Наночастицы супероксиддисмутазы 1: получение, свойства, верификация терапевтической эффективности на модели контузионной травмы спинного мозга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат наук Алексашкин Антон Дмитриевич

• Алексашкин Антон Дмитриевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Алексашкин Антон Дмитриевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ_4

II. ВВЕДЕНИЕ_5

2.1. Актуальность темы исследования_5

2.2. Степень разработанности темы исследования_5

2.3. Цели и задачи работы_5

2.4. Научная новизна_6

2.5. Теоретическая и практическая значимость работы_6

2.6. Методология и методы исследования_6

2.7. Положения, выносимые на защиту_7

2.8. Личный вклад автора_7

2.9. Степень достоверности и апробация результатов_8

2.10. Публикации_8

2.11. Связь работы с государственными программами_8

2.12. Структура и объём работы_9

III. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР_10

3.1. Патологии, в которых окислительный стресс играет важную роль _10

3.2. Биохимия окислительного стресса при травме спинного мозга_17

3.3. Антиоксидантные ферменты для контроля окислительного стресса_21

3.4. Системы доставки антиоксидантных ферментов_24

3.5. Полиэлектролитные комплексы биомолекул_26

IV. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ_30

4.1. Материалы_30

4.2. Методы_32

V. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ_50

5.1. Разработка метода получения однослойных наночастиц_51

5.2. Выбор условий эксперимента in vivo_60

5.3. Стабильность однослойных наночастиц in vitro_63

5.4. Разработка метода получения двухслойных наночастиц СОД_66

5.5. Сравнительный анализ однослойных и двухслойных наночастиц_74

5.6. Изучение клеточной токсичности СОД и СОД-содержащих наночастиц_80

5.7. Сравнительная терапевтическая эффективность однослойных и двухслойных наночастиц СОД на модели контузионной травмы спинного мозга крыс_81

VI. ВЫВОДЫ_84

VII. БЛАГОДАРНОСТИ_86

VIII. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АФК - активные формы кислорода

ГА - глутаровый альдегид

ДМСО - диметилсульфоксид

ДНК - дизоксирибонуклеиновая кислота

ДТССП - 3,3'-дитиобис(сульфосукцинимидила пропионат)

КТСМ - контузионная травма спинного мозга

НФБ - натрий-фосфатный буфер

СОД - супероксиддисмутаза

ПА - поли^-аргинина гидрохлорид)50

ПГ-ПЭГ - метокси-поли(этиленгликоль)ш-блок-поли(Ь-глутамат натрия)50 ПЛ-ПЭГ - метокси-поли(этиленгликоль)ш-блок-поли(Ь-лизина

гидрохлорид)50 ПЭГ - полиэтиленгликоль ТРИС - трис(гидроксиметил)аминометана ЭДК - 1-этил-3-(3-диметиламинопропиламин)карбодиимид ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота

BBB шкала - шкала оценки локомоторных функций, разработанная Basso,

Beattie, Bresnahan DMEM среда - Dulbecco's Modified Eagle's Medium N-ГС - N-гидроксисукцинимид

HEPES - 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинэтансульфоновая кислота МТТ-реагент - 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил тетразолия бромид

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Наночастицы супероксиддисмутазы 1: получение, свойства, верификация терапевтической эффективности на модели контузионной травмы спинного мозга»

II. ВВЕДЕНИЕ

2.1. Актуальность темы исследования

Множество патологий - от травм до нейродегенеративных заболеваний -связаны с воспалительным процессом. Воспаление сопровождается окислительным стрессом, в ходе которого образуется избыток активных форм кислорода, с которыми уже не справляются эндогенные антиоксиданты. Одним из эффективных веществ для нейтрализации активных форм кислорода является супероксиддисмутаза 1 (СОД) - антиоксидантный фермент, катализирующий переход супероксидного радикала, лежащего в основе окислительного стресса, в пероксид водорода. Введение дополнительного количества СОД в поврежденную область может способствовать улучшению состояния. К сожалению, введение нативной СОД оказывается неэффективно вследствие её быстрой инактивации протеиназами организма.

Использование систем доставки лекарств (липосом, полимерных наночастиц, конъюгатов фермент-полимер) может улучшить терапевтическую эффективность СОД, поскольку позволит защитить фермент от инактивации. При этом благодаря малому размеру субстрата - супероксидного радикала - наличие оболочки не должно влиять на активность фермента.

2.2. Степень разработанности темы исследования

Метод сборки полиэлектролитных наночастиц вокруг молекул СОД был разработан ранее. Однако выход по белку и стабильность получаемых наночастиц оставались низкими.

2.3. Цели и задачи работы

Целью данной работы была разработка методов получения наночастиц СОД на основе блок-иономерных комплексов, характеризация полученных систем и верификация терапевтической эффективности in vivo. Для выполнения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Разработать и оптимизировать по выходу по белку и удельной активности методы получения наночастиц СОД, покрытых одним и двумя слоями полимеров, варьируя типы полимеров и соотношения

компонентов системы. Провести характеризацию полученных систем по размеру наночастиц, заряду их поверхности.

2. Провести сравнительный анализ стабильности полученных систем и сохранения активности фермента в них, в том числе in vitro и in vivo.

3. Провести сравнительное исследование терапевтической эффективности СОД и СОД-содержащих наночастиц в различных концентрациях на модели контузионной травмы спинного мозга крыс.

2.4. Научная новизна

В работе впервые получены двухслойные наночастицы на матрице фермента - СОД. Впервые показано влияние типа и количества сшивающего агента, типа и количества полимеров на выход по белку, удельную активность получаемых частиц. Впервые показано влияние концентрации СОД в составе наночастиц на процесс восстановления после травмы спинного мозга. Впервые продемонстрирована эффективность терапии наночастицами СОД при восстановлении животных после травмы спинного мозга.

2.5. Теоретическая и практическая значимость работы

В работе создана теоретическая база для разработки послойных методов создания наночастиц на основе различных ферментов. Экспериментально доказана эффективность данного метода для создания антиоксидантных препаратов для терапии контузионной травмы спинного мозга. Разработанные в диссертации подходы могут представлять собой практические рекомендации к созданию эффективных систем доставки ферментов при внутривенном введении и имеют важное значение для прикладных исследований.

2.6. Методология и методы исследования

В рамках данной работы были использованы следующие методы и подходы: химический дизайн бионаноматериалов (образование блок-иономерных комплексов, использование сшивающих агентов), физико-химические методы характеризации наночастиц (динамическое светорассеяние, просвечивающая электронная микроскопия), кинетические методы характеризации ферментов (спектрофотометрия), методы очистки высокомолекулярных веществ

(ультрацентрифугирование, гель-фильтрация), методы клеточной биологии (определение цитотоксичности), методы биотехнологии (конфокальная микроскопия, электрофорез), методы фармакологии (определение фармакокинетического профиля), методы создания животных моделей (разработка модели контузионной травмы спинного мозга), методы нейробиологии (оценка восстановления двигательных функций), методы нейровизуализации (магнитно -резонансная томография).

2.7. Положения, выносимые на защиту

1. Метод получения наночастиц, основанный на образовании блок-иономерных комплексов полиионов-ПЭГ с молекулами СОД, позволяет получать стабильные наночастицы СОД с высокими значениями выхода по белку и удельной активности СОД.

2. Двухслойные наночастицы СОД обладают более высокой стабильностью по сравнению с однослойными наночастицами СОД и нативным ферментом, в том числе в in vitro и in vivo условиях.

3. В экспериментальной модели с использованием лабораторных крыс внутривенное введение двухслойных наночастиц СОД после контузионной травмы спинного мозга приводит к значимому увеличению скорости и степени восстановления двигательной активности травмированных животных.

