Редокс-чувствительная система Keap1/Nrf2/ARE как фармакологическая мишень при сердечно-сосудистой патологии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 577.33:616.1

РЕДОКС-ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Keap1/Nrí2/ARE КАК ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ МИШЕНЬ ПРИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ПАТОЛОГИИ

Николай Константинович ЗЕНКОВ1, Аркадий Ростиславович КОЛПАКОВ23, Елена Брониславовна МЕНЬЩИКОВА1

1 НИИ экспериментальной и клинической медицины 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

2 НИИ биохимии

630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

3 ГБОУ ВПО Новосибирский государственный медицинский университет Минздрава России 630091, г. Новосибирск, Красный просп., 52

Неудачные попытки профилактики сердечно-сосудистых заболеваний с помощью антиоксидантных витаминов привели к появлению нового направления воздействий на редокс-чувствительную сигнальную систему Кеар1/ №£2/АЯЕ, регулирующую уровень эндогенных внутриклеточных антиоксидантов. Несмотря на большое количество свидетельств положительного влияния активаторов транскрипционного фактора №0 на заболевания сердечно-сосудистой системы, многие вопросы их профилактического применения остаются нерешенными. Мы провели анализ перспективности применения различных классов фармакологических индукторов системы Кеар1/№0/АЯЕ при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Ключевые слова: редокс-регуляция, сигнальная система Кеар1/№0/АЯЕ, сердечно-сосудистые заболевания.

Значительным стимулом к применению антиоксидантов в кардиологии стала признанная многими специалистами свободнорадикальная теория атерогенеза. Согласно этой теории, в результате модификации липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) свободными кислородными радикалами и другими активированными кислородными метаболитами (АКМ) начинается их интенсивный захват макрофагами через скэвин-джер-рецепторы, что приводит к неконтролируемому накоплению в клетках эфиров холестерина, образованию «пенистых» клеток в интиме сосудов, а в последующем - к формированию ате-росклеротических бляшек [2, 3]. Теоретически антиоксиданты, снижающие активность свобод-норадикального окисления, должны тормозить развитие атеросклероза и его критические патологические проявления: инфаркты, инсульты и др. Поэтому в конце прошлого столетия в разных странах были проведены широкомасштабные и дорогостоящие исследования возможности профилактики сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) с помощью антиоксидантных витаминов

(витамины Е и С, Р-каротин) [100, 128, 130]. Однако, как это часто бывает, такая «лобовая атака» не принесла желаемого успеха в борьбе с атеросклерозом и ССЗ [4, 134], что, в частности, объясняется тем, что АКМ являются важнейшими регуляторами тонуса сосудов и обменных процессов в организме [108]. Поэтому сегодня предпринимаются попытки «непрямых» антиокси-дантных воздействий на редокс-чувствительную сигнальную систему Кеар1/№:2/АКЕ, регулирующую уровень эндогенных внутриклеточных антиоксидантов [1, 21, 32, 65, 89].

Действительно, многие природные активаторы системы Кеар1/№£2/АКЕ (изофлавоны [121], ресвератрол [131], куркумин [96], аллицин [84], сульфорафан [50] и др.) обладают цитопротек-тивным и кардиозащитным эффектом, который прямо не связан с их антиоксидантной активностью [21]. Однако радужная перспектива нового направления воздействий на систему эндогенных антиоксидантов омрачается экспериментальными исследованиями, которые показали, что у мышей, дефицитных по аро Е, выключение гена Ыг/2

Зенков Н.К. - д.б.н., ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected]

Колпаков А.Р. - д.м.н., проф., e-mail: [email protected]

Меньщикова Е.Б. - д.м.н., зав. лабораторией, e-mail: [email protected]

(двойные нокауты аро E-/-Nrf2-/-) не только не приводит к увеличению атеросклеротических изменений, но, напротив, снижает их выраженность [126]. В некоторых других исследованиях на мышах, нокаутных по рецепторам к ЛПНП [113] и по аро Е, содержащихся не на жировой диете [116], показано антиатерогенное действие Nrf2. Последующие исследования выявили ряд как ан-тиатерогенных (снижение окисления ЛПНП и их токсического действия, усиление синтеза анти-оксидантных ферментов гемоксигеназы-1 и глу-татионпероксидазы, повышение экспорта из клеток холестерина через транспортер АВСА1), так и проатерогенных (рост содержания холестерина в крови, повышение экспрессии скэвинджер-ре-цепторов CD36 и миграции моноцитов в интиму, а также перевод макрофагов в проатерогенное состояние Mox) эффектов активации системы Keap1/Nrf2/ARE [15, 61, 71, 87]. Поэтому вопрос применения регуляторов системы Keap1/Nrf2/ ARE при ССЗ во многом остается открытым. Мы попытались рассмотреть имеющиеся на сегодняшний день свидетельства перспективности фармакологических воздействий на редокс-чув-ствительную сигнальную систему Keap1/Nrf2/ ARE при ССЗ.

Механизмы регуляции системы Keapl/ Nrf2/ARE. Фактор транскрипции Nrf2 (nuclear E2-related factor 2) регулирует экспрессию более 500 генов, содержащих в своих промоторах анти-оксидант-респонсивный элемент ARE (antioxidant respons(iv)e element, 5'-A/GTGAC/TnnnGCA/G-3'). В клетках Nrf2 находится под постоянным контролем репрессорного белка Keap1 (Kelch-like ECH associating protein 1), являющегося своеобразным молекулярным «сенсором» изменения внутриклеточного гомеостаза [7]. Неразрывная связь этих молекулярных структур позволяет объединить их в единую редокс-чувствитель-ную сигнальную систему Keap1/Nrf2/ARE, главным назначением которой является поддержание внутреннего гомеостаза при апоптоз-индуциру-ющих, канцерогенных и стрессовых воздействиях [1, 19]. Среди контролируемых Keap1/Nrf2/ ARE генов можно выделить две большие группы: антиоксидантных ферментов (гемоксигеназа-1, глутатионпероксидаза-2, глутаматцистеинлигаза, глутатионредуктаза, тиоредоксинредуктаза и др.) и ферментов II фазы детоксикации ксенобиотиков (глутатион^-трансферазы А, М, P, NAD(P)H: хиноноксидоредуктаза-1, NRH:хиноноксидоре-дуктаза-2, УДФ-глюкуронозилтрансферазы А и В и др.) [32, 65]. Этим определяется биологическая важность данной системы, регулирующей внутриклеточный редокс-баланс и, как следствие, активность целого ряда других редокс-чувстви-

тельных факторов транскрипции [1, 28], а также метаболических процессов с участием фосфатаз и киназ [115]. Поэтому неудивителен интерес исследователей к разработке как активаторов, так и ингибиторов транскрипционной активности Nrf2 в целях профилактики и терапии широкого спектра заболеваний, связанных с развитием окислительного стресса, в том числе и ССЗ [65].

Активность сигнальной системы Keap1/Nrf2/ ARE регулируется на стадиях транскрипции, трансляции, посттрансляционной модификации белков, перемещения транскрипционного фактора Nrf2 в ядро, а также его связывания с промоторами регулируемых генов (рис. 1). Ключевым моментом считается активация Nrf2 на посттрансляционном уровне за счет изменения его стабильности. Действительно, Nrf2 - коротко-живущий белок: время его существования (t1/2) в клетках гепатомы мыши №ра составляет 13 мин, в HepG2-клетках человека - 15 мин, в клетках африканской зеленой мартышки Cos-7 - 7,5 мин, в перитонеальных макрофагах мыши - 18,5 мин [7].

В отсутствие активаторов стабильность Nrf2 в клетках определяется Keap1-зависимым убик-витинированием его лизиновых остатков с последующей деградацией в 26S-протеасомах [45].

Окислительный стресс

SSR

Рис. 1. Ключевые моменты активации Nrf2: 1 - связывание с ингибитором Keapl, 2 - убикви-тинирование и протеасомная деградация,

3 - фосфорилирование и транспорт в ядро,

4 - связывание с ARE, 5 - экспорт из ядра

Keapl функционирует как адаптерный белок, осуществляющий взаимодействие Nrf2 и Cullin-3-содержащего убиквитин-лигазного комплекса Е3 (Си13-Е3-лигаза) [7]. Для нормального убик-витинирования также необходим белок Rbxl (RING-box protein 1), который совместно с Cul3-Е3-лигазой образует каталитический компонент ферментативного комплекса, взаимодействующий с Е2-убиквитинлигазой для переноса убикви-тина на Nrf2. Показана возможность убиквитини-рования Nrf2, не зависящая от комплекса «Keapl/ Си13-Е3-лигаза», после его фосфорилирования киназой GSK-3 (glycogen synthase kinase 3) [106]. Взаимосвязь между активацией Nrf2 и протеасом носит двойственный характер. С одной стороны, индукция сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE закономерно усиливается при ингибировании протеасом, при этом повышается стабильность и содержание Nrf2 в клетках [19]. С другой стороны, поскольку активация протективной системы Keap1/Nrf2/ARE, как правило, возникает в ответ на развитие окислительного стресса, она сопряжена с повышением экспрессии различных субъединиц протеасом и протеасомной активности в целом [32].

