Effects of Cadmium on the Activity of Matrix Metalloproteinases and Metallothionein Level in the Rat Brain

We studied the effects of long-lasting treating with cadmium in two different doses (0.1 and 1.0 μg/kg) on the activity of matrix metalloproteinases (MMP2 and MMP9) and metallothionein level in the rat brain. Cadmium in a higher dose (1 μg/kg) caused a decrease in MMP2 activity but increased that of proMMP9 in the brain. The level of MT in the hippocampus and cerebellum dropped with both Cd doses. Thus, even small Cd doses exert specific effects on the MMP activity and MT level in the brain

Зміна ступеня болю під впливом металотіонеїну-II

It was studied the effect of metallotionein-II to rats under postoperative somatogenic pain conditions. The main mechanism of pain is excitement of the glutamate receptors. The data obtained allow to suggest that decrease of postoperative hyperalgesia under metallotionein-ЇІ effect is connected with binding of the zink ions that stimulate NMDA-receptors.Визначено вплив металотіонеїну-ІІ на щурів в умовах післяопераційного соматогенного болю. Збудження глутаматних рецепторів є одним із головних механізмів відчуття болю. Отримані дані дають можливість припустити, що зниження післяопераційної гіпералгезії під впливом металотіонеїну-ІІ пов’язане зі зв’язуванням іонів цинку, які потрібні для активації НМДА-рецепторів.Визначено вплив металотіонеїну-ІІ на щурів в умовах післяопераційного соматогенного болю. Збудження глутаматних рецепторів є одним із головних механізмів відчуття болю. Отримані дані дають можливість припустити, що зниження післяопераційної гіпералгезії під впливом металотіонеїну-ІІ пов’язане зі зв’язуванням іонів цинку, які потрібні для активації НМДА-рецепторів

Content of NCAM in the brain and pancreas of rats in response to endointoxication under conditions of experimental chronic pancreatitis

В эксперименте на лабораторных крысах воспроизведена модель хронического панкреатита. Окклюзия панкреатического про-тока привела к значительной атрофии ацинарных клеток, развитию фиброза поджелудочной железы, нарушению функции данного органа и снижению антиоксидантной защиты организма животных. У экспериментальных крыс развивалась эндогенная интоксикация, проявившаяся достоверным увеличением в плазме крови животных концентрации молекул средней массы вследствие активации процессов липопероксидации. В результате развития моделируемой патологии поджелудочной железы происходит достоверное перераспределение содержания растворимой и мембранной форм нейрональной молекулы клеточной адгезии(NCAM), наиболее выраженное в мозжечке и таламусе экспериментальных животных, что влечет за собой изменение межклеточной адгезии в указанных отделах мозга. Разнонаправленный характер распределенияNCAM в мозжечке и таламусе свидетельствует о специфической адаптации нейропластичности в условиях эндотоксикации при развитии хронического панкреатита в зависимости от функциональной нагрузки отделов мозга.The study was undertaken to examine the influence of chronic pancreatitis on the distribution of neuronal cell adhesion molecule (NCAM) in the pancreas and various brain regions of rats under the conditions of endogenous intoxication. The study was conducted using 36 white nonlinear male rats (6 months old, 190–220 g). To develop the state of chronic pancreatitis, animals were subjected tolaparotomy under general anesthesia and prolonged occlusion of the pancreatic duct. The morphological examination of pancreatic tissue hasbeen performed to confirm the chronic pancreatitis development in animals. Biochemical evaluation of the pancreatic fibrosis has been performed by measuring plasma levels of hyaluronic acid, hydroxyproline and protein-free hydroxyproline. The intensity of free radical oxidation has been assessed by the change in the concentration of TBA-active products in plasma. The level of endotoxemia has been determinedby the content of average weight molecules in plasma. Protein fractions were extracted from the pancreas and various parts of the rat brain and the levels of soluble (sNCAM) and membrane (mNCAM) proteins were studied with the use of the competitive ELISA. Total protein in the obtained fractions was measured by the Bradford assay. Occlusion of the pancreatic duct resultedin significant atrophy of acinar tissue, fibrosis and disfunction of the pancreas along with the decreasing in the antioxidant defense of animals. The present study shows developing of endointoxication in experimentalrats, signified by considerable increase of molecules with average weight in plasma due to the activation of lipid peroxidation. It was established that, as a result of the experimental pancreas dysfunction, significant redistribution of soluble and membrane forms of NCAM took place, more especially in the cerebellum and thalamus of rats; it caused changing of cell-cell adhesion in these brain regions. Multidirectional NCAM distribution in the cerebellum and thalamus gives evidence of neuroplasticity as specific adaptation under conditions of chronic pancreatitis

