М.Г., Новоселов В.И., 20212021Гордеева А.Е., Шарапов М.Г., Новоселов В.И.Gordeeva A.E., Sharapov M.G., Novoselov V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.transpl.ru/vtio/article/view/1336Цель

Цель: исследовать роль пероксиредоксина 6 как средства для сохранения морфофункционального состояния ишемизированной изолированной почки при перфузии.

Материалы и методы

Материалы и методы. В работе была использована модель изолированной перфузируемой почки крысы. Срок ишемии составил 5 и 20 минут, перфузия – 50 минут. Для оценки эффективности пероксиредоксина 6 при разной продолжительности ишемии использовали общепринятые критерии функционирования почки и гистологические методы.

Результаты

Результаты. На коротких сроках тепловой ишемии экзогенный Prx6 улучшает морфофункциональное состояние изолированной почки при перфузии. В этот период основные критерии функционирования изолированной ишемизированной почки достигают допустимых значений, почечная паренхима без выраженных повреждений. К концу перфузии отмечается увеличение скорости потока мочи, скорости клубочковой фильтрации, фракционной реабсорбции глюкозы, концентрации мочевины в моче и доли первичной мочи от 1,5 до 2 раз по сравнению с контрольным поражением. При 20-минутной ишемии изолированную почку можно признать нежизнеспособной по критериям функционирования, и положительный эффект пероксиредоксина 6 нивелируется.

Заключение

Заключение. Применение рекомбинантного пероксиредоксина 6 как средства для сохранения морфофункционального состояния изолированных почек может быть эффективным подходом в предупреждении ишемически-реперфузионных поражений органов.

Objective

Objective: to investigate the role of peroxiredoxin 6 (PRX6) in preserving the morphofunctional state of ischemic isolated kidney during perfusion.

Materials and methods

Materials and methods. The model of an isolated perfused rat kidney was used. Ischemia time was 5 and 20 minutes, perfusion was 50 minutes. To evaluate the effectiveness of PRX6 at different ischemia times, we used the conventional criteria of kidney function and histological methods.

Results

Results. During short warm ischemia times, exogenous PRX6 improves the morphofunctional state of an isolated kidney during perfusion. During this period, the main criteria for functioning of the isolated ischemic kidney reach acceptable values, renal parenchyma is without severe damage. By the end of perfusion, there was an increase in urine flow rate, glomerular filtration rate, fractional glucose reabsorption, urine urea concentration and proportion of primary urine from 1.5 to 2 times compared with the control lesion. At 20-minute ischemia, the isolated kidney can be recognized as non-viable according to the functioning criteria; the positive effect of PRX6 is leveled.

Conclusion

Conclusion. The use of recombinant peroxiredoxin 6 for preserving the morphofunctional state of isolated kidneys can be an effective approach in preventing ischemia–reperfusion injury.