Во многих исследованиях показано, что Keapl связывается с актином клеточного цито-скелета. Однако небольшая часть белков Nrf2 и Keapl (около 10 %) обнаруживается на внешней мембране митохондрий в комплексе с фосфогли-цератмутазой-5 (PGAM5) [7]. Предполагается, что митохондриальный комплекс Keapl с PGAM5 служит для убиквитинирования и деградации антиапоптотического белка Bcl-xL и тем самым участвует в контроле запрограммированной гибели клеток [103]. Показана возможность миграции Keapl или комплекса «Keap1/Cul3-E3-лигаза/ Rbx1» в ядро, где он может либо способствовать экспорту Nrf2 в цитоплазму, либо убиквитини-ровать его с последующей деградацией. Экспорт комплекса «Keap1/Cul3-E3-лигаза/Rbx1» из ядра контролируется фосфорилированием остатка Tyr85 ингибитора Keapl и важен для регуляции ядерного пула Nrf2 и, соответственно, его транскрипционной активности [72].

Ключевую роль в снятии репрессии транскрипционного фактора Nrf2 играют процессы окислительной/электрофильной модификации сульфгидрильных групп остатков цистеина Keapl [7]. Действительно, мышиный полипептид Keapl с молекулярной массой 69,5 кДа содержит 624 а.о., в том числе 25 остатков цистеина (у человека - соответственно 69,7 кДа, 625 а.о., 27 остатков цистеина), которые и являются сенсорами для широкого спектра соединений, индуцирующих диссоциацию комплекса Nrf2 - Keapl. В той или

иной степени большинство цистеиновых остатков Keapl могут подвергаться окислительной модификации [7]. Критическими для формирования комплекса Nrf2 - Keapl являются C273 и C288, которые, как предполагается, могут образовывать межмолекулярную дисульфидную связь в гомодимере Keapl. Для нормального функционирования сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE также важен C151 репрессорного белка. Потеря или модификация остатка Cl5l не сказывается на способности Кеар1 подавлять экспрессию Nrf2/ARE-зависимых генов в базальных условиях, но приводит к отмене индуцированной активации Nrf2 [127]. Последовательности из 6-9 аминокислот, включающие C151, C273 и C288, идентичны у мыши, крысы и человека, что свидетельствует об их физиологической важности [1].

В цитоплазме белки Keapl формируют го-модимер, связывающий одну молекулу Nrf2, поэтому первоначально доминировала простая модель диссоциации данного комплекса за счет окислительной модификации и конформацион-ных изменений репрессорного белка, в результате чего высвободившийся транскрипционный фактор Nrf2 перемещается в ядро. В последующем было показано, что после воздействия электрофилами значительное количество комплексов Nrf2 - Keapl остается в связанном виде [45]. Детальные исследования строения полипептидных цепей Nrf2 и Keapl выявили в составе Neh2, Keapl-связывающего домена транскрипционного фактора Nrf2, двух последовательностей с высокой (Ka = 20 х l07 M-1; «ETGE») и низкой (Ka = 0,l х l07 м-1; «DLG») аффинностью к ингибитору, что позволило предложить модель «петли и крюка» (hinge and latch). Согласно этой модели, в клетке происходит конститутивный синтез новых молекул Nrf2, которые связываются с Keapl и подвергаются постоянному убиквитинированию и протеасомной деградации, так что в условиях гомеостаза концентрация свободного Nrf2 невелика. В результате модификации цистеиновых остатков Keapl белок изменяет конформацию и теряет сродство к низкоаффинному мотиву DLG, «крючок» соскакивает, а Nrf2 повисает на «петле» - высокоаффинном мотиве ETGE. Это приводит к нарушению убиквитинирования Nrf2 и, следовательно, его протеасомной деградации (но не ассоциации с Keapl), пул молекул ингибитора насыщается и содержание свободного Nrf2 увеличивается, время его существовании в клетках возрастает до 100-200 мин [19, 88].

Помимо классического пути активации Nrf2 посредством модификации Keapl и снижения его протеасомной деградации, описан целый ряд других путей [29]. Одним из механизмов регуляции

стабильности и ARE-индуцирующей активности Nrf2 может служить модификация его собственных цистеиновых остатков, которых у мыши и крысы 7, у человека - 6, у курицы - 4 [59]. Показано, что модификация этих цистеинов может влиять на стабильность Nrf2 и его накопление в ядре [29]. В составе транскрипционного фактора Nrf2 много сериновых, треониновых и тирози-новых аминокислотных остатков, которые могут служить мишенями фосфорилирования различными протеинкиназами: PKC (protein kinase C), JNK (c-Jun N-terminal protein kinase), PI3K (phosphoinositide 3 kinase), ERK (extracellular signal-regulated kinase), p38 MAPK (p38 mitogen activated protein kinase), PERK (pancreatic eIF-2a-related endoplasmic reticulum kinase), GSK-3P (glycogen synthase kinase 3P) [7, 29, 37, 54, 125, 131]. РКС фосфорилирует остаток серина S40 Nrf2, что ослабляет его взаимодействие с Keap1 и повышает стабильность, однако не влияет на транспорт в ядро и связывание с ARE [29]. Изменение активности митоген-активируемых протеинкиназ ERK, JNK и р38 приводит к самым разным эффектам -от полной отмены индукции системы Keap1/Nrf2/ ARE до ее многократного усиления в зависимости от условий эксперимента [7]. C помощью масс-спектрометрического анализа в составе Nrf2 были выявлены 5 наиболее подверженных фосфорилированию остатков серина и треонина: S215, S408, S558, T559 и S577 [125]. Если фос-форилирование PKC и MAP-киназами приводит к преимущественному накоплению Nrf2 в ядре, то фосфорилирование тирозинового остатка T568 Fyn-киназой сопровождается экспортом Nrf2 из ядра и его повышенной деградацией [54].

Следует отметить несколько особенностей функционирования сигнальной системы Keap1/ Nrf2/ARE. Во-первых, было установлено наличие последовательностей ARE в промоторе гена Nrf2 и показана способность транскрипционного фактора активировать синтез собственной мРНК, что приводит к ауторегуляторному усилению NrfS-зависимого сигналинга [7]. Наличие сайтов ARE в промоторах генов семейства белков Maf (musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene), выступающих ко-активаторами Nrf2, также способствует самоусилению процесса активации. Во-вторых, показано присутствие ARE в промоторах генов ингибиторного белка Keap1 и компонентов убиквитин-лигазного комплекса Cul3-E3-лигазы, благодаря чему осуществляется негативная обратная регуляция данного сигнального каскада. Еще одной особенностью является феномен гормезиса: зачастую один и тот же индуктор в низких концентрациях повышает экспрессию ARE-регулируемых генов, а в вы-

соких - снижает [1, 65]. Такая зависимость от индуцирующих воздействий вполне оправдана, поскольку гиперактивация Nrf2 чревата негативными последствиями для организма: так, нокаут-ные по Keap1 мыши погибают в первые 20 дней постнатального периода вследствие выраженного гиперкератоза пищевода и желудка.

Индукторы и фармакологические препараты. Все активаторы и ингибиторы системы Keap1/Nrf2/ARE можно условно разделить на эндогенные, образующиеся в клетках и тканях организма, и экзогенные, поступающие с пищей, с воздухом при дыхании или другими путями (лечебные процедуры, радиация, УФ-облучение). Среди эндогенных активаторов прежде всего необходимо назвать активированные кислородные метаболиты (О-, Н2О2, CO, NO^ и др.), вызывающие развитие окислительного стресса, продукты перекисного окисления липидов (гид-ропероксиды, альдегиды, нитрозилированные жирные кислоты), некоторые гормоны и нейро-трансмиттеры (15Д-простагландин J2, катехоло-вые эстрогены, дофамин, L-DOPA) [1, 7, 75, 142, 148]. Сдвиговый стресс при гипертонии или физических нагрузках также может индуцировать систему Keap1/Nrf2/ARE [102]. Основная часть природных и синтетических активаторов системы Keap1/Nrf2/ARE поступает с пищей, по химическому строению и реакционной активности их можно разделить на 10 классов: 1) акцепторы Михаэля; 2) легкоокисляющиеся дифенолы и хи-ноны; 3) изотиоцианаты и сульфокситиокарбама-ты; 4) 1,2-дитиол-3-тионы и диаллилсульфиды; 5) соседние димеркаптаны; 6) соединения трехвалентного мышьяка; 7) селенсодержащие соединения; 8) полиены; 9) гидропероксиды; 10) ионы тяжелых металлов и комплексы металлов [41, 88]. Несмотря на структурные различия индукторов ARE, их обобщающими свойствами являются электрофильность (поэтому ARE часто называют электрофил-респонсивным элементом - EpRE, electrophile response element) и способность модифицировать SH-группы в белках посредством алкилирования, окисления или восстановления [7, 75, 88].

Многие индукторы содержатся в растениях и поступают в живые организмы с пищей. Так, крестоцветные овощи (брокколи, брюссельская капуста, хрен и др.) богаты серосодержащими глюкозинолатами, которые при повреждении (в частности, при пережевывании) под действием растительного фермента мирозиназы трансформируются в изотиоцианаты с общей формулой R-N=C=S [42]. В растениях описано более 120 различных глюкозинолатов, среди которых наиболее распространенным является глюкорафанин, в ре-

Н->0 Глюкоза О

Мирозиназа Микрофлора кишечника

О

II

. S.

NOSCh

HS07

N=C=S

Сульфорафан

ON Hi

Рис. 2. Образование сульфорафана при механических повреждениях брокколи (А) и аллицина при механических повреждениях чеснока (Б)

зультате гидролиза трансформирующийся в сульфорафан [46, 74] (рис. 2, А).