2.8. Личный вклад автора

Представленные в работе данные получены лично автором или при непосредственном участии автора на всех этапах исследований. Автор самостоятельно изучил современные литературные данные по теме исследования и на основании изученных работ составил литературный' обзор. Автор самостоятельно или при непосредственном участии выполнил все эксперименты. Автор самостоятельно собрал, обработал и проанализировал полученные результаты, принимал участие в написании всех статей.

2.9. Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов определяется проведением экспериментов с использованием современных физико-химических методов исследования, на высокоточном оборудовании, а также статистической обработкой полученных результатов. Результаты настоящей работы были представлены на всероссийских и международных научных конференциях, на большинстве из которых автор выступил с докладами: International Conference "Biocatalysis-2015: Fundamentals and Applications" (Истра), 8th International Conference and Exhibition on Pharmaceutics & Novel Drug Delivery Systems (Мадрид, Испания), Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2016» (Москва), 7th International Conference "Biomaterials and Nanobiomaterials: Recent Advances Safety-Toxicology and Ecology Issues" Including Russian-Hellenic Workshop and School of Young Scientists (Ираклион, Греция), XXIV Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов - 2017" (Москва), International Conference on Nanomedicine and Nanobiotechnology 2017 (Барселона, Испания), 9th International Conference "Biomaterials and Nanobiomaterials: Recent Advances Safety-Toxicology and Ecology Issues" Including Russian-Hellenic Workshop and School of Young Scientists (Ираклион, Греция), 12th International Conference "Biocatalysis: Fundamentals and Applications" (Санкт-Петербург), Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2021» (Москва).

2.10. Публикации

По материалам диссертационной работы получены 3 патента, опубликованы 4 статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science и 21 тезис докладов конференций.

2.11. Связь работы с государственными программами

Работа выполнена при поддержке грантом Правительства РФ 11G34.31.0004 «Химия: химический дизайн бионаноматериалов для медицинских применений» и грантом Фонда содействия инновациям по программе «Умник».

2.12. Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, результатов и их обсуждения, выводов и списка литературы, состоящего из 152 ссылок. Диссертация изложена на 98 страницах и включает 19 рисунков и 10 таблиц.

III. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Окислительный стресс сопровождает множество патологических процессов. Отрицательный эффект от избытка активных форм кислорода и азота сильнее всего проявляется при повреждениях нейронов в ходе нейродегенеративных заболеваний и при острых заболеваниях.

3.1. Патологии, в которых окислительный стресс играет важную роль

3.1.1. Нейродегенеративные заболевания

Болезнь Паркинсона является одним из наиболее частых нейродегенеративных заболеваний, клинически характеризующимся прогрессирующими гипокинезией, мышечной ригидностью, тремором покоя. В основе болезни Паркинсона лежит гибель дофаминергических нейронов черной субстанции, при этом в выживших клетках находят тельца Леви, а в полосатом теле снижается содержание дофамина. При исследовании материала аутопсии был обнаружен дефект I комплекса электронно-транспортной дыхательной цепи митохондрий клеток черной субстанции, приводящий к снижению на 30-40% их активности [1]. Данный механизм обусловлен сниженной выработкой субъединиц этого комплекса, разрушением его структуры и непосредственно окислительным повреждением самих клеток. Ещё более веские доказательства сопряженности болезни Паркинсона и окислительного стресса были получены при гистохимическом анализе клеток черной субстанции, в которых выявлены мутации м-ДНК, гликирование и нитрирование клеточных белков, что приводит к образованию наиболее значимого продукта окисления липидов — 4-гидрокси-2 ноненала, который инициирует процесс клеточной гибели. В этот механизм встроено изменение конформационной структуры белка а-синуклеина, агрегаты которого оказывают токсическое действие и служат основой для формирования телец Леви [2]. Существует множество данных, полученных на экспериментальных моделях, что генетически обусловленные мутации, изменяющие конформационную структуру белков, так или иначе приводят к повреждению

митохондрий и развитию окислительного стресса с последующей гибелью клетки [3, 4].

Болезнь Алъцгеймера — заболевание преимущественно позднего возраста, характеризующееся прогрессирующим когнитивным снижением и приводящее к утрате бытовой независимости. В основе заболевания лежит необратимая гибель клеток, особенно в коре головного мозга и гиппокампе. Основным патоморфологическим коррелятом болезни Альцгеймера являются внеклеточные агрегаты бета-амилоида, а также внутриклеточные нейрофибриллярные клубочки, формирующиеся из гиперфосфорилированного тау-протеина. При болезни Альцгеймера окислительный стресс является одним из ключевых звеньев патогенеза [5]. Именно окислительный стресс может приводить к нарушению метаболизма белка — предшественника амилоида. Нарушение расщепления его секретазами приводит к формированию нерастворимых амилоидогенных фрагментов ар42. На клеточных культурах было показано, что сам по себе ар42 также может оказывать токсическое действие на клетки. Гиперфосфорилирование тау-белка является вторым ключевым патогенетическим механизмом альцгеймеровской патологии не только за счет того, что нарушает структуру микротрубочек и аксональный транспорт, но также и за счет того, что отсутствие нормального тау-белка само по себе приводит к разрушению микротрубочек [6]. Результаты последних исследований позволяют предположить, что накопление нейрофибриллярных клубочков также связано с явлением окислительного стресса [7]. Гиперфосфорилированный тау-белок накапливается, образуя внутриклеточные нерастворимые спиральные нити, которые сами по себе могут ингибировать процесс связывания окисленного поврежденного белка с протеасомами. Ингибирование этого защитного механизма может вызывать дегенерацию нейронов, а в последующем их гибель [8].

Боковой амиотрофический склероз — заболевание, клинически характеризующееся прогрессирующей мышечной слабостью, атрофиями и повышенным спастическим тонусом мышц; развивается, как правило, в зрелом

возрасте и патофизиологически находит свое отражение в дегенерации центральных и периферических мотонейронов коры, ствола и спинного мозга. При аутопсии пациентов как со спорадической, так и с наследственной формой бокового амиотрофического склероза выявлено накопление поврежденных радикалами белков, липидов и ДНК, что указывает на непосредственную роль окислительного стресса в патогенезе данного заболевания [9]. Генетически обусловленные формы почти в 20% случаев связаны с мутацией в гене, кодирующем медь/цинк-зависимую супероксиддисмутазу 1 (далее СОД). Основные усилия ученых в последнее время были сосредоточены на создании экспериментальной модели у мышей путем экспрессии человеческого гена СОД. Отмечено, что у трансгенных мышей, экспрессирующих определенные мутации гена СОД, уже в начале болезни отмечаются нарушения энергетического обмена в митохондриях клеток как головного, так и спинного мозга, а также повышение вакуолизации митохондрий двигательных нейронов, которое предшествует их гибели [10]. Все эти данные указывают на то, что именно аномальные изменения в структуре и функции митохондрий клетки являются фактором запуска патологического каскада развития бокового амиотрофического склероза [11]. Мутантная СОД может влиять на уровне передачи электронов транспортной цепи, провоцируя появление активных форм кислорода (АФК) (особенно супероксида) и тем самым — окислительное повреждение митохондриальных белков и липидов [12]. В эксперименте на мышах была сформирована наиболее распространенная теория патогенеза бокового амиотрофического склероза, которая заключается в том, что различные точечные мутации в гене приводят к неправильной конформационной структуре белка и отложению амилоид-подобных агрегатов, которые и выявляются на поздних стадиях заболеваний. Неправильно свернутые агрегированные белки могут оказывать токсическое действие на нервные клетки, аналогичное нейротоксичности, которая возникает при других видах амилоидозов. Эти агрегаты с нарушенной конформационной структурой являются нерастворимыми и не могут подвергаться обезвреживанию путем протеасомной дегидратации, что в итоге приводит к дисбалансу и срыву защитных механизмов

[13]. Агрегаты мутантной СОД накапливаются во внешней митохондриальной мембране и могут блокировать нормальный транспорт белков через нее. Таким образом, с окислительным стрессом связаны надежды на эффективную терапию бокового амиотрофического склероза.