изолированная почкаишемияперфузияпероксиредоксинisolated kidneyischemiaperfusionperoxiredoxinReferencesTaft DV. The isolated perfused rat kidney model: a useful tool for drug discovery and development. Current Drug Discovery Technologies. 2004; 1: 97–111. doi: 10.2174/1570163043484824.Taft DV. The isolated perfused rat kidney model: a useful tool for drug discovery and development. Current Drug Discovery Technologies. 2004; 1: 97–111. doi: 10.2174/1570163043484824.Georgiev T, Iliev R, Mihailova S, Hadzhibozheva P, Ilieva G, Kamburova M et al. The isolated perused kidney models – certain aspects. Trakia Journal of Sciences. 2011; 9 (3): 82–87.Georgiev T, Iliev R, Mihailova S, Hadzhibozheva P, Ilieva G, Kamburova M et al. The isolated perused kidney models – certain aspects. Trakia Journal of Sciences. 2011; 9 (3): 82–87.Czogalla J, Schweda F. Loffing J. The mouse isolated perfused kidney technique. J Vis Exp. 2016; 117: 54712. doi: 10.3791/54712.Czogalla J, Schweda F. Loffing J. The mouse isolated perfused kidney technique. J Vis Exp. 2016; 117: 54712. doi: 10.3791/54712.Nishiitsutsuji-Uwo J, Ross B, Krebs H. Metabolic activities of the isolated perfused rat kidney. Biochem J. 1967; 103 (3): 852–862. doi: 10.1042/bj1030852.Nishiitsutsuji-Uwo J, Ross B, Krebs H. Metabolic activities of the isolated perfused rat kidney. Biochem J. 1967; 103 (3): 852–862. doi: 10.1042/bj1030852.Chang HH, Choong B, Phillips A, Loomes KM. The isolated perfused rat kidney: a Technical update. Exp Anim. 2013; 62 (1): 19–23. doi: 10.1538/expanim.62.19.Chang HH, Choong B, Phillips A, Loomes KM. The isolated perfused rat kidney: a Technical update. Exp Anim. 2013; 62 (1): 19–23. doi: 10.1538/expanim.62.19.Weiss C, Passow H, Rothstein A. Autoregulation of flow in isolated rat kidney in the absence of red cells. Am J hysiol. 1959; 196 (5): 1115–1118. doi: 10.1152/ajplegacy.1959.196.5.1115.Weiss C, Passow H, Rothstein A. Autoregulation of flow in isolated rat kidney in the absence of red cells. Am J hysiol. 1959; 196 (5): 1115–1118. doi: 10.1152/ajplegacy.1959.196.5.1115.Plotnikov EY, Kazachenko AV, Vyssokikh MY, Vasileva AK, Tcvirkun DV, Isaev NK et al. The role of mitochondria in oxidative and nitrosative stress during ischemia/reperfusion in the rat kidney. Kidney Int. 2007; 72 (12): 1493–1502. doi: 10.1038/sj.ki.5002568.Plotnikov EY, Kazachenko AV, Vyssokikh MY, Vasileva AK, Tcvirkun DV, Isaev NK et al. The role of mitochondria in oxidative and nitrosative stress during ischemia/reperfusion in the rat kidney. Kidney Int. 2007; 72 (12): 1493–1502. doi: 10.1038/sj.ki.5002568.Goncharov RG, Rogov KA, Temnov AA, Novoselov VI, Sharapov MG. Protective role of exogenous recombinant peroxiredoxin 6 under ischemia-reperfusion injury of kidney. Cell Tissue Res. 2019; 378 (2): 319–332. doi: 10.1007/s00441-019-03073-z.Goncharov RG, Rogov KA, Temnov AA, Novoselov VI, Sharapov MG. Protective role of exogenous recombinant peroxiredoxin 6 under ischemia-reperfusion injury of kidney. Cell Tissue Res. 2019; 378 (2): 319–332. doi: 10.1007/s00441-019-03073-z.Багненко СФ, Мойсюк ЮГ, Скворцов АЕ, Резник ОН. Реабилитация донорских органов. Направление в консервации или новая парадигма трансплантологии? Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2009; 11 (3): 17–29. doi.org/10.15825/1995-1191-2009-3-17-29.Bagnenko SF, Moysyuk YG, Skvortsov AE, Reznik ON. Rehabilitation of organ from deceaced donors. New preservation trend or new paradigm in transplantology? Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2009; 11 (3): 17– 29. [In Russ. English abstract]. doi.org/10.15825/1995-1191-2009-3-17-29.Новоселов ВИ. Роль пероксиредоксинов при окислительном стрессе в органах дыхания. Пульмонология. 2012; 1: 83–87. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-1-83-87.Novoselov VI. A role of peroxiredoxins in oxidative stress in the respiratory system. Pulmonologiya. 