Cульфорафан (табл. 1) хорошо зарекомендовал себя как активатор системы Keap1/Nrf2/ARE, однако несмотря на большое количество исследований, механизм его индуцирующего действия остается не вполне ясным [70, 74]. В клетках сульфорафан способен индуцировать образование АКМ посредством аутоокисления либо нарушения транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий [45]; масс-спектрометрически было показано, что сульфорафан может модифицировать один или четыре цистеиновых остатка Keapl [62], прежде всего C151 [127], вместе с тем в некоторых работах не обнаружено его связывания с ключевыми цистеинами (C151, C273 и C288) [74, 80]; кроме того, сульфорафан способен активировать киназы ERK и JNK [74] или инги-бировать киназы PI3K и GSK-3 [106, 115], участвующие в регуляции работы сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE. Помимо прямой индукции NrfZ-регулируемых антиоксидантных ферментов, сульфорафан может оказывать защитное действие при окислительном стрессе посредством восстановления витаминов А, С и Е [26]. Исследование разных по структуре изотиоцианатов показывает, что многие из них способны активиро-

вать систему Кеар1/№г£2/АКЕ, иногда даже более эффективно, чем сульфорафан, - в частности, бензилизотиоцианат или аллилизотиоцианат (см. табл. 1) [42, 63, 78].

На различных экспериментальных моделях показано противовоспалительное и антиатеро-генное действие сульфорафана [50]. В культурах эндотелиоцитов при действии сдвигового стресса, провоспалительных цитокинов или окисленных ЛПНП сульфорафан снижал активность р38 МАР-киназы и экспрессию молекул адгезии УСАМ-1, 1САМ-1 и МСР-1, повышал синтез ге-моксигеназы-1 [34, 50, 63]. Данное противовоспалительное действие реализовывалось через активацию №г£2 и ингибирование ОТ-кВ. На модели ишемии (20 мин) и реперфузии (2 ч) изолированного сердца крысы было показано, что содержание животных в течение 10 дней на диете, обогащенной сухими побегами брокколи (2 %), снижает гибель клеток миокарда после ишемии/ реперфузии (на 78-86 %) и накопление в них ТБК-реактивных продуктов (на 82-116 %), однако не влияет на содержание глутатиона и активность ферментов II фазы детоксикации ксенобиотиков [10]. В другом исследовании на аналогичной модели установлено, что потребление брокколи в виде жидкого теста с водой в течение 30 дней

Таблица 1

Пищевые (природные) индукторы Nrf2

Название Структура Пищевой источник

1 2 3

Сульфорафан (1-изотиоцианато- 4-метилсульфинилбутан) О II Овощи семейства крестоцветных (брюссельская капуста, брокколи, хрен...)

Бензилизотиоцианат

Аллилизотиоцианат (3-изотиоцианато-1-пропен) Семена черной горчицы

Аллицин (2-пропен-1-сульфинотиовой кислоты S-2-пропениловый эфир) О н Чеснок

Диаллилсульфид (DAS) Чеснок, лук

Диаллилдисульфид (DADS)

Диаллилтрисульфид (DATS)

a-Липоевая кислота (1,2-дитиолан-3-пентановая кислота) л S—S Брокколи, шпинат, томаты

Гидрокситирозол (4-(2-гидроксиэтил)-бензол- 1,2-диол) он Оливки, оливковое масло

Эпигаллокатехин-3-галлат ([(2Г,ЗГ)-5,7-дигидрокси-2-(3,4,5-тригидроксифенил)-хроман-3-ил] 3,4,5-тригидроксибензоат) он А^он TT ОН II 4=/ 0 ОН Зеленый чай

Куркумин (1,7-бис-(4-гидрокси- 3-метоксифенил)- 1,6-гептадиен-3,5-дион) Куркума

Нордигидрогваяретовая кислота (4,4'-(2,3-диметилбутан-1,4-диил)дибензол-1,2-диол он ,, JL ТТТ он Креозотовый куст

Ресвератрол (5-[(Е)-2-(4-гидроксифенил)-этенил] бензол-1,3-диол) но ,-ч но Виноград, виноградные вина, арахис, ревень

Окончание табл. 1

1 2 3

Птеростильбен Н3СО Н3СО Черника, голубика, виноград,

Эквол (3-(4-гидроксифенил)-7-хроманол) нсх^о Соя, чечевица, гранаты

ß-Каротин Морковь, томаты, красный перец, шпинат

приводит к уменьшению размеров области инфаркта и увеличению содержания в кардиомиоцитах тиоредоксинов (Тгх1, Тгх2), глутаредоксинов (&х1, Grx2), пероксиредоксина, гемоксигеназы-1 и белка Вс12 [97]. Вместе с тем отмечается, что высокие концентрации сульфорафана (больше 10 мкМ) могут индуцировать апоптоз гладкомы-шечных клеток и повышать экспрессию скэвинд-жер-рецепторов (CD36) в макрофагах [50].

Эпидемиологические исследования выявляют обратную взаимосвязь между потреблением овощей, прежде всего зеленых, таких как брокколи, и риска смерти от ишемической болезни сердца [50, 64]. При участии добровольцев установлено, что после съедания порции побегов брокколи концентрация сульфорафана в сыворотке крови достаточно быстро (за 1,5 ч) возрастает до 1 мкМ, после чего медленно снижается в течение 20 ч до начальных значений (время полувыведения около 2 ч) [42, 50]. Содержание спонтанно ги-пертензивных крыс SHRsp в течение 14 недель на диете, обогащенной брокколи, снижало тонус сосудов и давление на 20 мм рт. ст., при этом в тканях аорты, сердца и почек содержание общего и восстановленного глутатиона возрастало, а окисленного - уменьшалось, активности глута-тионпероксидазы и глутатионредуктазы были увеличены [139]. Однако у людей с гипертензией ежедневное потребление 10 г высушенных побегов брокколи в течение 4 недель не сказывалось на вазодилатирующей функции эндотелия и артериальном давлении [36]. При инкубировании эн-дотелиоцитов человека в среде с высоким содержанием глюкозы (30 мМ) сульфорафан снижал продукцию АКМ в клетках, при этом ингибиро-вание синтеза N^2 с помощью малых интерферирующих РНК на 190 % повышало генерацию

АКМ, что указывает на ключевую роль сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE в защитном действии сульфорафана [141]. Защитное действие брокколи и сульфорафана в отношении диабетических кардиомиопатий продемонстрировано как в экспериментальных, так и в клинических исследованиях [17, 18, 81].

Растения семейства луковых (Alliaceae), в частности лук и чеснок, богаты аллицином и диаллилсульфидами (см. табл. 1), которые образуются из аллиина при механическом разрушении растения, т.е. при раздавливании или измельчении зубчиков чеснока. В целом зубке аллиин и фермент аллииназа разделены: фермент находится в вакуолях, а аллиин - в цитоплазме. При разрушении клеток компоненты вступают во взаимодействие с образованием 2-пропенсульфено-вой кислоты, которая в результате самоконденсации превращается в летучий фитонцид - аллицин (рис. 2, Б). Целебные свойства чеснока ценились людьми во все времена: археологи обнаружили остатки чеснока в пещерах, в которых люди жили около десяти тысяч лет назад, и в гробнице египетского фараона Тутанхамона. Однако резкий специфический запах чеснока негативно сказывался на его репутации: так, римские патриции считали его растением «недостойным» и даже прозвали «зловонной розой». Сегодня многие фирмы организовали выпуск чесночных препаратов в виде порошка («ИНАТ-Фарма», Россия), таблеток («Lichtwer Pharma GmbH», ФРГ), масла в капсулах («Royal BodyCare», США), которые позволяют избежать появления специфического запаха. Следует помнить, что аллицин нестабилен и в водно-спиртовых растворах при комнатной температуре разрушается (t1/2 <10 дней), теряя при этом свои биологические свойства [53].

В многочисленных экспериментальных и клинических исследования показано, что употребление чеснока оказывает положительный эффект на основные факторы риска ССЗ, такие как уровень холестерина и глюкозы, гипертонию. В частности, 6-недельное содержание спонтанно гипертензивных крыс на обогащенной аллицином диете (80 мг/кг аллицина в день) снижало систолическое давление крови со 190 до 168 мм рт. ст., а также содержание триглицеридов в плазме с 96 до 71 мг/л [47]. Полисульфиды диаллил-дисульфид и диаллилтрисульфид могут не только прямо активировать систему Keap1/Nrf2/ARE [30], но и служить источником сульфида водорода (сероводорода), обладающего широким спектром биологических эффектов, в том числе и прямым сосудорасширяющим и кардиопротективным действием [25, 31]. H2S образуется как в реакциях замещения с разрывом C-S-связей, так и в ферментативных реакциях [92]. На моделях ишемии/ реперфузии миокарда у мышей показана высокая кардиопротективная активность и диаллилтри-сульфида, и сульфида водорода, который увеличивает биодоступность NO-радикалов [92, 105]. Следует, однако, отметить, что H2S - токсичный газ, поэтому и некоторые токсические эффекты полисульфидов также могут быть связаны с его продукцией.