Cardio-and Neuroprotective Effects of Corvitin and 2-Oxoglutarate in Rats with Pituitrin-Isoproterenol-Induced Myocardial Damage

Heart diseases, especially acute coronary syndrome (ACS), are among the most severe illnesses that often lead to death. Despitesignificant advances in the prevention and treatment of ACS, the incidence of the disease and its complications are very serious. +eimbalance between pro- and antioxidant systems, the formation of active carbonyl compounds, and the end products of glycation inthe blood and tissues are the key moments in the development of heart and neurological disorders leading to a change of behavioralresponses. So, the search for antioxidants with cardio- and neuroprotective effects is an urgent task. +is study was aimed atevaluating the effects of Corvitin and 2-oxoglutarate on physiological parameters, heart histology, and markers of carbonyl/oxidativestress of rats with pituitrin-isoproterenol-induced myocardial damage (PIMD). Increased sweating, tachycardia, significantly decreasedlocomotor and exploratory activity, changes of ECG, heart histology, and biochemical changes were observed in the PIMDgroup.+e administration of Corvitin or 2-OG led to the recovery of locomotor and cognitive activities of the rats, improvement inheart histology, a decrease in the levels of thiobarbituric acid reactive substances, advanced glycated end products, and variouschanges in the activity of the antioxidant enzymes, 6 days after PIMD. So, Corvitin and exogenous 2-OG show cardio- andneuroprotective effects through the decrease of carbonyl/oxidative stress and regulation of the activity of the antioxidant system

ThermoCalc Modelling of the Effect of Chemical Composition on the Phase Transformations Temperatures of Ti-0.4Al Alloy

The effect of chemical composition of Ti-0.4 Al α-titanium alloy (PT-1M alloy) on the phase transformation temperatures up to melting temperature has been investigated using ThermoCalc software. The possibility of appearance of Ti2N nitride, Tix(CN)-type carbonitride, and Ti2Fe-type intermetallic in the alloy structure in equilibrium state has been proved by thermodynamic calculations. It has been proposed the so-called aluminum equivalent (Aleq) for PT-1M alloy to analyze the effect of chemical composition on the phase transformation temperatures change. The following equivalents have been suggested: AleqTβ for β↔(β+α)- transformation, AleqTliq for L↔β-transformation, and AleqTsol for (L+β)↔β-transformation. It has been shown the linear correlation between the characteristic temperatures of phase transformations in the investigated alloy and the proposed aluminum equivalents. © Published under licence by IOP Publishing Ltd.The work was financially supported by Russian Science Foundation grant No. 18-79-10107