2012; 1: 83–87. (In Russ.) https://doi.org/10.18093/0869-0189-2012-0-1-83-87.Chen JW, Dodia C, Feinstein SI, Jain MK, Fisher AB. 1-Cys peroxiredoxin, a bifunctional enzyme with glutathione peroxidase and phospholipase A2 activities. J Biol Chem. 2000; 275 (37): 28421–28427. doi: 10.1074/jbc.M005073200.Chen JW, Dodia C, Feinstein SI, Jain MK, Fisher AB. 1-Cys peroxiredoxin, a bifunctional enzyme with glutathione peroxidase and phospholipase A2 activities. J Biol Chem. 2000; 275 (37): 28421–28427. doi: 10.1074/jbc.M005073200.Wood ZA, Schröder E, Harris JR, Poole LB. Structure, mechanism and regulation of peroxiredoxins. Trends Biochem. 2003; 28 (1): 32–40. doi: 10.1016/s0968-0004(02)00003-8.Wood ZA, Schröder E, Harris JR, Poole LB. Structure, mechanism and regulation of peroxiredoxins. Trends Biochem. 2003; 28 (1): 32–40. doi: 10.1016/s0968-0004(02)00003-8.Feldman N, Rotter-Maskowitz A, Okun E. DAMPs as mediators of sterile inflammation in aging-related pathologies. Ageing Res Rev. 2015; 24 (1): 29–39. doi: 10.1016/j.arr.2015.01.003.Feldman N, Rotter-Maskowitz A, Okun E. DAMPs as mediators of sterile inflammation in aging-related pathologies. Ageing Res Rev. 2015; 24 (1): 29–39. doi: 10.1016/j.arr.2015.01.003.Шарапов МГ, Гордеева АЕ, Гончаров РГ, Тихонова ИВ, Равин ВК, Темнов АА и др. Влияние экзогенного пероксиредоксина 6 на состояние мезентеральных сосудов и тонкого кишечника при ишемически-реперфузионном поражении. Биофизика. 2017; 62 (6): 998–1008. doi: 10.1134/S0006350917060239.Sharapov MG, Gordeeva AE, Goncharov RG, Tikhonova IV, Ravin VK, Temnov AA et al. The effect of exogenous peroxiredoxin 6 on the state of mesenteric vessels and the small intestine in ischemia–reperfusion injury. Biofizika. 2017; 62 (6): 998–1008. [In Russ. English abstract]. doi: 10.1134/S0006350917060239.Волкова АГ, Шарапов МГ, Равин ВК, Гордеева АЕ, Карадулева ЕВ, Мубаракшина ЕК и др. Эффект различных ферментов-антиоксидантов на регенеративные процессы в эпителии трахеи после химического ожога. Пульмонология. 2014; 2: 84–90. doi.org/10.18093/0869-0189-2014-0-2-84-90.Volkova AG, Sharapov MG, Ravin VK, Gordeeva AE, Karaduleva EV, Mubarakshina EK et al. The effect of various antioxidant enzymes in the regenerative processes in the epithelium of the trachea after chemical burn. Pulmonologiya. 2014; 2: 84–90. doi.org/10.18093/0869-0189-2014-0-2-84-90.Sharapov MG, Novoselov VI, Gudkov SV. Radioprotective Role of Peroxiredoxin 6. Antioxidants (Basel). 2019; 8 (1): 15. doi: 10.3390/antiox8010015.Sharapov MG, Novoselov VI, Gudkov SV. Radioprotective Role of Peroxiredoxin 6. Antioxidants (Basel). 2019; 8 (1): 15. doi: 10.3390/antiox8010015.Karaduleva EV, Mubarakshina EK, Sharapov MG, Volkova AG, Pimenov OY, Ravin VK et al. Сardioprotective effect of modified peroxiredoxins during retrograde perfusion of isolated rat heart under oxidative stress condition. Bull Exp Biol Med. 2016; 160 (5): 639–642. doi: 10.1007/s10517-016-3237-1.Karaduleva EV, Mubarakshina EK, Sharapov MG, Volkova AG, Pimenov OY, Ravin VK et al. Сardioprotective effect of modified peroxiredoxins during retrograde perfusion of isolated rat heart under oxidative stress condition. Bull Exp Biol Med. 2016; 160 (5): 639–642. doi: 10.1007/s10517-016-3237-1.Грудинин НВ, Богданов ВК, Шарапов МГ, Буненков НС, Можейко НП, Гончаров РГ и др. Применение пероксиредоксина при прекондиционировании трансплантата сердца крысы. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2020; 22 (2): 158–164. doi.org/10.15825/1995-1191-2020-2-158-164.Grudinin NV, Bogdanov VK, Sharapov MG, Bunenkov NS, Mozheiko NP, Goncharov RG et al. Use of peroxiredoxin for preconditioning of heterotopic heart transplantation in a rat. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2020; 22 (2): 158–164. [In Russ. English abstract]. doi.org/10.15825/1995-1191-2020-2-158-164.Шарапов МГ, Новоселов ВИ, Равин ВК. Клонирование, экспрессия кДНК и сравнительный анализ пероксиредоксина 6 различных организмов. Молекулярная биология. 2009; 43 (3): 505–511.Sharapov MG, Novoselov VI, Ravin VK. Cloning, expression and comparative analysis o peroxiredoxin 6 from different sources. Molekulyarnaya biologiya. 