В организм человека и животных а-липоевая кислота (см. табл. 1) либо поступает с пищей, либо синтезируется в митохондриях из окта-ноевой кислоты. В восстановленной форме a-липоевая кислота служит антиоксидантом и хелатором переменной валентности [111], однако многочисленные исследования показывают, что основное ее антиоксидантное действие реализуется посредством активации Nrf2 и поддержания пула восстановленного глутатиона в клетках [118]. Ввиду наличия хирального центра a-липоевая кислота может существовать в виде изоформ R (природная) и S (синтетическая). Хотя обе изоформы могут ферментативно восстанавливаться в дигидролипоевую кислоту, липоамид-дегидрогеназа специфична к R-изоформе, поэтому ее превращение идет в 30 раз быстрее, чем S-изоформы [119]. Такая особенность приводит к тому, что прямой защитный эффект R-изоформы a-липоевой кислоты выше, чем S-изоформы, хотя в индукции Nrf2 различий не наблюдалось. Активирующее действие a-липоевой кислоты на сигнальную систему Keap1/Nrf2/ARE реализуется по нескольким механизмам: 1) модификация цистеиновых остатков Keap1, 2) активация про-теинкиназы С, 3) усиление синтеза белка Nrf2, 4) активация MAPK-киназ [39, 118, 119]. На экспериментальной модели ишемии/реперфузии

сердца крыс было показано, что липоевая кислота снижает площадь инфаркта, апоптоз кардио-миоцитов и инфильтрацию гранулоцитов, индуцирует транслокацию N£2 в ядро и экспрессию гена гемоксигеназы [39].

а-Липоевая кислота является эндогенным метаболитом, образующимся в организме при окислительном декарбоксилировании а-кетокислот, в качестве кофермента митохондриальных мульти-ферментных комплексов она участвует в окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты и а-кетокислот. Способствует снижению концентрации глюкозы в крови и увеличению гликогена в печени, а также преодолению инсу-линорезистентности. Участвует в регулировании липидного и углеводного обмена, стимулирует обмен холестерина. Улучшает функции печени, снижает повреждающее влияние на нее эндогенных и экзогенных токсинов, в том числе алкоголя. Оказывает гепатопротекторное, гиполипидеми-ческое, гипохолестеринемическое, гипогликеми-ческое действие. Улучшает трофику нейронов. Сегодня в разных лекарственных формах (растворы для инфузий, таблетки, порошки) и под разными названиями (Берлитион 300», «Липамид», «Октолипен», «Тиогамма», «Тиоктацид 600 Т» и т.д.) а-липоевая кислота выпускается многими фармакологическими фирмами и проводятся активные клинические исследования возможности применения а-липоевой кислоты для профилактики развития инсулинорезистентности и диабета типа II, атеросклероза и ССЗ, нейродегенера-тивных патологий [8].

Среди синтетических дитиолтионов эффективными индукторами №£2 являются 3Н-1,2-дитиол-3-тион и его производные, 5,6-дигид-роциклопента-1,2-дитиол-3-тион и олтипраз (табл. 2); для их активирующего действия важна 1,2-дитиоловая структура [147]. Исследования показали, что эффект олтипраза может реали-зовываться по многим механизмам: он прямо взаимодействует с остатками цистеинов Кеар1 [147], в реакциях окисления/восстановления образует супероксидный анион-радикал и перок-сид водорода, ингибирует тирозинфосфатазы [1]. Первоначально олтипраз применялся в качестве средства против шистосомоза, последующими исследованиями на животных было показано его антиканцерогенное и противофибротическое действие, а также способность ингибировать развитие инсулинорезистентности и ожирения [144, 147]. Сегодня активно изучается синтетический селеносодержащий препарат эбселен (см. табл. 2), активирующий систему Кеар1/№£2/АКЕ по механизму акцепторов Михаэля, независимо от критического цистеинового остатка С151 [114,

Таблица 2

Синтетические индукторы Nrf2

Название Структура

Олтипраз (5-(2-пиразинил)-4-метил-1,2-дитиол-3-тион) N

Салицилкуркуминоид (1,7-бис-(2-гидроксифенил)-1,6-гептадиен-3,5-дион ОН о о он

Шогаол N + A ((Е)-12-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-10-оксододек-8-еноевая кислота о Н3СО

BG-12 (транс-бутен-2-диовой кислоты диметиловый эфир, BG00012 0

Бардоксолон-метил (метил-[2-циано-3,12-диоксоолеана-1,9(11)-диен-28-оат, CDDO-Me) NC. jTw jC ОСНз

Эбселен (2-фенил-1,2-бензоселеназол-3-он) ak>

127]. Эбселен обладает широким спектром анти-оксидантного действия: эффективно взаимодействует с пероксинитритом и гидроперекисями, проявляя глутатионпероксидазную активность; ингибирует NAD(P)H-оксидазы (N0x1 и N0x2, в меньшей степени N0x5) и продукцию О- ; усиливает восстановление дегидроаскорбата в аскорбиновую кислоту [5, 122]. Будучи многогранным антиоксидантом, эбселен хорошо проявил себя в терапии острых ишемических инсультов. Защитный и антиатерогенный эффект эбселена был показан на экспериментальных моделях ишеми-ческого повреждения миокарда у кроликов и дефицитных по аро Е мышах с диабетом [20, 35].

Фенольными соединениями богаты чайные листья (катехины и флавоноиды), фрукты, в частности яблоки, ягоды клюквы и черники, бобовые (соя), черный шоколад, в корнях куркумы много куркумина, а в кожуре и семенах винограда -ресвератрола [6, 45, 117] (см. табл. 1). Многие природные полифенолы (флавоноиды, катехины, стильбены) являются эффективными антиокси-

дантами, а также индукторами сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE [6, 37, 48, 117], и обладают кардиопротективным действием [90, 101, 131]. Начало активных исследований биологического действия полифенолов связывается с именем выдающегося венгерского биохимика Альберта Сент-Дьердьи, в 1928 г. ему удалось выделить в чистом виде витамин С. Болезнь недостаточности витамина С - цингу (скорбут) успешно лечили лимонным соком или паприкой. Обнаружилось, что хотя в результате применения кристаллической аскорбиновой кислоты исчезали основные проявления цинги у людей и экспериментальных животных (морские свинки), она не полностью устраняла болезненную кровоточивость и хрупкость сосудов, тогда как растительные соки давали полное излечение. Это подтолкнуло биохимиков к поиску нового витамина Р (от латинского «piper» - «перец» и «permeabilitus» -«проницаемость»). Исследования показали, что Р-витаминной активностью обладают разные по структуре фенольные соединения: флавоноиды

(кверцетин, рутин, гесперетин и др.), антоцианы, кумарины, фенолокислоты и др. По-видимому, способность повышать устойчивость эндотелио-цитов и укреплять кровеносные сосуды - одно из важнейших физиологических свойств растительных фенолов [6].

Внимание исследователей к стильбенам, в частности ресвератролу, во многом обусловлено изучением «французского парадокса», а именно снижения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний при умеренном потреблении красных виноградных вин. Исследования «французского парадокса» привели к выводу, что одним из главных действующих ингредиентов виноградных вин является полифенольный фитоалексин ресвератрол, содержащийся в кожуре и косточках ягод винограда [131] (см. табл. 1). В экспериментах на животных ресвератрол оказывал кардио- и нейропротективное действие [58, 109], обладал выраженным защитным эффектом при стрептозотоцин-индуцированном диабете типа I [131]. Несмотря на то, что ресвератрол проявляет весьма широкий спектр биологического действия (ингибирует факторы транскрипции ОТ-кВ, р53, активирует киназы МАРК, АКТ, АМРК, Р13К, а также SIRT1 [58, 131]), многие его положительные эффекты на сердечно-сосудистую систему связаны со способностью активировать сигнальную систему Keap1/Nrf2/ARE [58, 132]. Показано, что посредством активации №£2 ресвератрол повышает экспрессию гемоксигеназы-1 и параок-соназы-1, при этом аскорбиновая кислота снижает экспрессию гемоксигеназы [135]. Интересно отметить, что при изучении «французского парадокса» мало внимания уделяется димерной форме ресвератрола е-винефирину, содержание которого в некоторых сортах виноградных вин выше, чем ресвератрола, и который обладает большей №£2-индуцирующей способностью, предположительно за счет активации киназ ERK и р38 МАРК [146].

Наряду с высоким потреблением виноградных вин жителями средиземноморских стран, традиционно в их рацион питания входит большое количество овощей, фруктов, а также оливкового масла, богатых фенольными соединениями. В частности, содержание фенолов в оливковом масле составляет 196-500 мг/кг и зависит от степени зрелости плодов (в черных больше, чем в зеленых) и способа приготовления масла (в нерафинированном больше, чем в рафинированном) [136]. Одним из наиболее активных компонентов оливок является гидрокситирозол (см. табл. 1), выраженное кардиопротективный эффект которого показан на различных экспериментальных моделях [107, 136]. Помимо своего прямого анти-

оксидантного действия и подавления окисления ЛПНП, которое во многом определяется наличием катехоловой структуры [136], гидроксити-розол ингибирует провоспалительные факторы транскрипции (NF-kB, AP-1, IRF-1) и снижает экспрессию на поверхности эндотелиальных клеток проатерогенных молекул адгезии (ICAM-1, VCAM-1 и Е-селектина) [107]. На культурах эн-дотелиоцитов из легочных артерий свиньи показано, что гидрокситирозол повышает транспорт Nrf2 в ядро, при этом усиливалась экспрессия гемоксигеназы-1 и пролиферация клеток, одновременно уменьшалась индуцированная Н2О2 гибель [150]. При содержании мышей в течение 4,5 месяцев на обогащенной фенолами оливкового масла диете было получено увеличение активности не только антиоксидантных ферментов в сердце, но также и параоксоназы-1 в сыворотке крови [22].