Розподіл астрогліальних білків у мозку щурів за дії доксорубіцину та гуміліду

Doxorubicin causes toxic side effects which result in profound changes in various organs including the heart muscle, which leads to the development of cardiomyopathy, with further complications, as our earlier studies have shown. But there are complications in treatment by anthracycline chemotherapy. The reduction of toxicity of cytotoxic drugs without reduction of their antitumor action remains an important medical challenge. The S-100b and glial fibrillar acid protein (GFAP) are the key astroglial proteins which are widely used as biomarkers for neurotraumas and strokes. Thus the purpose of our work was to study the GFAP and S-100b levels under the experimental model of doxorubicin-induced cardiomyopathy and the effect of the cytostatic separately or combined with Humilid. The level of studied proteins was measured by ELISA using monospecific antibodies against GFAP and S-100b (Sigma, USA), secondary anti-IgG labeled with horseradish peroxidase (Sigma, USA) and GFAP and S-100b standards (Sigma, USA). The experiment was conducted on white Wistar male rats weighing 210 ±50 g, which were divided into 3 groups with 8 animals in each: 1 – control, rats received saline i/p, 2 – doxorubicin 1 mg/kg i/p once weekly during 4 weeks, 3 – doxorubicin by the same scheme plus 0.01% solution of Humilid during 4 weeks. Under impact of doxorubicin an increase of fibrillar GFAP content in the rats’ hippocampus was shown, which may have occurred as a result of the proliferation of astrocytes. An increase of concentration of S-100b to 20–26% compared with the control animals was also detected in the hippocampus, thalamus and the cerebral cortex of the studied animals. Concomitant administration of doxorubicin with Humilid partially prevented the increase in concentration of GFAP and S-100b in the rats’ hippocampus. The reciprocal change in the level of S-100b and GFAP in the peripheral nervous system of the heart tissue was defined with a high degree of correlation under impact of doxorubicin. Accordingly, we have proposed the hypothesis that the increase in of the filament GFAP in the hippocampus may occur due to the development of the ischemic state under the impact of doxorubicin-induced cardiomyopathy. Humilid with doxorubicin prevented changes in the researched astroglial proteins of the heart muscle and brain parts of rats. Застосування доксорубіцину протягом 4 тижнів у дозі 1 мг/кг викликає розвиток кардіоміопатії у щурів, що було показано раніше. Порушення роботи серця та, як наслідок, виникнення гіпоксичного стану спричинюють ризик утворення ішемії мозку. Астроглія перша відповідає на порушення метаболізму у мозку. Досліджено рівень астроцитспецифічних білків: кальційзв’язувального білка S-100b і гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ), у моделі доксорубіцин-індукованої кардіоміопатії та дії цього цитостатика окремо або у комплексі з гумілідом. Унаслідок впливу доксорубіцину відбувається підвищення вмісту фібрилярного ГФКБ у гіпокампі щурів, імовірно через проліферацію астроцитів. Не визначено вірогідних змін рівня розчинного ГФКБ у гіпокампі за впливу доксорубіцину, при цьому в мозочку відмічено зменшення рівня рГФКБ порівняно з контрольною групою. У гіпокампі, таламусі та корі великих півкуль спостерігається збільшення концентрації S-100b на 20–26% порівняно з контрольними тваринами. Застосування доксорубіцину разом із гумілідом частково сприяє запобіганню збільшення концентрації ГФКБ та S-100b у гіпокампі щурів. У периферічній нервовій системі серцевої тканини визначено реципрокну зміну рівня S-100b та ГФКБ із високим ступенем кореляційного зв’язку за вливу доксорубіцину. У разі застосування доксорубіцину рівні білків ГФКБ та S-100b у мозку на порядок–два вищі за концентрацію цих самих білків у плазмі крові та серці, що свідчить про збереження цілісності гематоенцефалічного бар’єру за впливу досліджуваного антибіотика. Застосування доксорубіцину протягом 4 тижнів у дозі 1 мг/кг викликає розвиток кардіоміопатії у щурів, що було показано раніше. Порушення роботи серця та, як наслідок, виникнення гіпоксичного стану спричинюють ризик утворення ішемії мозку. Астроглія перша відповідає на порушення метаболізму у мозку. Досліджено рівень астроцитспецифічних білків: кальційзв’язувального білка S-100b і гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ), у моделі доксорубіцин-індукованої кардіоміопатії та дії цього цитостатика окремо або у комплексі з гумілідом. Унаслідок впливу доксорубіцину відбувається підвищення вмісту фібрилярного ГФКБ у гіпокампі щурів, імовірно через проліферацію астроцитів. Не визначено вірогідних змін рівня розчинного ГФКБ у гіпокампі за впливу доксорубіцину, при цьому в мозочку відмічено зменшення рівня рГФКБ порівняно з контрольною групою. У гіпокампі, таламусі та корі великих півкуль спостерігається збільшення концентрації S-100b на 20–26% порівняно з контрольними тваринами. Застосування доксорубіцину разом із гумілідом частково сприяє запобіганню збільшення концентрації ГФКБ та S-100b у гіпокампі щурів. У периферічній нервовій системі серцевої тканини визначено реципрокну зміну рівня S-100b та ГФКБ із високим ступенем кореляційного зв’язку за вливу доксорубіцину. У разі застосування доксорубіцину рівні білків ГФКБ та S-100b у мозку на порядок–два вищі за концентрацію цих самих білків у плазмі крові та серці, що свідчить про збереження цілісності гематоенцефалічного бар’єру за впливу досліджуваного антибіотика.