Болезнь Гентингтона является генетически обусловленным заболеванием центральной нервной системы, которое проявляется хореиформным гиперкинезом, прогрессирующим когнитивным снижением, а также поведенческими расстройствами; характеризуется гибелью нейронов и прогрессирующей атрофией подкорковых структур, прежде всего хвостатого ядра. Мутация в гене Гентингтона, которая отмечается при этом заболевании, в виде экспансии тринуклеотидных повторов цитозин-аденин-гуанин приводит к расширению полиглутаминовых сегментов белка, что в итоге приводит к запуску нейродегенеративного каскада

[14]. Различные доказательства указывают на то, что ключевым последствием изменения структуры белка является дефект митохондриальных цепей, что в результате приводит к нарушению энергетического обеспечения клетки [15]. Нарушение структуры митохондрий и дисфункция дыхательной цепи в свою очередь приводит к избыточной продукции свободных радикалов, что, вероятно, и вызывает повреждение клетки [16].

3.1.2. Острые заболевания (инсульт, ожог, травма)

Инсульт — это потеря функций мозга из-за нарушения мозгового кровотока. В большинстве клинических случаев инсульты инициируются тромботической или эмболической окклюзией одного из основных кровеносных сосудов головного мозга; однако они могут также развиваться из-за разрыва кровеносного сосуда (геморрагический инсульт) или полного прекращения мозгового кровообращения, например, при остановке сердца [17]. Инсульт является второй по значимости причиной смертности в мире и основной причиной длительной инвалидности среди взрослых в промышленно развитых странах [18]. Золотым стандартом

терапии острого инсульта является тканевой активатор плазминогена. Данный препарат обладает очень коротким терапевтическим окном и многочисленными противопоказаниями. Клинические испытания других нейропротекторных методов лечения не показали их высокую эффективность.

В мозге, пострадавшем от ишемии, прекращение поступления кислорода и глюкозы приводит к очень быстрой деполяризации нервных клеток с последующим массивным высвобождением многочисленных нейротрансмиттеров через различные механизмы [19, 20]. Нейротрансмиттеры глутамат и аспартат вызывают активацию высокообогащенных ионотропных рецепторных каналов. Эти рецепторы способствуют продолжительному увеличению уровня цитозольного Ca2+, а также повреждению и смерти нервных клеток. Данный процесс называется эксайтотоксичностью [21].

Одним из процессов, приводящих к повреждению нервных клеток в ходе эксайтотоксичности, является окислительный стресс [22, 23, 24]. Многочисленные исследования на животных с использованием антиоксидантов или с изменением уровня экспрессии ферментов, которые производят или разрушают активные формы кислорода и азота, показали ключевую роль окислительного стресса в развитии последствий инсульта [25, 26].

Ожог — это посттравматическое воспалительное заболевание, сопровождающееся как местными, так и системными эффектами, приводящими к интенсивному воспалению, повреждению тканей и инфекции. Каждый год в мире от ожогов погибает больше 180 тысяч человек. Основными причинами смертности при ожогах являются синдром системного воспалительного ответа, сепсис и полиорганная недостаточность [27, 28, 29]. В случае, когда пострадавший выживает, сроки и степень восстановления определяется силой вторичных повреждений, обусловленных системным ответом организма на полученную травмы, который включает в себя подавление иммунитета, повреждения лёгких, повышенную скорость метаболизма, недоедание [30, 31]. Вторичные повреждения снижают срок жизни пострадавшего, особенно в пожилом возрасте. Ключевую

роль в развитии вторичных повреждений играет окислительный стресс [32]. Сразу после получения ожога происходит снижение кровотока, высвобождение вазоактивных медиаторов, таких как вазопрессин, приток жидкости в область повреждения, запускаются каротидные рефлексы. Кроме того, наблюдаются метаболический ацидоз, гипервентиляция и респираторный алкалоз. Высвобождение медиаторов воспаления, окислителей и протеаз может привести к дополнительным повреждениям эндотелиальных клеток кожи и капилляров и усилить некроз повреждённых тканей [33]. На молекулярном уровне происходит выработка активных форм кислорода вследствие активации комплемента и внутрисосудистой стимуляции. Повышение активности гистамина вместе с каталитическими свойствами ксантиноксидазы вызывает локальное увеличение проницаемости сосудов. Токсичные побочные продукты ксантиноксидазы, в том числе перекись водорода (Н202) и гидроксильный радикал (•ОН), повреждают дерму [34]. Активные формы кислорода и азота влияют на сигнальные реакции в пораженных органах и вызывает повреждение иммунных клеток, атаку на клеточные компоненты и повреждение белков, липидов и ДНК. Снижение окислительного стресса является перспективным способом терапии последствий ожогов [35].

Травма спинного мозга обладает крайне тяжёлым набором последствий: пострадавшие зачастую лишаются возможности самостоятельно передвигаться, им требуется постоянный уход. У 20-30 % пострадавших развивается депрессия. Вероятность преждевременной смерти у пережившего травму спинного мозга в 25 раз выше среднего. Каждый год в мире происходит, по разным оценкам, от 250 до 500 тыс. новых случаев, как правило, вследствие дорожно-транспортных происшествий и несчастных случаев [36]. Большая часть пострадавших - люди от 16 до 30 лет. Данные факторы приводят к тому, что по сравнению со многими другими травмами и болезнями травма спинного мозга одного человека затрагивает большее число людей и создаёт значительную нагрузку на экономику.

Различают три стадии патогенеза травмы спинного мозга [37, 38, 39]:

• первичное повреждение, которое включает перелом позвонков, их смещение, разрыв сосудов, нервов, спинальный шок, инсульт спинного мозга [40];

• острая фаза вторичного повреждения, которая включает набор разных патологических процессов, таких как нарушение целостности гематоспинномозгового барьера, ишемию с последующей реперфузией, гипоксию, нарушение ионного гомеостаза, увеличение концентрации Са2+, глутаматную эксайтотоксичность, проникновение иммунных клеток, воспаление, высвобождение цитокинов, резкое увеличение количества активных форм кислорода, перекисное окисление липидов, избыточное производство NО• [41];

• хроническая фаза вторичного повреждения, которая включает образование глиальных шрамов, посттравматическую сирингомиелию, регенеративные процессы [42, 43].

Именно вторая фаза раскручивает процессы, приводящие к увеличению первоначального очага травмы на один и даже два порядка, поэтому существующие стратегии терапии травмы спинного мозга, в основном, концентрируются на уменьшении вторичного повреждения [44].

В случае травмы спинного мозга критически важным является своевременное оказание помощи. Это было установлено в ходе клинических испытаний текущего препарата выбора - метилпреднизолона, который оказывал эффект только в начале терапии в течение первых 8 часов в больших дозах (5,4 мг/кг веса/час). При этом введение его в течение 24 часов оказывалось неэффективным, а введение в течение 48 часов увеличивало вероятность тяжёлого сепсиса и пневмонии [45].

Патогенез травмы спинного мозга непосредственно связан с окислительным стрессом. В первые минуты и часы после травмы происходит выработка супероксидного радикала (Ю2-) из молекул кислорода в результате работы самых разных систем как в микроглии [46], так и в клетках иммунной системы -

макрофагах [47] и нейтрофилах [48]. Затронутыми оказываются каскад арахидоновой кислоты [49], процесс утечки протонов в митохондриях [50], миелопероксидаза [51], циклооксигеназа [52]. Сам по себе супероксидный радикал довольно слабо взаимодействует с биологическими субстратами, но при этом именно он лежит в основе дальнейших каскадов окислительного стресса, перекисного окисления липидов, окисления белков и повреждения ДНК.