Зависимость между потреблением оливкового масла и риском развития коронарного атеросклероза, а также гипертензией носит реци-прокный характер [136]. Недавно опубликованы результаты 5-летнего исследования профилактического действия средиземноморской диеты, обогащенной оливковым маслом и орехами, на сердечно-сосудистую систему [49]. В исследовании участвовало 7447 человек в возрасте от 55 до 80 лет с наличием высоких факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (избыточный вес, курение, гипертония, диабет). Первая группа придерживалась гипохолестериновой диеты с низким содержанием жиров (контроль), вторая и третья - средиземноморской (лица второй группы получали ежедневно 4 столовые ложки оливкового масла, третьей - дополнительно смесь грецких орехов, миндаля и фундука). Среди представителей второй и особенно третьей группы было зарегистрировано снижение на 30 % смертности от ССЗ.

Если жители стран Средиземноморья преуспели в выращивании винограда и производстве вин, то на другой стороне Евразии (Индия, Китай, Япония) производится самый популярный в мире напиток - чай, который получают из листьев кустарника Camellia sinensis. В нефермен-тированном зеленом чае около 40 % сухого веса приходится на фенольные соединения, главными из которых являются производные катехина: ка-техин, эпикатехин, эпигаллокатехин, эпикатехин-3-галлат, эпигаллокатехин-3-галлат [124]. Больше всего катехинов содержится в зеленом чае, который популярен в Китае и Японии, меньше выявляется в красном (разновидность «улун») и желтом чае и еще меньше - в черном чае, популярном у американцев и европейцев (табл. 3). В зеленом чае катехины содержатся преимущественно в

Таблица 3

Содержание главных полифенолов (мг/г) в экстрактах зеленого и черного чая [80]

Полифенол Зеленый чай Черный чай

Суммарные катехины 283,9 80,0

Катехин 3,6 2,6

Галлокатехин 19,5 2,4

Галлокатехина галлат 26,0 0,0

Эпикатехин 28,4 21,2

Эпикатехина галлат 24,4 20,8

Эпигаллокатехин 79,0 8,3

Эпигаллокатехина галлат 103,0 24,7

Другие флавоноиды 20,8 17,4

Таннины 0,0 11,4

мономерных формах, что связано с отсутствием процесса ферментации при его производстве. Напротив, в черном чае превалируют таннины -олигомеры с молекулярной массой от 0,5 до 5 кДа, содержащие большое число ОН-групп. Гидроли-зуемые таннины представлены преимущественно сложными эфирами галловой кислоты, например пентаметадигаллоилглюкоза (китайский таннин), а негидролизуемые таннины в большинстве своем являются полимерами флавоноидов.

Многочисленные эпидемиологические исследования выявляют обратную взаимосвязь между потреблением чая, особенно зеленого, и риском развития различных сердечно-сосудистых осложнений (инфаркт миокарда, гипертония, атеросклероз) [90, 101, 124]. Исследованию антиоксидант-ных, противовоспалительных и антиатерогенных свойств полифенолов чая посвящено большое количество работ, поэтому мы отметим только несколько, связанных с активацией сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE.

Один из главных компонентов зеленого чая -флавоноид эпигаллокатехин-3-галлат является наиболее эффективным индуктором Nrf2, повышающим уровень внутриклеточных антиокси-дантных ферментов: глутатион^-трансферазы, глутатионпероксидазы, глутаматцистеинлига-зы, гемоксигеназы-1 и др. [33, 101]. Исследование механизмов Кг£2-активирующего действия эпигаллокатехин-3-галлата показывает, что в клетках он может окисляться и восстанавливаться с продукцией радикалов и АКМ [138]. В свою очередь радикалы эпигаллокатехин-3-галлата взаимодействуют с цистеиновыми остатками Keap1 и ряда протеинкиназ (ERK, JNK, p38, Akt и ERK1/2) [33, 101, 138]. Свободнорадикальный механизм ARE-индуцирующего действия флаво-ноида подтверждается его ингибированием анти-

оксидантами (N-ацетилцистеином, глутатионом, супероксиддисмутазой и каталазой), а также активирующим действием ионов меди Cu2+ [101].

В эндотелиоцитах эпигаллокатехин-3-галлат увеличивал синтез гемоксигеназы-1 посредством активации киназ Akt и ERK1/2 и усиления транспорта Nrf2 в ядро. Если в низких концентрациях (меньше 50 мкМ) он усиливал синтез гемокси-геназы-1 и ингибировал апоптоз, то в высоких концентрациях (больше 150 мкМ) способствовал развитию апоптоза, при этом не будучи токсичным в диапазоне 25-100 мкМ [77, 101]. Помимо активации Nrf2, эпигаллокатехин-3-галлат инги-бирует провоспалительные факторы транскрипции NF-kB, АР-1, STAT-3, AhRr [57, 101]. Недавно показано, что посредством индукции Nrf2 и угнетения NF-kB эпигаллокатехин-3-галлат усиливает экспорт холестерина из клеток через мембранный транспортер ABCA1 (ATP-binding membrane cassette transporter A1) [68].

Куркумин (см. табл. 1) является основным куркуминоидом, входящим в состав корня куркумы Curcuma longa Linn., и представляет собой пигмент желтого цвета, который иногда называют индийским шафраном или желтым имбирем. С давних времен он применяется в медицине Индии и Юго-Восточной Азии, а в качестве красителя (E100) используется в пищевой промышленности. Куркумин обладает широким спектром биологического действия: активирует или инги-бирует более 30 факторов транскрипции, многие киназы и другие ферменты, обладает выраженным противовоспалительным, иммуномодули-рующим, антиканцерогенным и кардиопротек-тивным действием [9, 123, 137]. Для активации Nrf2 куркумином важна электрофильная группировка с а,р-ненасыщенными карбонильными связями, которая, будучи акцептором Михаэля, взаимодействует с цистеиновыми остатками Keap1, при этом тетрагидроксикуркумин таким действием не обладает [9]. Это показывает, что в данном случае фенольные ОН-группы не важны: куркумин действует по механизму акцепторов Михаэля. Действительно, удаление гидроксиль-ных и метоксильных групп из бензольных структур существенно не сказывалось на активирующем действии аналогов куркумина [43]. Однако синтетический аналог - салицилкуркуминоид, имеющий гидроксильные группы в орто-поло-жении к а,р-ненасыщенной кетоновой системе (см. табл. 2), был в 24 раза более эффективным индуктором NAD(P)H-хиноноксидоредуктазы в клетках гепатомы мышей по сравнению с кур-кумином [88]. В то же время нордигидрогваяре-товая кислота, не имеющая ненасыщенных сопряженных связей, но обладающая катехоловыми

фенольными структурами (см. табл. 1), является эффективным активатором №£2 [88].

В культурах гладкомышечных клеток, адипо-цитов и моноцитов/макрофагов куркумин снижал внутриклеточное накопление холестерина [145, 149]. На моделях развития атеросклероза у мышей, нокаутных по апо Е, рецептору к ЛПНП и двойных нокаутов по апо Е и рецептору к ЛПНП, содержащихся на обогащенной холестерином диете, был показан антиатерогенный эффект курку-мина [145, 149]. Однако когда апо Е-дефицитные мыши содержались на стандартной диете, то кур-кумин увеличивал формирование жировых пятен в стенках сосудов [116]. Такое проатерогенное действие связывается со способностью полифенола повышать экспрессию скэвинджер-рецеп-торов CD36, поскольку схожий с куркумином по строению шогаол N + Л (см. табл. 2; синтетический аналог шогаола - жгучего компонента, образующегося при высушивании имбиря), активирующий систему Кеар1/№£2/АКЕ, в аналогичных условиях не влиял ни на экспрессию CD36 макрофагами, ни на формирование атеро-склеротических поражений [116]. Выраженный защитный эффект куркумина продемонстрирован на экспериментальных моделях гипертензии, инфаркта миокарда, гипертрофии миокарда и диабетической кардиомиопатии у крыс [73, 76, 143]. Вместе с тем множественность механизмов действия куркумина не позволяет связать его биологические эффекты с влиянием на определенные сигнальные системы, в том числе и систему Кеар1/№£2М^; [120].

Главная проблема лекарственного применения куркумина заключается в его низкой биологической доступности: при физиологических рН « 7 куркумин нестабилен и плохо всасывается в желудочно-кишечном тракте. Посредством создания фитосом - комплекса куркумина с фосфа-тидилхолином из сои - удалось в 30 раз увеличить его всасываемость [38]. На основе фитосом создан препарат «мерива» («Мепуа», Мепа SpA, Италия). У пациентов с хроническими остеоар-тритами мерива снижал болевой синдром и содержание маркеров воспаления в сыворотке [23]. У больных с диабетом 4-недельный прием мери-вы (1 г в день) приводил к уменьшению отечности и улучшению микроциркуляции [14]. Сегодня начаты или уже завершены масштабные клинические исследования (на сайте Национального института здоровья США более 60 [8] переносимости, фармакокинетики, профилактического и лечебного действия различных форм куркумина (очищенный препарат, липосомальная и микрогранулярная формы, водорастворимая форма, а также в сочетании с экстрактами гинкго било-

бы или зеленого чая), идет активная разработка и исследование комплексов куркумина с цикло-декстрином и наночастицами, позволяющих повысить его стабильность и растворимость. Следует отметить очень хорошую переносимость куркумина, потребление которого добровольцами в дозе 3,6 г в день в течение 4 месяцев не приводило к каким-либо негативным последствиям [56].