Зміни нейронально-астроцитарного апарату гіпокампу на тлі тривалого введення ізоніазиду та рифампіцину за умов введення фіксованої комбінації іпідакрину гідрохлорид/фенібут

Topicality. The main disadvantage of the first-line anti-TB drugs isoniazid and rifampicin is their ability to cause drug-induced liver injury. At the same time, in addition to hepatotoxic, in 12-24 % of cases are neurological disorders. The consequence of these processes is a disturbance of synaptic plasticity, learning processes and memory. In addition, significant factor in the development of neurological disorders may be an imbalance of intestinal microflora. One of the possible options at eliminating or attenuating the manifestations of cognitive deficiency in various pathological conditions is the appointment of drugs with neuroprotective properties. However, even today their effectiveness studied not enough for central nervous system dysfunctions arising from prolonged anti-TB therapy. Therefore, we can assume that neurological disorders can be due to a complex of interrelated factors.Aim. To determine the morphometric and ultrastructural features of neurons and glial cells, as well as the levels of glial fibrillary acid protein (GFAB) in the hippocampus of rats under long-term administration of isoniazid and rifampicin during experimental therapy with a fixed combination of ipidacrine hydrochloride/phenibut.Materials and methods. Studies were conducted on three groups of white Wistar male rats with drug-induced hepatitis, reproduced by intragastric administration of isoniazid and rifampicin for 28 days. In the last 14 days of the intragastric experiment, rats of the research group were administered ipidacrine hydrochloride/phenibut (1/60 mg/kg). The content of cytosolic GFAP in the hippocampus was determined by competitive enzyme-linked immunosorbent assay. Semi-thin sections of CA1 sections of the rat hippocampus were analyzed, Image J. analysis program used. The ultrastructural characteristics were studied, PEM-100-01 transmission electron microscope used (Selmi, Ukraine).Results and discussion. Under the experimental pharmacotherapy the specific number of degeneratively altered neurons was significantly lower than in the controlled animals. At the same time, astrocytes were characterized by significantly less edema of the cytoplasm and adaptive-compensatory changes in mitochondria, and the content of cytoplasmic GFAP was 44.2 % (P = 0.0065) lower than the group of animals with hepatitis.Conclusions. Course administration of ipidacrine and phenibut reduces the severity of neurodegeneration appearance, improves the state of astroglia in the hippocampus, and it also reduces the cytoplasmic levels of glial acidic fibrillary protein in animals with drug-induced liver injury.Вступление. Основным недостатком противотуберкулезных средств первого ряда изониазида и рифампицина является их способность вызывать медикаментозно-индуцированное поражение печени. В то же время кроме гепатотоксических в 12-24 % случаев их применения занимают и неврологические расстройства. Следствием этих процессов является нарушение синаптической пластичности, процессов обучения и памяти. Дополнительным весомым фактором в развитии неврологических расстройств, в частности когнитивной дисфункции, может быть и нарушение баланса кишечной микрофлоры. Одним из вариантов, направленных на устранение или ослабление проявлений когнитивного дефицита при различных патологических состояниях, является назначение средств с нейропротекторными свойствами. Однако и сегодня точно неизвестна их эффективность при нарушениях функции ЦНС, возникающих вследствие длительной противотуберкулезной терапии. Можно предположить, что неврологические расстройства могут быть обусловлены комплексом взаимосвязанных факторов.Целью данной работы было определить морфометрические и ультраструктурные особенности нейронов и глиальных клеток, а также уровни глиального фибриллярного кислого белка (ГФКБ) в гиппокампе крыс в условиях длительного введения изониазида и рифампицина на фоне экспериментальной терапии фиксированной комбинацией ипидакрина гидрохлорид/фенибут.Материалы и методы. Исследования проведены на трёх группах белых крыс-самцов линии Вистар с медикаментозно-индуцированным гепатитом, воспроизведённым путём интрагастрального введения изониазида и рифампицина в течение 28 суток. Крысам исследовательской группы в течение последних 14 суток эксперимента интрагастрально вводили ипидакрина гидрохлорид/фенибут (1/60 мг/кг). Содержание цитозольной ГФКБ в гиппокампе определяли методом конкурентного твердофазного иммуноферментного анализа. Анализ полутонких срезов СА1 поля гиппокампа крыс осуществляли с использованием программы анализа Image J. Исследование ультраструктурных характеристик проводили с помощью трансмиссионного электронного микроскопа ПЭМ-100-01 («SELMI», Украина).