jsmsJournal of Siberian Medical SciencesJournal of Siberian Medical Sciences2542-1174Federal state budgetary educational institution of higher education "Novosibirsk state medical university" of Ministry of Health of the Russian Federation (FSBEI HE NSMU MOH Russia)10.31549/2542-1174-2024-8-3-51-61jsms-1073Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHУльтраструктурная оценка гепатотоксических эффектов пегилированной гиалуронидазы в экспериментах in vitroUltrastructural evaluation of hepatotoxic effects of PEGylated hyaluronidase in vitrohttps://orcid.org/0009-0002-7735-6032ШвецоваА. М.ShvetsovaA. M.

Швецова Александра Михайловна – младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии.

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Alexandra M. Shvetsova – Junior Researcher, Laboratory of Experimental and Clinical Pharmacology, Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

2, Timakova str., Novosibirsk, 630060

aleksa-2904@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0471-652XКоролевМ. А.KorolevM. A.

Королев Максим Александрович – д-р мед. наук, руководитель.

Новосибирск

Maxim A. Korolev – Dr. Sci. (Med.), Head, Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-6088-7286ЧуринА. А.ChurinA. A.

Чурин Алексей Александрович – д-р мед. наук, главный научный сотрудник, заведующий отделом лекарственной токсикологии.

Томск

Alexey A. Churin – Dr. Sci. (Med.), Chief Researcher, Head, Department of Drug Toxicology, Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences.

Tomsk

https://orcid.org/0000-0002-8443-656XБондаренкоН. A.BondarenkoN. A.

Бондаренко Наталья Анатольевна – канд. биол. наук, заведующий лабораторией экспериментальной и клинической фармакологии.

Новосибирск

Natalia A. Bondarenko – Cand. Sci. (Bio.), Head, Laboratory of Experimental and Clinical Pharmacology, Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-4507-093XБгатоваН. П.BgatovaN. P.

Бгатова Наталия Петровна – д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией ультраструктурных исследований.

Новосибирск

Natalia P. Bgatova – Dr. Sci. (Bio.), Professor, Head, Laboratory of Ultrastructural Studies, Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0003-4139-036XЕршовК. И.ErshovK. I.

Ершов Константин Игоревич – канд. биол. наук, доцент кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины ФГБОУ ВО «НГМУ» Минздрава России; старший научный сотрудник лаборатории фармацевтических технологий НИИКЭЛ – филиала ФГБНУ «ФИЦ ИЦиГ СО РАН».

Новосибирск

Konstantin I. Ershov – Cand. Sci. (Bio.), Associate Professor, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine, Novosibirsk State Medical University; Senior Researcher, Laboratory of Pharmaceutical Technology, Research Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-1093-8938МадоновП. Г.MadonovP. G.

Мадонов Павел Геннадьевич – д-р мед. наук, доцент, заведующий кафедрой фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины ФГБОУ ВО «НГМУ» Минздрава России; руководитель отдела экспериментальной фармакологии НИИКЭЛ – филиала ФГБНУ «ФИЦ ИЦиГ СО РАН».

Новосибирск

Pavel G. Madonov – Dr. Sci. (Med.), Associate Professor, Head, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine, Novosibirsk State Medical University; Head, Department of Experimental Pharmacology, Research Institute of Clinical and Experimental Lymphology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-4611-165XРавиловаЮ. P.RavilovaYu. R.

Равилова Юлия Равильевна – канд. мед наук, доцент кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины.

Новосибирск

Yulia R. Ravilova – Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine, Novosibirsk State Medical University.

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0001-8377-7648МишенинаС. В.MisheninaS. V.

Мишенина Светлана Владимировна – д-р мед. наук, профессор кафедры фармакологии, клинической фармакологии и доказательной медицины.

Новосибирск

Svetlana V. Mishenina – Dr. Sci. (Med.), Professor, Department of Pharmacology, Clinical Pharmacology and Evidence-Based Medicine, Novosibirsk State Medical University.