В пожилом возрасте (после наступления климакса) у женщин наблюдается снижение синтеза половых гормонов и значительно возрастает смертность от ССЗ, прием эстрогенов (преимущественно 17р-эстрадиола) в этот период позволяет уменьшить риск развития коронарного атеросклероза. В экспериментах in vitro 17р-эстрадиол проявляет уникальные анти-оксидантные свойства: так, окисление ЛПНП он ингибирует в наномолярных концентрациях. На модели ишемии/реперфузии кардиомиоци-тов крыс показано, что 17р-эстрадиол усиливает транспорт Nrf2 в ядро и синтез мРНК антиок-сидантных ферментов (гемоксигеназы-1, медь-цинковой супероксиддисмутазы, глутатион-S-трансферазы и глутаматцистеинлигазы) [142]. Предполагается, что ARE-индуцирующее действие 17р-эстрадиола реализуется через PI3-киназный механизм независимо от эстрогеново-го рецептора [79, 142], при этом возможно, что активен не сам 17р-эстрадиол, а его метаболиты: 4-гидроксиэстрадиол и 2-гидроксиэстрадиол [79]. Вместе с тем эстрогеновая терапия повышает вероятность развития рака молочной железы и матки, особенно у людей с генетической предрасположенностью к данным патологиям. Поэтому в последние годы идет поиск новых препаратов, которые позволили бы избавиться от негативных последствий применения эстрогенов. В этой связи внимание исследователей привлекают сходные по строению с 17р-эстрадиолом соединения растительного происхождения, получившие название фитоэстрогенов. В настоящее время известно более 20 соединений, которые в организме человека и животных действуют подобно гормонам. Фитоэстрогены преимущественно представлены молекулами трех основных классов: изофлавона-ми, куместанами и лигнанами. Изофлавонами богаты растения семейства бобовых, особенно соя (до 300 мг/100 г бобов), а также чечевица, гранаты и финики [94]. Хотя активность фитоэстроге-нов в 100-1000 раз ниже, чем натуральных гормонов, однако их концентрация в плазме крови человека может более чем в 1000 раз превышать содержание эндогенных эстрогенов.

Интерес исследователей к изофлавонам также базируется на эпидемиологических исследовани-

ях, свидетельствующих, что потребление продуктов из сои с высоким содержанием генистеина и даидзеина в странах Восточной Азии приводит к снижению частоты ССЗ [121]. В частности, у людей, придерживающихся западной диеты, содержание генистеина в плазме крови меньше 40 нМ, а у японцев, традиционно потребляющих много продуктов из сои, оно достигает 4 мМ [89]. В физиологических концентрациях (1 и 5 мкМ) основные изофлавоны сои генистеин, даидзеин и его метаболит эквол (см. табл. 1) усиливают экспрессию Nrf2-регулируемого гена NAD(P)H-хиноноксидоредуктазы-1 в клетках Hepa-1c1c7 [52]. В экспериментах на животных также показана способность изофлавонов сои активировать сигнальную систему Keap1/Nrf2/ARE [51, 89]. Помимо того, что изофлавоны повышают экспрессию генов антиоксидантных ферментов в клетках сосудов, они активируют эндотелиальную NO-синтазу и модулируют тонус сосудов [89]. При изучении действия изофлавонов возникает ряд сложностей. Так, они действуют и прямо, и через эстрогеновые рецепторы a (ERa) и ß (ERß). При этом лиганды к ERa ингибируют экспрессию генов ферментов II фазы детоксикации ксенобиотиков, непосредственно взаимодействуя с Nrf2 и снижая его ARE-активирующую активность, в то время как лиганды к ERß такой способностью не обладают [13]. Даидзеин и его метаболит эквол достаточно специфически действуют через ERß, а генистеин служит лигандом как для ERa, так и для ERß [52]. Изофлаван эквол образуется из даидзеина в результате деятельности кишечной микрофлоры, при этом в отличие от животных только 30-50 % людей способны синтезировать эквол, что создает определенные различия в исследованиях на людях и животных [89].

В растениях синтез полициклических три-терпеноидов проходит по мевалонатному пути, производными терпеноидов в виде кислот, спиртов и гликозидов наиболее богаты дикорастущие плоды и ягоды: клюквы, облепихи, брусники, ирги, боярышника и др. Если говорить о распространенности и доступности тритерпенои-дов класса лупана, то их содержание в коре березы повислой Betula pendula Roth составляет 30 %. Благодаря особенностям строения молекул терпеноиды заметно отличаются от других органических соединений повышенной лабильностью, склонностью к изомеризации, циклизации и полимеризации (известно более 20 000 природных соединений), что позволило назвать их «химическими хамелеонами». Выраженной способностью активировать транскрипцию ARE-контролируемых генов (HO-1, GCLC, GCLM, NQO1) обладают бардоксолон (CDDO) и его син-

тетические имидазольный (CDDO-Im) и метиловый (CDDO-Me) эфиры, последний известен также как бардоксолон-метил, или RTA 402 [85, 129] (см. табл. 2). В культурах первичных эндо-телиоцитов из пупочной вены человека CDDO-Im активировал Nrf2 и ингибировал продукцию АКМ, в результате чего повышалось содержание NO-радикалов и, соответственно, их биологическое действие [60].

На основе тритерпеноидов различными группами исследователей синтезирован ряд новых индукторов Nrf2, в частности, дигидро-CDDO-трифторэтиламид (dh404) [66]. В исследованиях на клеточных культурах показано, что dh404 активирует Nrf2 посредством взаимодействия с C151 Keapl и ингибирования убиквитинирования Nrf2, в культуре кардиомиоцитов человека Н9С2 тритерпеноид уменьшал индуцированную ангио-тензином II продукцию О- и пероксинитрита, через 6 часов после однократного перорального введения (50 мг/кг) dh404 повышал содержание Nrf2 в ядрах кардиомиоцитов крыс и усиливал экспрессию генов гемоксигеназы-1, тиоредокси-на-1 и NAD(P)H-хиноноксидоредуктазы-1 [66]. На модели поперечной перевязки артерии у мышей dh404 снижал апоптоз кардиомиоцитов, фиброз и гипертрофию миокарда, в результате чего увеличивалась выживаемость животных [140].

Каротиноиды (от латинского «carota» - «морковь» и греческого «si5oc» - «вид») относятся к группе жирорастворимых растительных пигментов, которые придают характерную окраску (желтый, оранжевый, красный цвет) овощам и фруктам, они синтезируются растениями, морскими водорослями и некоторыми микроорганизмами (бактерии, грибы). Охарактеризовано около 750 природных каротиноидов, из них 50 присутствует в пищевых продуктах, потребляемых человеком. Для европейцев важнейшими источниками поступления a-, ß-каротинов и ликопина являются морковь и помидоры. Каротиноиды чрезвычайно эффективно ингибируют синглетный кислород, однако ß-каротин и ликопин проявляли более высокую антиоксидантную активность по сравнению с a-токоферолом также и в других тест-системах (методы FRAP, ABTS, TEAC, DPPH) [98]. Среди полиеновых каротиноидов способностью индуцировать систему Keap1/Nrff2/ARE обладали ликопин и его метаболиты, в меньшей степени ß-каротин, в то время как фитоен и астак-сантин такую активность не проявляли [24, 86].

Противовоспалительное, антиатерогенное и противотромботическое действие ликопина было показано в различных экспериментах in vitro и vivo [27]. На первичных культурах эндотелиоци-тов из пупочной вены человека ß-каротин и лико-

пин снижали индуцированную TNF-a продукцию кислородных радикалов и пероксинитрита, однако повышали синтез NO^ и цГМФ, ингибировали экспрессию молекул адгезии (VCAM-1, ICAM и Е-селектина) и уменьшали прилипание моноцитов, одновременно наблюдалось торможение транслокации субъединицы р65 фактора транскрипции NF-кВ в ядро и фосфорилирующей активности киназы 1кВа [40]. Многочисленные эпидемиологические исследования также выявляют обратную корреляцию между потреблением ликопина, его содержанием в крови и окисляемо-стью ЛПНП, а также скоростью распространения пульсовой волны [27]. В 12-летнем наблюдении, в котором участвовал 3061 японец, показано, что содержание ликопина в сыворотке крови у людей, умерших от ССЗ, было ниже, чем у оставшихся в живых [67]. Вместе с тем исследование на добровольцах, которые в течение 3 недель потребляли 170 г богатого ликопином томатного соуса, не выявили повышения его содержания в лимфоцитах, активности гемоксигеназы-1, так же как и устойчивости клеток к окислительному стрессу [91].

Первые препараты на фармакологическом рынке, «протандим» («Protandim», LifeVantage, США) и «активатор Nrf2» («Nrf2 activator», XY-MOGEN, США), которые позиционируются как индукторы системы Keap1/Nrf2/ARE, представляют собой смеси растительных экстрактов. Действующим началом в протандиме является смесь 5 экстрактов: из листьев расторопши пятнистой (Silybum marianum; 70-80 % силимарина), ба-копы мелколистной (Bacopa monnieri; 45 % ба-козидов), зеленого чая (Camellia sinensis; 98 % полифенолов, 45 % эпигаллокатехин-3-галлата), из корней и корневищ ашваганды (Withania somnifera; 1,5 % витанолидов) и куркумы длинной (Curcuma longa; 95 % куркумина). По отдельности эти экстракты несущественно активируют Nrf2, но вместе проявляют синергичный эффект, в особенности после длительного применения (не менее 10 дней) [65, 133]. Разработка поддержана 4 патентами США. На культурах мышиных кардиомиоцитов (линия HL-1) и эндотелиоцитов человека было показано защитное действие про-тандима в отношении Н2О2-индуцированного апоптоза [44, 110]. На модели гиперплазии фрагмента вены ноги человека при культивировании ex vivo (14 дней) протандим повышал экспрессию антиоксидантных ферментов (каталаза, супер-оксиддисмутаза, гемоксигеназа-1) и снижал образование О- и 4-гидрокси-2-ноненаля, при этом также уменьшались клеточная пролиферация и площадь интимы и медии [69].