В случае болезней, связанных с повреждениями нейронов (нейродегенеративные заболевания, инсульт, травма спинного мозга) нейтрализация окислительного стресса может оказать наибольший эффект, поскольку позволит их защитить. При этом нейродегенеративные заболевания характеризуются длительной продолжительностью, что затрудняет их изучение. В случае травмы спинного мозга есть возможность точно контролировать силу повреждения, также легко оценивать степень восстановления животных после травмы и последующей терапии. Поэтому в качестве модельного заболевания выбрали травму спинного мозга.

3.2. Биохимия окислительного стресса при травме спинного мозга Активные формы кислорода (АФК) - частично восстановленные метаболиты кислорода, которые обладают мощным окислительным потенциалом. При низких концентрациях они выполняют различные сигнальные функции (регулируют рост клеток, адгезию, дифференциацию, старение и апоптоз), однако при высоких становятся токсичными для клеток [53,54]. АФК окисляют белки, повреждают липидные компоненты клеточных мембран и ДНК.

АФК являются ключевыми сигнальными молекулами в различных воспалительных процессах. Источниками свободных радикалов в зоне воспаления служат: дыхательный взрыв фагоцитов при их стимуляции, каскад арахидоновой кислоты, ферментные процессы в эндоплазматическом ретикулуме и пероксисомах, митохондриях, цитозоле, а также самоокисление катехоламинов, лейкофлавинов, гидрохинонов [55]. В очаге воспаления свободнорадикальные процессы значительно активируются. Окислительный стресс, создаваемый полиморфонуклеарными нейтрофилами, приводит к открытию

интерэндотелиальных контактов и способствует миграции воспалительных клеток через эндотелиальный барьер. Мигрирующие воспалительные клетки не только помогают очищать ткани от патогенов и посторонних частиц, но и приводят к повреждениям ткани [56].

Продолжительное воздействие АФК на органеллы, клетки и ткани занимает центральное место в патогенезе самых разных заболеваний. Наиболее важными с точки зрения биологического воздействия являются супероксидный радикал (Ю2-), гидроксильный радикал (•ОН), перекись водорода (Н2О2) и хлорноватистая кислота (НОС1). Хотя другие АФК также могут быть важны в передаче сигналов, их функции еще мало изучены [57]. Основные источники АФК представлены на Рис. 1. Как видно из схемы, образование супероксидного радикала лежит в основе всех остальных процессов.

Электрон-транспортная цепь митохондрий

НАДФН-оксидаза супероксиддисмутаза тт Л

О 2 -> *0 " -^ 2 2

ксантиноксидаза 2 (СОД)

—""Ху р 2+/ ^^миелопероксидаза

N0 0Ж)0~ ЮН Н0С1

Рис. 1. Основные источники АФК.

•О2- генерируется в ходе одноэлектронного восстановления О2 с участием НАДФ^оксидазы или ксантиноксидазы или во время реакций электронного переноса в электрон-транспортной цепи митохондрий [58, 59]. Прохождение •О2- через биологические мембраны сильно затруднено вследствие наличия отрицательного заряда, однако, некоторые трансмембранные белки, такие как потенциал-зависимые анионные каналы в митохондриях, позволяют проводить данный процесс [60]. Ю2- имеет время полужизни 106 нс, после чего самопроизвольно переходит в ^О2 ^ = 2*105 M-1с-1) [61]. Однако, при наличии NО, Ю2- переходит в пероксинитрит (ОNОО-), запуская каскад реакций

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алексашкин Антон Дмитриевич, 2021 год

VIII. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Dawson T.M., Dawson V.L. Molecular pathways of neurodegeneration in Parkinson's disease // Science. - 2003. - vol. 302. - no. 5646. - pp. 819-822.

[2] Fredenburg R.A., Rospigliosi C., Meray R.K. et al. The impact of the e46k mutation on the properties of a-synuclein in its monomelic and oligomeric states // Biochemistry. - 2007. - vol. 46. - no. 24. - pp. 7107-7118.

[3] Bose A., Beal M. F. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in induced pluripotent stem cell models of Parkinson's disease // European Journal of Neuroscience. - 2019. - vol. 49. - no. 4.

- pp. 525-532.

[4] Hemmati-Dinarvand M. et al. Oxidative stress and Parkinson's disease: Conflict of oxidant-antioxidant systems // Neuroscience letters. - 2019. - vol. 709. - p. 134296.

[5] Simunkova M. et al. Management of oxidative stress and other pathologies in Alzheimer's disease // Archives of toxicology. - 2019. - pp. 1-23.

[6] Iqbal K.A., del Alonso C., Chen S. et al. Tau pathology in Alzheimer disease and other tauopathies // Biochimica et biophysica acta. - 2005. - vol. 1739. - no. 2. - pp. 198-210.

[7] Cras P., Smith M.A., Richey P.L., Siedlak S.L., Mulvihill P., and Perry G. Extracellular neurofibrillary tangles reflect neuronal loss and provide further evidence of extensive protein cross linking in Alzheimer disease // Acta neuropathologica. - 1995. - vol. 89. - no. 4. - pp. 291-295.

[8] Keck S., Nitsch R., Grune T., and Ullrich O. Proteasome inhibition by paired helical filament-tau in brains of patients with Alzheimer's disease // Journal ofneurochemistry - 2003. - vol. 85. -no. 1. - pp. 115-122.

[9] Ferrante R.J., Browne S.E., Shinobu L.A. et al. Evidence of increased oxidative damage in both sporadic and familial amyotrophic lateral sclerosis // Journal of neurochemistry. - 1997. -vol. 69. - no. 5. - pp. 2064-2074.

[10] Mattiazzi M.M., D'aurelio C.D., Gajewski et al. Mutated human sod1 causes dysfunction of oxidative phosphorylation in mitochondria of transgenic mice // Journal of biological chemistry. -2002. - vol. 277. - no. 33. - pp. 29626-29633.

[11] Greco V. et al. Crosstalk between oxidative stress and mitochondrial damage: Focus on amyotrophic lateral sclerosis // Mitochondria in Health and in Sickness. - 2019. - pp. 71-82.

[12] Est'evez A.C., Crow J.P., Sampson J.B. et al. Induction of nitric oxide-dependent apoptosis in motor neurons by zincdeficient superoxide dismutase // Science. - 1999. - vol. 286. - no. 5449.

- pp. 2498-2500.

[13] Kabashi E. and Durham H. D. Failure of protein quality control in amyotrophic lateral sclerosis // Biochimica et biophysica acta. - 2006. - vol. 1762. - no. 11-12. - pp. 1038-1050.

[14] Gusella J.F. and McDonald M.E. Huntington's disease // Seminars in cell biology. - 1995. -vol. 6. - pp. 21-28.

[15] Browne S. E., Bowling A.C., Macgarvey U. et al. Oxidative damage and metabolic dysfunction in Huntington's disease: selective vulnerability of the basal ganglia // Annals of neurology. - 1997. - vol. 41. - no. 5. - pp. 646-653.

[16] Agrawal S., Fox J. H. Novel proteomic changes in brain mitochondria provide insights into mitochondrial dysfunction in mouse models of Huntington's disease // Mitochondrion. - 2019. -vol. 47. - pp. 318-329.

[17] Brott T., Bogousslavsky J. Treatment of acute ischemic stroke // New England Journal of Medicine. - 2000. - vol. 343. - no. 10. - pp. 710-722.

[18] Lozano R. et al. Global and regional mortality from 235 causes of death for 20 age groups in 1990 and 2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010 // The lancet. - 2012. - vol. 380. - no. 9859. - pp. 2095-2128.

[19] Lipton P. Ischemic cell death in brain neurons // Physiological reviews. - 1999. - vol. 79. -no. 4. - pp. 1431-1568.

[20] Mongin A. A. Disruption of ionic and cell volume homeostasis in cerebral ischemia: The perfect storm // Pathophysiology. - 2007. - vol. 14. - no. 3-4. - pp. 183-193.