Результаты и их обсуждение. В условиях экспериментальной фармакотерапии удельное количество дегенеративно изменённых нейронов было значимо ниже показателей животных контроля. При этом астроциты характеризовались существенно меньшим отёком цитоплазмы и адаптативно-компенсаторными изменениями в митохондриях, а содержание цитоплазматической ГФКБ было на 44,2 % (Р = 0,0065) ниже, чем у группы животных с гепатитом.Вывод. Курсовое введение ипидакрина и фенибута уменьшает выраженность проявлений нейродегенерации, улучшает состояние астроглии в гиппокампе, а также снижает цитоплазматические уровни глиального кислого фибриллярного белка у животных с медикаментозно-индуцированным поражением печени.Вступ. Основним недоліком протитуберкульозних засобів першого ряду ізоніазиду та рифампіцину є їх здатність викликати медикаментозно-індуковане ураження печінки. Водночас окрім гепатотоксичних у 12-24 % випадків їх застосування займають і неврологічні розлади. Наслідком цих процесів є порушення синаптичної пластичності, процесів навчання та пам’яті. Додатковим вагомим фактором у розвитку неврологічних розладів, зокрема когнітивної дисфункції, може бути і порушення балансу кишкової мікрофлори. Одним із напрямків, спрямованих на усунення або послаблення проявів когнітивного дефіциту при різноманітних патологічних станах, є призначення засобів з нейропротекторними властивостями. Однак і сьогодні достеменно невідомою є їх ефективність при порушеннях функції ЦНС, що виникають внаслідок тривалої протитуберкульозної терапії. Адже можна передбачити, що неврологічні розлади можуть бути опосередковані комплексом взаємопов’язаних факторів.Метою даної роботи було визначити морфометричні та ультраструктурні особливості нейронів та гліальних клітин, а також рівні гліального фібрилярного кислого білка (ГФКБ) у гіпокампі щурів за умов тривалого введення ізоніазиду та рифампіцину на тлі експериментальної терапії фіксованою комбінацією іпідакрину гідрохлорид/фенібут.Матеріали та методи. Дослідження проведені на трьох групах білих щурів-самців лінії Вістар з медикаментозно-індукованим гепатитом, який відтворювали шляхом інтрагастрального введення ізоніазиду та рифампіцину впродовж 28 діб. Щурам дослідної групи впродовж останніх 14 діб експерименту інтрагастрально вводили іпідакрину гідрохлорид/фенібут (1/60 мг/кг). Вміст цитозольної ГФКБ у гіпокампі визначали методом конкурентного твердофазного імуноферментного аналізу. Аналіз напівтонких зрізів СА1 поля гіпокампу щурів здійснювали з використанням програми аналізу Image J. Дослідження ультраструктурних характеристик проводили за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа ПЭМ-100-01 («SELMI», Україна).Результати та їх обговорення. За умов експериментальної фармакотерапії питома кількість дегенеративно змінених нейронів була значимо нижчою за показники тварин контролю. При цьому астроцити характеризувалися істотно нижчим набряком цитоплазми та адаптативно-компенсаторними змінами у мітохондріях, а вміст цитоплазматичної ГФКБ був на 44,2 % (Р = 0,0065) нижчим за групи тварин з гепатитом.Висновки. Курсове введення іпідакрину та фенібуту зменшує виразність проявів нейродегенерації, покращує стан астроглії у гіпокампі, а також знижує цитоплазматичні рівні гліального кислого фібрилярного білка у тварин з медикаментозно-індукованими ураженнями печінки

A Quantitative Theory of Mechanical Unfolding of a Homopolymer Globule

We propose the quantitative mean-field theory of mechanical unfolding of a globule formed by long flexible homopolymer chain collapsed in poor solvent and subjected to extensional deformation. We demonstrate that depending on the degree of polymerization and solvent quality (quantified by the Flory-Huggins $\chi$ parameter) the mechanical unfolding of the collapsed chain may either occur continuously (by passing a sequence of uniformly elongated configurations) or involves intra-molecular micro-phase coexistence of a collapsed and a stretched segment followed by an abrupt unraveling transition. The force-extension curves are obtained and quantitatively compared to our recent results of numerical self-consistent field (SCF) simulations. The phase diagrams for extended homopolymer chains in poor solvent comprising one- and two-phase regions are calculated for different chain length or/and solvent quality.Comment: 24 pages, 18 figure

The changes of matrix metalloproteinase 2, 9 activity and hyaluronic acid level in rat’s heartand serum under cadmium influence

The changes in the molecular mechanisms of the extracellular matrix degradation under toxic factors are not well known. The main goal of work was the investigation of the MMP2 and MMP9 activity and hyaluronic acid level in the heart and blood serum under cadmium influence at different doses