2009; 43 (3): 505–511. [In Russ. English abstract].Гордеева АЕ, Шарапов МГ, Евдокимов ВА, Новоселов ВИ, Фесенко ЕЕ. Влияние экзогенного пероксиредоксина 6 на функциональные параметры изолированной почки крысы. Биофизика. 2020; 65 (2): 340–348. doi: 10.31857/S0006302920020179.Gordeeva AE, Sharapov MG, Evdokimov VA, Novoselov VI, Fesenko EE. The effect o exogenous peroxiredoxin 6 on functional parameters of isolated rat kidney. Biofizika. 2020; 65 (2): 340–348 [In Russ, English abstract]. doi: 10.31857/S0006302920020179.Доржу УВ, Айзман РИ. Оценка объемной скорости почечного и клубочкового кровотока в постнатальном онтогенезе у крыс. Вестник ЧГПУ им. И.Я. Яковлева. 2018; 2 (98): 16–23.Dorzhu UV, Aizman RI. Estimation of renal blood flow and glomerular the flow rate in postnatal ontogenesis at the rats. Vestnik ChGPU im. I.Ja. Jakovleva. 2018; 2 (98): 16–23. [In Russ, English abstract].Höchel J, Lehmann D, Fehrenberg C, Unger V, Groneberg AD, Grosse-Siestrup C et al. Effects of dfferent perfusates on functional parameters of isolated perfused dog kidneys. Nephrol Dial Transplant. 2003; 18: 1748–1754. doi: 10.1093/ndt/gfg285.Höchel J, Lehmann D, Fehrenberg C, Unger V, Groneberg AD, Grosse-Siestrup C et al. Effects of dfferent perfusates on functional parameters of isolated perfused dog kidneys. Nephrol Dial Transplant. 2003; 18: 1748–1754. doi: 10.1093/ndt/gfg285.Thein E, Sevilmis G, Muenzing S, Hammer C, Messmer K. Evaluation of a system for the perfusion of isolated, rodent organs. Xenotransplantation. 2001; 8 (2): 94–99. doi: 10.1034/j.1399-3089.2001.00083.x.Thein E, Sevilmis G, Muenzing S, Hammer C, Messmer K. Evaluation of a system for the perfusion of isolated, rodent organs. Xenotransplantation. 2001; 8 (2): 94–99. doi: 10.1034/j.1399-3089.2001.00083.x.Суконко ОГ, Пилотович ВС, Кушниренко ПС, Ролевич АИ, Жегалик АГ, Юшко ДЕ. Резекция единственной почки с изолированной перфузией охлажденным раствором «EuroCollins». Онкоурология. 2006; 1: 57–60.Sukonko OG, Pilotovich VS, Kushnirenko PS, Rolevich AI, Zhegalik AG, Jushko DE. Rezekcija edinstvennoj pochki s izolirovannoj perfuziej ohlazhdennym rasvorom «EuroCollins». Onkourologija. 2006; 1: 57–60.Савин ИА, Горячев АС. Водно-электролитные нарушения в нейрореанимации. М.: Аксиом графикс юнион, 2015. 331 c.Savin IA, Gorjachev AS. Vodnojelektrolitnye narushenija v nejroreanimacii. M.: Aksiom grafics junion, 2015. 331.Szajer M, Shah G, Kittur D, Searler B, Li L, Bruch D et al. A novel extracorporeal kidney perfusion system: a concept model. Perfusion. 2004; 19 (5): 305–310. doi: 10.1191/0267659104pf761oa.Szajer M, Shah G, Kittur D, Searler B, Li L, Bruch D et al. A novel extracorporeal kidney perfusion system: a concept model. Perfusion. 2004; 19 (5): 305–310. doi: 10.1191/0267659104pf761oa.Godoy JR, Oesteritz S , Hanschmann EM, Oskenga W, Askermann W, Lillig CH et al. Segment-specific overexpression of redoxins after renal ischemia and reperfusion: protective roles of glutaredoxin 2, peroxiredoxin 3, and peroxiredoxin 6. Free Radic Biol Med. 2011; 51 (2): 552. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2011.04.036.Godoy JR, Oesteritz S , Hanschmann EM, Oskenga W, Askermann W, Lillig CH et al. Segment-specific overexpression of redoxins after renal ischemia and reperfusion: protective roles of glutaredoxin 2, peroxiredoxin 3, and peroxiredoxin 6. Free Radic Biol Med. 2011; 51 (2): 552. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2011.04.036.Ватазин АВ, Астахов ПВ, Зулькарнаев АБ, Ветчинникова ОН, Кантария РО, Синютин АА и др. Неспецифические механизмы ишемического и реперфузионного повреждения почечного аллотрансплантата и способы воздействия на них. Нефрология. 2013; 17 (1): 42–48.Vatazin AV, Astakhov PV, Zulkarnaev AB, Vetchinnikova ON, Kantaria RO, Sinutin AA et al. Nonspecific mechanisms of ischemic and reperfusion injury of renal allograft and its modalities. Nefrologija. 2013; 17 (1): 42–48. [In Russ, English abstract].

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