[21] Choi D. W. Glutamate neurotoxicity and diseases of the nervous system // Neuron. - 1988. - vol. 1. - no. 8. - pp. 623-634.

[22] Chan P. H. Reactive oxygen radicals in signaling and damage in the ischemic brain // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. - 2001. - vol. 21. - no. 1. - pp. 2-14.

[23] Pacher P., Beckman J. S., Liaudet L. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease //Physiological reviews. - 2007. - vol. 87. - no. 1. - pp. 315-424.

[24] Menon B., Ramalingam K., Kumar R. Evaluating the Role of Oxidative Stress in Acute Ischemic Stroke // Journal of Neurosciences in Rural Practice. - 2020. - vol. 11. - no. 01. - pp. 156-159.

[25] Margaill I., Plotkine M., Lerouet D. Antioxidant strategies in the treatment of stroke // Free Radical Biology and Medicine. - 2005. - vol. 39. - no. 4. - pp. 429-443.

[26] Yang G. et al. Human copper-zinc superoxide dismutase transgenic mice are highly resistant to reperfusion injury after focal cerebral ischemia // Stroke. - 1994. - vol. 25. - no. 1. - pp. 165170.

[27] Sittig K., Deitch E. A. Effect of bacteremia on mortality after thermal injury // Archives of Surgery. - 1988. - vol. 123. - no. 11. - pp. 1367-1370.

[28] Housinger T. A., Brinkerhoff C., Warden G. D. The relationship between platelet count, sepsis, and survival in pediatric burn patients // Archives of surgery. - 1993. - vol. 128. - no. 1.

- pp. 65-67.

[29] Ocal K. et al. The effect of N-acetylcysteine on oxidative stress in intestine and bacterial translocation after thermal injury // Burns. - 2004. - vol. 30. - no. 8. - pp. 778-784.

[30] Lord J. M. et al. The systemic immune response to trauma: an overview of pathophysiology and treatment // The Lancet. - 2014. - vol. 384. - no. 9952. - pp. 1455-1465.

[31] Till G. O. et al. Oxygen radical dependent lung damage following thermal injury of rat skin // The Journal of trauma. - 1983. - vol. 23. - no. 4. - pp. 269-277.

[32] Beiraghi-Toosi A. et al. Burn-induced oxidative stress and serum glutathione depletion; a cross sectional study // Emergency. - 2018. - vol. 6. - no. 1.

[33] Kao C. C., Garner W. L. Acute burns // Plastic and reconstructive surgery. - 2000. - vol. 105. - no. 7. - pp. 2482-2492.

[34] Ward P. A., Till G. O. Pathophysiologic events related to thermal injury of skin // The Journal of trauma. - 1990. - vol. 30. - no. 12 Suppl. - pp. S75-9.

[35] Zhang D. et al. Injectable Enzyme-Based Hydrogel Matrix with Precisely Oxidative Stress Defense for Promoting Dermal Repair of Burn Wound // Macromolecular Bioscience. - 2020. -p. 2000036.

[36] WHO. Spinal cord injury: [cam]. URL: http://www.who.int/mediacentre/ factsheets/fs384/en/

[37] A.G. Rabchevsky, S.P. Patel, J.E. Springer. Pharmacological interventions for spinal cord injury: where do we stand? How might we step forward? // Pharmacol. Ther. - 2011. - vol. 132.

- pp. 15-29.

[38] D. Macaya, M. Spector. Injectable hydrogel materials for spinal cord regeneration: a review // Biomed. Mater. - 2012. - vol. 7. - p. 12001.

[39] Villa, Jonathan Vilchis, et al. Current Developments in Antioxidant Therapies for Spinal Cord Injury // Spinal Cord Injury Therapy - 2019.

[40] Alizadeh A., Dyck S. M., Karimi-Abdolrezaee S. Traumatic spinal cord injury: an overview of pathophysiology, models and acute injury mechanisms // Frontiers in neurology. - 2019. - vol. 10. - p. 282.

[41] Hilton B. J., Moulson A. J., Tetzlaff W. Neuroprotection and secondary damage following spinal cord injury: concepts and methods // Neuroscience letters. - 2017. - vol. 652. - pp. 3-10.

[42] Bellver-Landete V. et al. Microglia are an essential component of the neuroprotective scar that forms after spinal cord injury // Nature communications. - 2019. - vol. 10. - no. 1. - pp. 118.

[43] Savikj M. et al. Altered oxidative stress and antioxidant defence in skeletal muscle during the first year following spinal cord injury // Physiological reports. - 2019. - vol. 7. - no. 16. - p. e14218.

[44] D.W. Cadotte, M.G. Fehlings, Spinal cord injury: A systematic review of current treatment options // Clin. Orthop. Relat. Res. - 2011. - pp. 732-741.

[45] Fehlings, Michael G., et al. Efficacy and Safety of Methylprednisolone Sodium Succinate in Acute Spinal Cord Injury: A Systematic Review // Global Spine Journal. - 2017. - vol. 7. - no. 3_suppl - pp. 116S-137S.

[46] Bellver-Landete V. et al. Microglia are an essential component of the neuroprotective scar that forms after spinal cord injury // Nature communications. - 2019. - vol. 10. - no. 1. - pp. 118.

[47] Kong X., Gao J. Macrophage polarization: a key event in the secondary phase of acute spinal cord injury // Journal of cellular and molecular medicine. - 2017. - vol. 21. - no. 5. - pp. 941-954.

[48] Vaibhav K. et al. Neutrophil extracellular traps exacerbate neurological deficits after traumatic brain injury // Science Advances. - 2020. - vol. 6. - no. 22. - p. eaax8847.

[49] Xu D. et al. Increased arachidonic acid-containing phosphatidylcholine is associated with reactive microglia and astrocytes in the spinal cord after peripheral nerve injury // Scientific reports. - 2016. - vol. 6. - p. 26427.

[50] Hubbard W. B. et al. Mitochondrial uncoupling prodrug improves tissue sparing, cognitive outcome, and mitochondrial bioenergetics after traumatic brain injury in male mice // Journal of neuroscience research. - 2018. - vol. 96. - no. 10. - pp. 1677-1688.

[51] Aratani Y. Myeloperoxidase: its role for host defense, inflammation, and neutrophil function // Archives of biochemistry and biophysics. - 2018. - vol. 640. - pp. 47-52.

[52] Segelcke D. et al. The role of the spinal cyclooxygenase (COX) for incisional pain in rats at different developmental stages // European Journal of Pain. - 2020. - vol. 24. - no. 2. - pp. 312324.

[53] Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function // Physiol Rev. - 2002. -vol. 82. - pp. 47-95.

[54] Thannickal VJ and Fanburg BL. Reactive oxygen species in cell signaling // Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. - 2000. - vol. 279. - pp. L1005-L1028.

[55] neTpoBHH ro.A., TyreHH ^.B. CBoGogHopaguKanbHoe oKucneHue u ero po.b b naToreHe3e BocnaneHua, nrneMHH u crpecca // narnn. $H3Honor. u экcпepнмeнт. Tepanua - 1986. - T. 5. -C. 85-92.

[56] David S. et al. Myeloid cell responses after spinal cord injury // Journal of neuroimmunology. - 2018. - vol. 321. - pp. 97-108.

[57] Griffith B, Pendyala S, Hecker L, Lee PJ, Natarajan V, and Thannickal VJ. NOX enzymes and pulmonary disease // Antioxid Redox Signal. - 2009. - vol. 11. - pp. 2505-2516.

[58] Handy DE and Loscalzo J. Redox regulation of mitochondrial function // Antioxid Redox Signal. - 2012. - vol. 16. - pp. 1323-1367.

[59] Lambeth JD. NOX enzymes and the biology of reactive oxygen // Nat Rev Immunol. - 2004.

- vol. 4. - pp. 181-189.