В состав «активатора Nrf2» входят экстракты семян брокколи (230 мг, 13 % глюкорафанина),

корневищ куркумы (200 мг, 95 % куркуминоидов), черного перца (2 мг), зеленого чая (200 мг, 70 % полифенолов, 60 % катехинов), а также птеро-стильбен (50 мг). Поддержан 5 патентами США. Помимо «активатора Nrf2» компания XYMOGEN выпускает препараты «ресвератрин» («Resvera-tin»: 500 мг кверцетина, 150 мг ресвератрола и 125 мг птеростильбена) и «NeuroActives Brain-Sustain» (состав: N-ацетилцистеин, фосфатидил-серин, ацетил^-карнетин, a-липоевая кислота, экстракт семян брокколи), которые также обладают Keаp1/Nrf2/ARE-активирующим действием.

Диметиловый эфир фумаровой кислоты (BG-12, или BG00012, см. табл. 2) относится к классу акцепторов Михаэля и предлагается компанией «Biogen Idec» (США) в качестве препарата для лечения рассеянного склероза [104]. Запатентован способ его получения. Так как BG-12 обладает выраженным противовоспалительным и иммуносупрессивным (смещает ТЫ-ответ в сторону Th2) действием, то первоначально он применялся для лечения псориазов [104]. На модели экспериментального аутоиммунного миокардита у крыс диметилфумарат оказывал защитный эффект как на ранней (первые 10 дней после индукции), так и на поздней стадии (10-21 дни), при этом способствуя снижению содержания ФНО-a в сыворотке крови и клеточных гомогенатах [95]. В культивируемых эндотелиоцитах крыс диме-тилфумарат ингибировал транскрипционную активность NF-kB при действии рекомбинантного ФНО-a и бактериального липополисахарида, а на модели ишемии/реперфузии сердца снижал площадь области инфаркта [93]. Исследования последних лет показывают, что основное кардио-протекторное действие фумаратов реализуется через активацию системы Keap1/Nrf2/ARE [16]. Следует отметить, что фумараты представляют собой физиологические метаболиты фумаровой кислоты, которая обнаружена в дымянке аптечной (Fumaria officinalis), лишайниках и исландском мхе (цетрарии) и применяется в качестве пищевой добавки (E297). Фумараты являются также интермедиатами в цикле Кребса и образуются при окислении сукцината ферментом сукци-натдегидрогеназой; в коже человека фумарат образуется под действием солнечного света.

С возрастом риск развития сердечно-сосудистых заболеваний возрастает, при этом во многих исследованиях показано усиление продукции АКМ в гладкомышечных клетках сосудов и кардиомиоцитах, одновременно уменьшается активность основных антиоксидантов (суперок-сиддисмутаз, каталазы, глутатиона) и ослабевает регулирующая роль Nrf2 [83]. Систематические физические нагрузки позволяют повысить уро-

вень внутриклеточных антиоксидантов и снизить деструктивный эффект окислительного стресса [55]. Предполагается, что умеренные физические нагрузки увеличивают продукцию в клетках миокарда АКМ, активирующих сигнальную систему Keap1/Nrf2/ARE, и, как следствие, усиливается антиоксидантная защита [99]. Наблюдается положительный эффект от применения диеты, обогащенной w-3 полиненасыщенными жирными кислотами, которые, окисляясь, образуют эндогенные индукторы Nrf2: гидропероксиды, альдегиды, нитрозированные жирные кислоты [11, 112]. Поэтому возможны и нефармакологические приемы активации Nrf2, направленные на создание оптимальной структуры и тренировку систем адаптации, в том числе Keap1/Nrf2/ARE.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования последних лет показывают перспективность применения непрямых антиок-сидантных воздействий на систему Keap1/Nrf2/ ARE при ССЗ. В чем же главное отличие нового направления от широкомасштабных исследований профилактического действия антиоксидант-ных витаминов, проведенных в конце прошлого столетия [4]? Исследование антиоксидантного и противовоспалительного действия витамина Е у животных убедительно показало, что оно реализуется независимо от сигнальной системы Keap1/ Nrf2/ARE [82]. Витамин С также на нее не влияет, более того, аскорбиновая кислота снижала индуцируемую ресвератролом экспрессию мРНК и белка гемоксигеназы-1 [135]. Хотя b-каротин способен активировать систему Keap1/Nrf2/ARE, его стимулирующее действие весьма невысоко [86]. Таким образом, предпринятые в конце прошлого столетия попытки профилактики ССЗ представляли собой прямые экзогенные антиоксидантные нагрузки и не оказывали прямого действия на гены, регулируемые Nrf2, и, соответственно, активность эндогенных антиоксидантных систем. Вместе с тем сегодня не ясно, к чему приведут длительные воздействия, мишенью которых служат внутриклеточные механизмы редокс-регуля-ции; ибо такие воздействия дают неоднозначные результаты, и у них постоянно открываются новые эффекты. Фактор транскрипции Nrf2 проявляет как про-, так и антиатерогенное действие [61]. Один из главных продуктов перекисного окисления липидов 4-гидрокси-2-ноненаль в концентрациях больше 20 мкМ оказывал цито-токсическое действие на кардиомиоциты, однако в низких концентрациях (5 мкМ) проявлял кар-диопротективный эффект за счет активации Nrf2 [148]. Недавно показано, что Nrf2 может оказы-

вать защитный эффект при ишемии/реперфузии миокарда посредством усиления синтеза разобщающего белка UCP3 (uncoupling protein 3) и, как следствие, снижения продукции АКМ в митохондриях [12]. Таким образом, вопрос применения индукторов системы Keap1/Nrf2/ARE при ССЗ требует дальнейших глубоких исследований.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 14-00-00551).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Ткачев В.О. Редокс-чувствительная сигнальная система Keap1/ Nrf2/ARE как фармакологическая мишень // Биохимия. 2013. 78. (1). 27-47.

2. ЗенковН.К., МеньщиковаЕ.Б., Шкурупий В.А. Механизмы активации макрофагов // Успехи соврем. биологии. 2007. 127. (3). 243-256.

3. Ланкин В.З., Тихазе А.К., БеленковЮ.Н. Сво-боднорадикальные процессы при заболеваниях сердечно-сосудистой системы // Кардиология. 2000. 40. (7). 48-61.

4. Ланкин В.З., Тихазе А.К., Беленков Ю.Н. Ан-тиоксиданты в комплексной терапии атеросклероза: pro et contra // Кардиология. 2004. (2). 72-81.

5. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксиданты и анти-оксиданты. М.: Слово, 2006. 556 с.

6. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Кандалинце-ва Н.В. Фенольные антиоксиданты в биологии и медицине. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2012. 496 с.

7. Ткачев В.О., Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К. Механизм работы сигнальной системы Nrf2/Keap1/ ARE // Биохимия. 2011. 76. (4). 502-519.

8. A service o.t.U.S.N.I.o.H. // www.clinicaltrials.

gov

9. Aggarwal B.B. Targeting inflammation-induced obesity and metabolic diseases by curcumin and other nutraceuticals // Annu. Rev. Nutr. 2010. 30. 173-199.

10. Akhlaghi M., Bandy B. Dietary broccoli sprouts protect against myocardial oxidative damage and cell death during ischemia-reperfusion // Plant. Foods Hum. Nutr. 2010. 65. 193-199.

11. Anderson E.J., Thayne K., Harris M. et al. Aldehyde stress and up-regulation of Nrf2-mediated antioxidant systems accompany functional adaptations in cardiac mitochondria from mice fed n-3 polyunsaturated fatty acids // Biochem. J. 2012. 441. 359-366.

12. Anedda A., Lopez-Bernardo E., Acosta-Ibor-ra B. et al. The transcription factor Nrf2 promotes survival by enhancing the expression of uncoupling protein 3 under conditions of oxidative stress // Free Radic. Biol. Med. 2013. 61. 395-407.

13. Ansell P.J., Lo S.C., Newton L.G. et al. Repression of cancer protective genes by 17b-estradiol: liganddependent interaction between human Nrf2 and estrogen receptor a // Mol. Cell. Endocrinol. 2005. 243. 27-34.

14. Appendino G., Belcaro G., Cornelli U. et al. Potential role of curcumin phytosome (Meriva) in controlling the evolution of diabetic microangiopathy. A pilot study // Panminerva Med. 2011. 53. 43-49.

15. Araujo J.A., Zhang M., Yin F. Heme oxyge-nase-1, oxidation, inflammation, and atherosclerosis // Front Pharmacol. 2012. 3. 119.

16. Ashrafian H., Czibik G., Bellahcene M. et al. Fumarate is cardioprotective via activation of the Nrf2 antioxidant pathway // Cell. Metab. 2012. 15. 361-371.

17. Bahadoran Z., Mirmiran P., Azizi F. Potential efficacy of broccoli sprouts as a unique supplement for management of type 2 diabetes and its complications // J. Med. Food. 2013. 16. 375-382.