Novosibirsk

Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНИИ фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»РоссияGoldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияNovosibirsk State Medical UniversityRussian Federation202414092024035161Copyright © Швецова А.М., Королев М.А., Чурин А.А., Бондаренко Н.A., Бгатова Н.П., Ершов К.И., Мадонов П.Г., Равилова Ю.P., Мишенина С.В., 20242024Швецова А.М., Королев М.А., Чурин А.А., Бондаренко Н.A., Бгатова Н.П., Ершов К.И., Мадонов П.Г., Равилова Ю.P., Мишенина С.В.Shvetsova A.M., Korolev M.A., Churin A.A., Bondarenko N.A., Bgatova N.P., Ershov K.I., Madonov P.G., Ravilova Y.R., Mishenina S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://jsms.elpub.ru/jour/article/view/1073В в е д е н и е

В в е д е н и е. Препараты тестикулярной гиалуронидазы имеют широкое применение в медицинской практике. Модификация нативных биологически активных молекул путем электронно-лучевого пегилирования позволяет усовершенствовать их фармакокинетические свойства, что обусловливает последующее улучшение фармакодинамических эффектов. Создание оригинального перорального лекарственного средства с фармакологически активным ядром, в качестве которого выступает гиалуронидаза, представляется перспективным, однако требует изучения безопасности применения на доклиническом этапе.

Ц е л ь и с с л е д о в а н и я. Ультраструктурная оценка гепатотоксических эффектов пегилированной гиалуронидазы in vitro.

М а т е р и а л ы и м е т о д ы. Объект исследования – пегилированная на полиэтиленоксиде посредством электронно-лучевого синтеза тестикулярная гиалуронидаза (ПЭГ-ГИАЛ). Культуральная среда – перевиваемая культура клеток печени человека Chanq liver. Оценку цитотоксического действия проводили с помощью МТТ-теста. Ультраструктурные изменения оценивали методом электронной микроскопии.

Р е з у л ь т а т ы

Р е з у л ь т а т ы. Разрабатываемое оригинальное лекарственное средство ПЭГ-ГИАЛ в изучаемых концентрациях 37, 75 и 150 ЕД/мл не оказывает цитотоксического воздействия на культуру клеток печени человека (гепатоциты). Жизнеспособность клеток находится практически на уровне контроля при воздействии ПЭГ-ГИАЛ в концентрациях 37 и 75 ЕД/мл, а под влиянием максимальной концентрации 150 ЕД/мл статистически значимо стимулируется пролиферация клеток, о чем свидетельствует повышение их жизнеспособности до 106 %. Результаты оценки ультраструктурных изменений гепатоцитов показали, что воздействие ПЭГ-ГИАЛ во всех концентрациях приводит к усилению обменных процессов в клетках, развитию аутофагии, которая является одним из основных гомеостатических процессов.

З а к л ю ч е н и е

З а к л ю ч е н и е. Исследуемое лекарственное средство ПЭГ-ГИАЛ во всех изучаемых концентрациях не оказывает токсического воздействия на культуру гепатоцитов человека. Полученные результаты могут быть использованы при дальнейшем исследовании при разработке ПЭГ-ГИАЛ.

I n t r o d u c t i o n

I n t r o d u c t i o n. Testicular hyaluronidase preparations are widely used in medical practice. Modification of native biologically active molecules by electron beam PEGylation allows to improve their pharmacokinetic properties, which determines a subsequent improvement of pharmacodynamic effects. The development of an original oral drug with a pharmacologically active core, which is hyaluronidase, is promising, but requires studying the safety of use at the preclinical stage.

A i m

A i m. Ultrastructural evaluation of hepatotoxic effects of PEGylated hyaluronidase in vitro.

M a t e r i a l s a n d m e t h o d s. The object of a study was testicular hyaluronidase PEGylated on polyethylene oxide (PEG-HYAL) using electron beam synthesis. The culture medium is a continous culture of human liver cells Chanq liver. The cytotoxic effect was detected by the MTT assay. Ultrastructural changes were evaluated by electron microscopy.

R e s u l t s

R e s u l t s. The original drug PEG-HYAL in the studied concentrations of 37, 75 and 150 U/ml has no cytotoxic effect on the human liver cell culture (hepatocytes). Cell viability is virtually at the control level when PEG-HYAL administration at concentrations of 37 and 75 U/ml, and in the maximum concentration of 150 U/ml, cell proliferation is stimulated significantly, as evidenced by an increase in cell viability up to 106%. The results of evaluation of ultrastructural changes in hepatocytes showed that exposure to PEG-HYAL in all concentrations leads to the enhancement of metabolic processes in cells, development of autophagy, which is one of the main homeostatic processes.

C o n c l u s i o n

C o n c l u s i o n. The drug PEG-HYAL in all studied concentrations has no toxic effect on the human hepatocyte culture. The results obtained can be used in further research in the development of PEG-HYAL.