[60] Han D, Antunes F, Canali R, Rettori D, and Cadenas E. Voltage-dependent anion channels control the release of the superoxide anion from mitochondria to cytosol // J Biol Chem. - 2003.

- vol. 278. - pp. 5557-5563.

[61] Saran M and Bors W. Oxygen radicals acting as chemical messengers: a hypothesis // Free Radic Res Commun. - 1989. - vol. 7. - pp. 213-220.

[62] Bienert GP, Moller AL, Kristiansen KA, Schulz A, Moller IM, Schjoerring JK, and Jahn TP. Specific aquaporins facilitate the diffusion of hydrogen peroxide across membranes // J Biol Chem.

- 2007. - vol. 282. - pp. 1183-1192.

[63] Hara-Chikuma M, Chikuma S, Sugiyama Y, Kabashima K, VerkmanAS, Inoue S, and Miyachi Y. Chemokine-dependent T cell migration requires aquaporin-3-mediated hydrogen peroxide uptake // J Exp Med. - 2012. - vol. 209. - pp. 1743-1752.

[64] Miller EW, Dickinson BC, and Chang CJ. Aquaporin-3 mediates hydrogen peroxide uptake to regulate downstream intracellular signaling // Proc Natl Acad Sci USA. - 2010. - vol. 107. -pp.15681-15686.

[65] Graf E, Mahoney JR, Bryant RG, and Eaton JW. Iron catalyzed hydroxyl radical formation. Stringent requirement for free iron coordination site // J Biol Chem. - 1984. - vol. 259. - pp. 36203624.

[66] Hampton MB, Kettle AJ, and Winterbourn CC. Inside the neutrophil phagosome: oxidants, myeloperoxidase, and bacterial killing // Blood. - 1998. - vol. 92. - pp. 3007-3017.

[67] Starkweather A. R., Dorsey S. G. Spinal Cord Injury-Related Pain and Genomics // Genomics of Pain and Co-Morbid Symptoms. - 2020. - pp. 171-179.

[68] Hall E. D. et al. Lipid peroxidation in brain or spinal cord mitochondria after injury // Journal of bioenergetics and biomembranes. - 2016. - vol. 48. - no. 2. - pp. 169-174.

[69] Höhn A., Tramutola A., Cascella R. Proteostasis Failure in Neurodegenerative Diseases: Focus on Oxidative Stress // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. - 2020. - vol. 2020. - p. 5497046.

[70] Uchida K. 4-Hydroxy-2-nonenal: a product and mediator of oxidative stress // Progress in lipid research. - 2003. - vol. 42. - no. 4. - pp. 318-343.

[71] O.N. Hausmann. Post-traumatic inflammation following spinal cord injury // Spinal Cord. -2003. - vol. 41. - pp. 369-378.

[72] ED. Hall, P.A. Yonkers, P.K. Andrus, J.W. Cox, D.K. Anderson. Biochemistry and pharmacology of lipid antioxidants in acute brain and spinal cord injury // J Neurotrauma. - 1992.

- vol. 9 Suppl 2. - pp. S425-42.

[73] W. Xu, L. Chi, R. Xu, Y. Ke, C. Luo, J. Cai, M. Qiu, D. Gozal, R. Liu. Increased production of reactive oxygen species contributes to motor neuron death in a compression mouse model of spinal cord injury // Spinal Cord. - 2005. - vol. 43. - pp. 204-213.

[74] C.E. Hulsebosch. Recent advances in pathophysiology and treatment of spinal cord injury // Adv. Physiol. Educ. - 2002. - vol. 26. - pp. 238-255.

[75] Z. Jia, H. Zhu, J. Li, X. Wang, H. Misra, Y. Li. Oxidative stress in spinal cord injury and antioxidant-based intervention // Spinal Cord. - 2012. - vol. 50. - pp. 264-274.

[76] Shen Z., Zhou Z., Gao S., Guo Y., Gao K., Wang H., Dang X. Melatonin Inhibits Neural Cell Apoptosis and Promotes Locomotor Recovery via Activation of the Wnt/ß-Catenin Signaling Pathway After Spinal Cord Injury // Neurochem Res. - 2017. - vol. 42. - no. 8. - pp. 2336-2343.

[77] Mustafa Aras, Murat Altas, Sedat Motor, Recep Dokuyucu, Atilla Yilmaz, Erkin Ozgiray, Yurdal Seraslan, Nebi Yilmaz. Protective effects of minocycline on experimental spinal cord injury in rats // Injury. - 2015. - vol. 46. - no. 8. - pp. 1471-1474.

[78] Mrinmay Chakrabarti, Arabinda Das, Supriti Samantaray, Joshua A. Smith, Naren L. Banik, Azizul Haque, Swapan K. Ray. Molecular mechanisms of estrogen for neuroprotection in spinal cord injury and traumatic brain injury // Reviews in the Neurosciences. - 2016. - vol. 27. - no. 3.

- pp. 271-282.

[79] Sreyashi Samaddar. Effect of Docosahexaenoic Acid (DHA) on Spinal Cord Injury // Advances in Neurobiology. - 2016. - vol 12. - pp. 27-39.

[80] Yan M., Yang M., Shao W., Mao X.G., Yuan B., Chen Y.F., Ye Z.X., Liang W., Luo Z.J. High-dose ascorbic acid administration improves functional recovery in rats with spinal cord contusion injury // Spinal Cord. - 2014. - vol. 52. - no. 11. - pp. 803-808.

[81] Cekic M., Sayeed I., Stein D.G. Combination treatment with progesterone and vitamin D hormone may be more effective than monotherapy for nervous system injury and disease // Front Neuroendocrinol. - 2009. - vol. 30. - no. 2. - pp. 158-172.

[82] Mohamed D Morsy, Ossama A Mostafa, Waleed N Hassan. A potential protective effect of a-tocopherol on vascular complication in spinal cord reperfusion injury in rats // Journal of Biomedical Science. - 2010. - vol. 17. - p. 55.

[83] David Ditor, Feng Bao, Yuhua Chen, Gregory A Dekaban, Lynne Weaver. A therapeutic time window for anti-CD11d monoclonal antibody treatment yielding reduced secondary tissue damage

and enhanced behavioral recovery following severe spinal cord injury // Journal of Neurosurgery Spine. - 2006. - vol. 5. - no. 4. - pp. 343-352.

[84] Fleming J.C., Bao F., Chen Y., Hamilton E.F., Relton J.K., Weaver L.C. Alpha-4-beta-1 integrin blockade after spinal cord injury decreases damage and improves neurological function // Exp Neurol. - 2008. - vol. 214. - no. 2. - pp. 147-159.

[85] Ibarra A., Sosa M., García E., Flores A., Cruz Y., Mestre H., Martiñón S., Pineda-Rodríguez B.A., Gutiérrez-Ospina G. Prophylactic neuroprotection with A91 improves the outcome of spinal cord injured rats // Neurosci Lett. - 2013. - vol. 554. - pp. 59-63.

[86] G.GuÍzar-Sahagúna, A. Ibarra, A. Espiti, A.Martínez, I.Madrazo, R.E.Franco-Bourland. Glutathione monoethyl ester improves functional recovery, enhances neuron survival, and stabilizes spinal cord blood flow after spinal cord injury in rats // Neuroscience. - 2005. - vol. 130.

- no. 3. - pp. 639-649.

[87] K. Yasui, A. Baba. Therapeutic potential of superoxide dismutase (SOD) for resolution of inflammation // Inflamm. Res. - 2006. - vol. 55. - pp. 359-363.

[88] S. Cuzzocrea, D.P. Riley, P. Caputi, D. Salvemini. Antioxidant therapy: a new pharmacological approach in shock, inflammation, and ischemia/reperfusion injury // Pharmacol. Rev. - 2001. - vol. 53. - pp. 135-159.

[89] Максименко А. В., Ваваева А. В., Абрамов А. А., Ваваев А. В., Лакомкин В. Л. Лечебное и превентивное действие биферментного препарата супероксиддисмутаза-хондроитинсульфат-каталаза при эндотоксическом шоке //Технологии живых систем. -2014. - Т. 11. - №. 2. - С. 35-43.

[90] Valeriy V. Smirnov, Justine P. Roth. Mechanisms of electron transfer in catalysis by copper zinc superoxide dismutase // J. Am. Chem. Soc. - 2006. - vol. 128. - pp. 16424-16425.

[91] John A. Tainer, Elizabeth D. Getzoff, Karl M. Beem, Jane S. Richardson, David C. Richardson. Determination and analysis of the 2 Â structure of copper, zinc superoxide dismutase // Journal of Molecular Biology. - 1982. - vol. 160. - pp. 181-217.

[92] Elizabeth D. Getzoff, John A. Tainer. Superoxide dismutase as a model ion channel // Ion channel reconstitution. - 1986. - pp. 57-74.

[93] Fita I., Rossmann M. G. The active center of catalase // Journal of molecular biology. - 1985.

- vol. 185. - no. 1. - pp. 21-37.

[94] Bhabak KP, Mugesh G. Functional mimics of glutathione peroxidase: bioinspired synthetic antioxidants // Acc Chem Res. - 2010. - vol. 43. - no. 11. - pp. 1408-1419.

[95] M.K. Reddy, V. Labhasetwar. Nanoparticle-mediated delivery of superoxide dismutase to the brain: an effective strategy to reduce ischemia-reperfusion injury // FASEB J. - 2009. - vol. 23. -pp.1384-1395.

[96] Charman W.N., Chan H.K., Finnin B.C. and Charman S.A. Drug delivery: a key factor in realising the full therapeutic potential of drugs // Drug development research. - 1999. - vol. 46. -pp. 316-327.

[97] Freeman B. A., Young S. L., Crapo J. D. Liposome-mediated augmentation of superoxide dismutase in endothelial cells prevents oxygen injury // Journal of Biological Chemistry. - 1983.

- vol. 258. - no. 20. - pp. 12534-12542.

[98] Marcelino P. et al. Therapeutic activity of superoxide dismutase-containing enzymosomes on rat liver ischaemia-reperfusion injury followed by magnetic resonance microscopy // European Journal of Pharmaceutical Sciences. - 2017. - vol. 109. - pp. 464-471.

[99] Fujita T. et al. Therapeutic effects of superoxide dismutase derivatives modified with mono-or polysaccharides on hepatic injury induced by ischemia/reperfusion // Biochemical and biophysical research communications. - 1992. - vol. 189. - no. 1. - pp. 191-196.

[100] Hirano T. et al. Synthesis of the conjugate of superoxide dismutase with the copolymer of divinyl ether and maleic anhydride retaining enzymatic activity // Advances in Drug Delivery Systems. - 1994. - vol. 6. - pp. 203-209.

[101] Wong K., Cleland L. G., Poznansky M. J. Enhanced anti-inflammatory effect and reduced immunogenicity of bovine liver superoxide dismutase by conjugation with homologous albumin // Agents and Actions. - 1980. - vol. 10. - no. 3. - pp. 231-239.

[102] Dashtestani F., Ghourchian H., Najafi A. Albumin coated copper-cysteine nanozyme for reducing oxidative stress induced during sperm cryopreservation // Bioorganic chemistry. - 2018.

- vol. 80. - pp. 621-630.

[103] Takenaga M. et al. Effect of lecithinized superoxide dismutase (PC-SOD) on experimental pulmonary metastasis in mice // Free Radical Biology and Medicine. - 1999. - vol. 26. - no. 9-10.

- pp.1117-1125.

[104] Chen R. et al. Pharmacokinetics and safety of PC-SOD, a lecithinized recombinant superoxide dismutase, in healthy Chinese subjects: A phase 1, randomized, placebo-controlled, dose-escalation study // International journal of clinical pharmacology and therapeutics. - 2019. -vol. 57. - no. 12. - pp. 596-602.

[105] Abuchowski A. et al. Effect of covalent attachment of polyethylene glycol on immunogenicity and circulating life of bovine liver catalase // Journal of Biological Chemistry. -1977. - vol. 252. - no. 11. - pp. 3582-3586.

[106] Melik-Nubarov N. S., Grozdova I. D., Lomakina G. Y., Pokrovskaya M. V., Pokrovski V. S., Aleksandrova S. S., Abakumova O. Y., Podobed O. V., Grishin D. V., Sokolov, N. N. PEGylated recombinant L-asparaginase from Erwinia carotovora: Production, properties, and

potential applications //Applied Biochemistry and Microbiology. - 2017. - T. 53. - №. 2. - C. 165-172.

[107] Li Z. et al. Injectable, highly flexible, and thermosensitive hydrogels capable of delivering superoxide dismutase // Biomacromolecules. - 2009. - vol. 10. - no. 12. - pp. 3306-3316.

[108] Dong Y. et al. Poly (N-Isopropyl-Acrylamide)/Poly (y-Glutamic Acid) Thermo-Sensitive Hydrogels Loaded with Superoxide Dismutase for Wound Dressing Application // International Journal of Nanomedicine. - 2020. - vol. 15. - p. 1939.

[109] Mehta A. et al. PLGA-Encapsulated Nanoceria and SOD as a Deliverable, Antioxidative Therapy // Transactions of the Annual Meeting of the Society for Biomaterials and the Annual International Biomaterials Symposium. - 2019. - p. 522.

[110] Abeer M. M. et al. Silica nanoparticles: A promising platform for enhanced oral delivery of macromolecules // Journal of Controlled Release. - 2020. - vol. 326. - pp. 544-555.

[111] Veronese F. M. Peptide and protein PEGylation: a review of problems and solutions // Biomaterials. - 2001. - vol. 22. - no. 5. - pp. 405-417.

[112] Yazdi J. R. et al. Folate targeted PEGylated liposomes for the oral delivery of insulin: In vitro and in vivo studies // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2020. - p. 111203.

[113] F.M. Veronese, P. Caliceti, O. Schiavon, M. Sergi. Polyethylene glycol-superoxide dismutase, a conjugate in search of exploitation // Adv. Drug Deliv. Rev. - 2002. - vol. 54. - pp. 587-606.

[114] M.K. Reddy, L. Wu, W. Kou, A. Ghorpade, V. Labhasetwar. Superoxide dismutase-loaded PLGA nanoparticles protect cultured human neurons under oxidative stress // Appl. Biochem. Biotechnol. - 2008. - vol. 151. - pp. 565-577.

[115] M. Takenaga, Y. Ohta, Y. Tokura, A. Hamaguchi, M. Nakamura, H. Okano, R. Igarashi. Lecithinized superoxide dismutase (PC-SOD) improved spinal cord injury-induced motor dysfunction through suppression of oxidative stress and enhancement of neurotrophic factor production // J. Control. Release. - 2006. - vol. 110. - pp. 283-289.

[116] K. Nakauchi, T. Ikata, S. Katoh, Y. Hamada, K. Tsuchiya, K. Fukuzawa. Effects of lecithinized superoxide dismutase on rat spinal cord injury // J. Neurotrauma. - 1996. - vol. 13. -pp. 573-582.

[117] Dimitrova M. N., Matsumura H. Protein-induced leakage and membrane destabilization of phosphatidylcholine and phosphatidylserine liposomes // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 1997. - vol. 8. - no. 6. - pp. 287-294.

[118] Caddeo C. et al. Stability, biocompatibility and antioxidant activity of PEG-modified liposomes containing resveratrol // International journal of pharmaceutics. - 2018. - vol. 538. -no. 1-2. - pp. 40-47.

[119] Okamoto Y. et al. Albumin-encapsulated liposomes: a novel drug delivery carrier with hydrophobic drugs encapsulated in the inner aqueous core // Journal of pharmaceutical sciences. - 2018. - vol. 107. - no. 1. - pp. 436-445.