гиалуронидазапегилированиецитотоксичностькультура клеток печени человекаhyaluronidasePEGylationcytotoxicityhuman liver cell cultureReferencesДыгай А.М., Зюзьков Г.Н., Жданов В.В. и др. Фармакологические свойства пегилированного с помощью нанотехнологии электронно-лучевого синтеза гранулоцитарного колониестимулирующего фактора // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2011;3(5):146-150.Dygai A.M., Zyuz’kov G.N., Zhdanov V.V. et al. Pharmacological properties of granulocytic colony-stimulating factor pegylated using electron beam synthesis nanotechnologies. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2011;152:133-137. DOI: 10.1007/s10517-011-1472-Z.Дыгай А.М., Зюзьков Г.Н., Жданов В.В. и др. Гепатопротекторные эффекты иммобилизированной с помощью нанотехнологии электронно-лучевого синтеза гиалуронидазы и механизмы их развития // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2011;151(1):86-90.Dygai A.M., Zyuzkov G.N., Zhdanov V.V. et al. Mechanism for hepatoprotective effects of hyaluronidase immobilized by the nanotechnology method of electron beam synthesis. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2011;151(1):74-78. DOI: 10.1007/s10517-011-1263-6.Артамонов А.В., Бекарев А.А., Верещагин Е.И. и др. Средство, увеличивающее резерв стволовых клеток в организме: Патент РФ № 2405822; опубл. 10.12.2010.Artamonov A.V., Bekarev A.A., Vereshchagin E.I. et al.. A product that increases the reserve of stem cells in the body. RF Patent No. 2405822. Published: 10.12.2010. (In Russ.)Данченко Е.О. Оценка цитотоксичности фармацевтических субстанций с использованием клеточных культур // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2012;2:22-31.Danchenko E.O. Evaluation of cytotoxicity of pharmaceutical substances with cell cultures. Immunopathology, allergology, infectology. 2012;2:22-31. (In Russ.)Onakpoya I.J., Heneghan C.J., Aronson J.K. Post-marketing withdrawal of 462 medicinal products because of adverse drug reactions: a systematic review of the world literature // BMC Med. 2016;14:10. DOI: 10.1186/s12916-016-0553-2.Onakpoya I.J., Heneghan C.J., Aronson J.K. Post-marketing withdrawal of 462 medicinal products because of adverse drug reactions: a systematic review of the world literature. BMC Med. 2016;14:10. DOI: 10.1186/s12916-016-0553-2.Бгатова Н.П., Досымбекова Р.С., Таскаева Ю.С. и др. Аутофагия как маркер жизнеобеспечения изолированных гепатоцитов // Морфология. 2021;159(1):5-12. DOI: 10.17816/1026-3543-2021-159-1-5-12.Bgatova N.P., Dosymbekova R.S., Taskaeva Y.S. et al. Autophagy as a life support marker of isolated hepatocytes. Morphology. 2021;159(1):5-12. DOI: 10.17816/1026-3543-2021-159-1-5-12. (In Russ.)Мазеркина И.А. Оценка лекарственной гепатотоксичности in vitro на клеточных моделях (обзор) // Безопасность и риск фармакотерапии. 2023;11(2):131-144. DOI: 10.30895/2312-7821-2023-11-2-351.Mazerkina I.A. In vitro assessment of drug-induced liver injury using cell-based models: a review. Safety and Risk of Pharmacotherapy. 2023;11(2):131-144. DOI: 10.30895/2312-7821-2023-11-2-351. (In Russ.)Довнар А.Г., Свирчевская Е.Ю., Ржеусский С.Э., Самойлович Е.О. Оценка цитотоксичности субстанции повиаргол in vitro // Медицинские новости. 2016;9:62-64.Dounar H.G., Svircheuskaya E.Y., Rzheussky S.E., Samailovich E.O. Cytotoxicity assessment of poviargol substance in vitro. Meditsinskie novosti. 2016;9:62-64. (In Russ.)Методы исследования цитотоксичности при скрининге лекарственных препаратов: учебно-методическое пособие к практическим занятиям по курсу «Методы скрининга физиологически активных веществ» / А.Г. Иксанова, О.В. Бондарь, К.В. Балакин. Казань: Казанский университет, 2016. 40 с.Iksanova A.G., Bondar O.V., Balakin K.V. (2016). Methods of Cytotoxicity Research in Drug Screening: a teaching guide to practical classes for the course “Methods of screening physiologically active substances”. Kazan: Kazan University. 40 p. (In Russ.)Пупышев А.Б. Репаративная аутофагия и аутофаговая гибель клетки. Функциональные и регуляторные аспекты // Цитология. 2014;56(3):179-196.Pupyshev A.B. Reparative autophagy and autophagy death of cells. Functional and regulatory aspects. Tsitologiya. 2014;56(3):179-196. (In Russ.)

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