[120] Houchin M. L., Topp E. M. Chemical degradation of peptides and proteins in PLGA: a review of reactions and mechanisms // Journal of pharmaceutical sciences. - 2008. - vol. 97. - no. 7. - pp. 2395-2404.

[121] Estey T. et al. BSA degradation under acidic conditions: a model for protein instability during release from PLGA delivery systems // Journal of pharmaceutical sciences. - 2006. - vol. 95. - no. 7. - pp. 1626-1639.

[122] Allison S. D. Analysis of initial burst in PLGA microparticles // Expert opinion on drug delivery. - 2008. - vol. 5. - no. 6. - pp. 615-628.

[123] Li Y. P. et al. PEGylated PLGA nanoparticles as protein carriers: synthesis, preparation and biodistribution in rats // Journal of controlled release. - 2001. - vol. 71. - no. 2. - pp. 203-211.

[124] Mohanraj V. J., Barnes T. J., Prestidge C. A. Silica nanoparticle coated liposomes: a new type of hybrid nanocapsule for proteins // International Journal of Pharmaceutics. - 2010. - vol. 392. - no. 1-2. - pp. 285-293.

[125] D.S. Manickam, A.M. Brynskikh, J.L. Kopanic, PL. Sorgen, N.L. Klyachko, E. V. Batrakova, T.K. Bronich, A. V. Kabanov. Well-defined cross-linked antioxidant nanozymes for treatment of ischemic brain injury // J. Control. Release. - 2012. - vol. 162. - pp. 636-645.

[126] N.L. Klyachko, D.S. Manickam, A.M. Brynskikh, S. V. Uglanova, S. Li, S.M. Higginbotham, T.K. Bronich, E. V. Batrakova, A. V. Kabanov. Cross-linked antioxidant nanozymes for improved delivery to CNS // Nanomedicine. - 2012. - vol. 8. - pp. 119-129.

[127] E.G. Rosenbaugh, J.W. Roat, L. Gao, R.F. Yang, D.S. Manickam, J.X. Yin, H.D. Schultz, T.K. Bronich, E. V. Batrakova, A. V. Kabanov, I.H. Zucker, M.C. Zimmerman. The attenuation of central angiotensin II-dependent pressor response and intra-neuronal signaling by intracarotid injection of nanoformulated copper/zinc superoxide dismutase // Biomaterials - 2010. - vol. 31. -pp.5218-5226.

[128] Tuzar Z., Kratochvil P. Block and graft copolymer micelles in solution // Advances in Colloid and Interface Science. - 1976. - vol. 6. - no. 3. - pp. 201-232.

[129] Kabanov A. V. et al. The neuroleptic activity of haloperidol increases after its solubilization in surfactant micelles: micelles as microcontainers for drug targeting // FEBS letters. - 1989. -vol. 258. - no. 2. - pp. 343-345.

[130] Masayuki Y. et al. Polymer micelles as novel drug carrier: adriamycin-conjugated poly (ethylene glycol)-poly (aspartic acid) block copolymer // Journal of controlled release. - 1990. -vol. 11. - no. 1-3. - pp. 269-278.

[131] Kabanov A. V. et al. A new class of drug carriers: micelles of poly (oxyethylene)-poly (oxypropylene) block copolymers as microcontainers for drug targeting from blood in brain // Journal of Controlled Release. - 1992. - vol. 22. - no. 2. - pp. 141-157.

[132] Kim J. O. et al. Cross-linked polymeric micelles based on block ionomer complexes // Mendeleev Communications. - 2013. - vol. 23. - no. 4. - pp. 179-186.

[133] Sze L. P. et al. Oral delivery of paclitaxel by polymeric micelles: A comparison of different block length on uptake, permeability and oral bioavailability // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2019. - vol. 184. - p. 110554.

[134] Yoo H. S., Park T. G. Biodegradable polymeric micelles composed of doxorubicin conjugated PLGA-PEG block copolymer // Journal of controlled Release. - 2001. - vol. 70. - no. 1-2.- pp. 63-70.

[135] Barve A. et al. Enzyme-responsive polymeric micelles of cabazitaxel for prostate cancer targeted therapy // Acta biomaterialia. - 2020. - vol. 113. - pp. 501-511.

[136] Hu W. Y. et al. Smart pH-responsive polymeric micelles for programmed oral delivery of insulin // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2019. - vol. 183. - p. 110443.

[137] Chung C. K. et al. Thermosensitive hydrogels as sustained drug delivery system for CTLA-4 checkpoint blocking antibodies // Journal of Controlled Release. - 2020. - vol. 323. - pp. 1-11.

[138] Takashima H. et al. Reinforcement of antitumor effect of micelles containing anticancer drugs by binding of an anti-tissue factor antibody without direct cytocidal effects // Journal of Controlled Release. - 2020. - vol. 323. - pp. 138-150.

[139] Wang Y. et al. Biotin-decorated all-HPMA polymeric micelles for paclitaxel delivery //Journal of Controlled Release. - 2020. - vol. 328. - pp. 970-984.

[140] Shi H. et al. Folate decorated polymeric micelles for targeted delivery of the kinase inhibitor dactolisib to cancer cells // International Journal of Pharmaceutics. - 2020. - p. 119305.

[141] Iler R. K. Multilayers of colloidal particles // Journal of colloid and interface science. - 1966. - vol. 21. - no. 6. - p. 569-594.

[142] Zyuzin M. V., Timin A. S., Sukhorukov G. B. Multilayer Capsules Inside Biological Systems: State-of-the-Art and Open Challenges // Langmuir. - 2019. - vol. 35. - no. 13. - pp. 4747-4762.

[143] Balabushevich N. G., Zimina E. P., Larionova N. I. Encapsulation of catalase in polyelectrolyte microspheres composed of melamine formaldehyde, dextran sulfate, and protamine // Biochemistry (Mosc). - 2004. - vol. 69. - no. 7. - pp. 763-769.

[144] Caruso F. et al. Enzyme encapsulation in layer-by-layer engineered polymer multilayer capsules // Langmuir. - 2000. - vol. 16. - no. 4. - pp. 1485-1488.

[145] Wang C. et al. Microcapsules for controlled release fabricated via layer-by-layer self-assembly of polyelectrolytes // Journal of Experimental Nanoscience. - 2008. - vol. 3. - no. 2. -pp.133-145.

[146] Micro BCA Protein Assay Kit: инструкция: [сайт]. URL: https://assets.thermofisher.com/TF S -

Assets/LSG/manuals/MAN0011237_Micro_BCA_Protein_Asy_UG.pdf

[147] MTT Assay for Cell Viability and Proliferation: инструкция: [сайт]. URL: https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/protocols/biology/roche/cell-proliferation-kit-i-mtt.html

[148] Basso D. M., Beattie M. S., Bresnahan J. C. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats // Journal of neurotrauma. - 1995. - vol. 12. - no. 1. - pp. 1-21.

[149] B.A. Omar, N.M. Gad, M.C. Jordan, S.P. Striplin, W.J. Russell, J.M. Downey, J.M. McCord. Cardioprotection by Cu, Zn-superoxide dismutase is lost at high doses in the reoxygenated heart // Free Radic. Biol. Med. - 1990. - vol. 9. - pp. 465-471.

[150] J.M. McCord. Superoxide dismutase, lipid peroxidation, and bell-shaped dose response curves // Dose. Response. - 2008. - vol. 6. - pp. 223-238.

[151] Lee H. B., Blaufox M. D. Blood volume in the rat //Journal of Nuclear Medicine. - 1985. -vol. 26. - no. 1. - pp. 72-76.

[152] M.B. Bracken. Methylprednisolone and acute spinal cord injury: an update of the randomized evidence // Spine (Phila. Pa. 1976). - 2001. - vol. 26. - pp. S47-S54.