18. Bai Y., Cui W., Xin Y. et al. Prevention by sulforaphane of diabetic cardiomyopathy is associated with up-regulation of Nrf2 expression and transcription activation // J. Mol. Cell. Cardiol. 2013. 57. 82-95.

19. Baird L., Dinkova-Kostova A.T. The cytopro-tective role of the Keap1-Nrf2 pathway // Arch. Toxicol. 2011. 85. 241-272.

20. Baljinnyam E., Hasebe N., Morihira M. et al. Oral pretreatment with ebselen enhances heat shock protein 72 expression and reduces myocardial infarct size // Hypertens Res. 2006. 29. 905-913.

21. Barbagallo I., Galvano F., Frigiola A. et al. Potential therapeutic effects of natural heme oxyge-nase-1 inducers in cardiovascular diseases // Antioxid Redox Signal. 2013. 18. 507-521.

22. Bayram B., Ozcelik B., Grimm S. et al. A diet rich in olive oil phenolics reduces oxidative stress in the heart of SAMP8 mice by induction of Nrf2-dependent gene expression // Rejuvenation Res. 2012. 15. 71-81.

23. Belcaro G., Cesarone M.R., Dugall M. et al. Efficacy and safety of Meriva(R), a curcumin-phosphatidylcholine complex, during extended administration in osteoarthritis patients // Altern. Med. Rev. 2010. 15. 337-344.

24. Ben-Dor A., Steiner M., Gheber L. et al. Caro-tenoids activate the antioxidant response element transcription system // Mol. Neurobiol. 2005. 4. 177-186.

25. Benavides G.A., Squadrito G.L., Mills R.W. et al. Hydrogen sulfide mediates the vasoactivity of garlic // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. 104. 17977-17982.

26. Boddupalli S., Mein J.R., Lakkanna S., James D.R. Induction of phase 2 antioxidant enzymes by broccoli sulforaphane: perspectives in maintaining the antioxidant activity of vitamins A, C, and E // Front. Genet. 2012. 3. 7.

27. Bohm V. Lycopene and heart health // Mol. Nutr. Food Res. 2012. 56. 296-303.

28. Brigelius-Flohe R., Flohe L. Basic principles and emerging concepts in the redox control of transcription factors // Antioxid. Redox Signal. 2011. 15. 2335-2381.

29. Bryan H.K., Olayanju A., Goldring C.E., Park B.K. The Nrf2 cell defence pathway: Keap1-dependent and -independent mechanisms of regulation // Biochem. Pharmacol. 2013. 85. 705-717.

30. Calvert J.W., Coetzee W.A., Lefer D.J. Novel insights into hydrogen sulfide-mediated cytoprotec-tion // Antioxid. Redox Signal. 2010. 12. 1203-1217.

31. Calvert J.W., Jha S., Gundewar S. et al. Hydrogen sulfide mediates cardioprotection through Nrf2 signaling // Circ. Res. 2009. 105. 365-374.

32. Chapple S.J., Siowand R.C., Mann G.E. Crosstalk between Nrf2 and the proteasome: therapeutic potential of Nrf2 inducers in vascular disease and aging // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2012. 44. 13151320.

33. Chen C., Yu R., Owuor E.D., Kong A.N. Activation of antioxidant-response element (ARE), mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and caspases by major green tea polyphenol components during cell survival and death // Arch. Pharm. Res. 2000. 23. 605-612.

34. Chen X.L., Dodd G., Kunsch C. Sulforaphane inhibits TNF-alpha-induced activation of p38 MAP kinase and VCAM-1 and MCP-1 expression in endothelial cells // Inflamm. Res. 2009. 58. 513-521.

35. Chew P., Yuen D.Y., Koh P. et al. Site-specific antiatherogenic effect of the antioxidant ebselen in the diabetic apolipoprotein E-deficient mouse // Arte-rioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2009. 29. 823-830.

36. Christiansen B., Bellostas Muguerza N., Petersen A.M. et al. Ingestion of broccoli sprouts does not improve endothelial function in humans with hypertension // PLoS One. 2010. 5. e12461.

37. Costa G., Francisco V., Lopes M.C. et al. Intracellular signaling pathways modulated by phenolic compounds: Application for new anti-inflammatory drugs discovery // Curr. Med. Chem. 2012. 19. 28762900.

38. Cuomo J., Appendino G., Dern A.S. et al. Comparative absorption of a standardized curcuminoid mixture and its lecithin formulation // J. Nat. Prod.

2011. 74. 664-669.

39. Deng C., Sun Z., Tong G. et al. a-Lipoic acid reduces infarct size and preserves cardiac function in rat myocardial ischemia/reperfusion injury through activation of PI3K/Akt/Nrf2 pathway // PLoS One. 2013. 8. e58371.

40. Di Tomo P., Canali R., Ciavardelli D. et al. beta-Carotene and lycopene affect endothelial response to TNF-alpha reducing nitro-oxidative stress and interaction with monocytes // Mol. Nutr. Food Res.

2012. 56. 217-227.

41. Dinkova-Kostova A.T., Fahey J.W., Talalay P. Chemical structures of inducers of nicotinamide

quinone oxidoreductase 1 (NQO1) // Meth. Enzymol. 2004. 382. 423-448.

42. Dinkova-Kostova A.T., Kostov R.V. Gluco-sinolates and isothiocyanates in health and disease // Trends Mol. Med. 2012. 18. 337-347.

43. Dinkova-Kostova A.T., Talalay P. Relation of structure of curcumin analogs to their potencies as inducers of Phase 2 detoxification enzymes // Carcinogenesis. 1999. 20. 911-914.

44. Donovan E.L., McCord J.M., Reuland D.J. et al. Phytochemical activation of Nrf2 protects human coronary artery endothelial cells against an oxidative challenge // Oxid. Med. Cell. Longev. 2012. 2012. 132931.

45. Eggler A.L., Gay K.A., Mesecar A.D. Molecular mechanisms of natural products in chemoprevention: induction of cytoprotective enzymes by Nrf2 // Mol. Nutr. Food Res. 2008. 52, Suppl. 1. P. S84-S94.

46. Elbarbry F., Elrody N. Potential health benefits of sulforaphane: A review of the experimental, clinical and epidemiological evidences and underlying mechanisms // J. Med. Plant Res. 2011. 5. 473-484.

47. Elkayam A., Peleg E., Grossman E. et al. Effects of allicin on cardiovascular risk factors in spontaneously hypertensive rats // Isr. Med. Assoc. J. 2013. 15. 170-173.

48. Erlank H., Elmann A., Kohen R., Kanner J. Polyphenols activate Nrf2 in astrocytes via H2O2, semi-quinones, and quinones // Free Radic. Biol. Med. 2011. 51. 2319-2327.

49. Estruch R., Ros E., Salas-Salvado J. et al. Primary prevention of cardiovascular disease with a Mediterranean diet // New Engl. J. Med. 2013. 368. 1279-1290.

50. Evans P.C. The influence of sulforaphane on vascular health and its relevance to nutritional approaches to prevent cardiovascular disease // EPMA J. 2011. 2. 9-14.

51. Froyen E.B., Reeves J.L., Mitchell A.E., Steinberg F.M. Regulation of phase II enzymes by genistein and daidzein in male and female Swiss Webster mice // J. Med. Food. 2009. 12. 1227-1237.

52. Froyen E.B., Steinberg F.M. Soy isoflavones increase quinone reductase in hepa-1c1c7 cells via estrogen receptor beta and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 binding to the antioxidant response element // J. Nutr. Biochem. 2011. 22. 843-848.

53. Fujisawa H., Suma K., Origuchi K. et al. Biological and chemical stability of garlic-derived allicin // J. Agric. Food Chem. 2008. 56. 4229-4235.

54. Giudice A., Arra C., Turco M.C. Review of molecular mechanisms involved in the activation of the Nrf2-ARE signaling pathway by chemopreventive agents // Methods Mol. Biol. 2010. 647. 37-74.

55. Gounder S.S., Kannan S., Devadoss D. et al. Impaired transcriptional activity of Nrf2 in age-related myocardial oxidative stress is reversible by moderate exercise training // PLoS One. 2012. 7. e45697.

56. Grynkiewicz G., Slifirski P. Curcumin and cur-cuminoids in quest for medicinal status // Acta Bio-chim. Pol. 2012. 59. 201-212.

57. Han S.G., Han S.S., Toborek M., Hennig B. EGCG protects endothelial cells against PCB 126-induced inflammation through inhibition of AhR and induction of Nrf2-regulated genes // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012. 261. 181-188.

58. Hasko G., Pacher P. Endothelial Nrf2 activation: a new target for resveratrol? // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010. 299. H10-H12.

59. He X., Ma Q. NRF2 cysteine residues are critical for oxidant/electrophile-sensing, Kelch-like ECH-associated protein-1-dependent ubiquitination-proteasomal degradation, and transcription activation // Mol. Pharmacol. 2009. 76. 1265-1278.

60. Heiss E.H., Schachner D., Werner E.R., Dirsch V.M. Active NF-E2-related factor (Nrf2) contributes to keep endothelial NO synthase (eNOS) in the coupled state: role of reactive oxygen species (ROS), eNOS, and heme oxygenase (HO-1) levels // J. Biol. Chem. 2009. 284. 31579-31586.

61. Howden R. Nrf2 and cardiovascular defense // Oxid. Med. Cell Longev. 2013. 2013. 104308.

62. Hu C., Eggler A.L., Mesecar A.D., van Bree-men R.B. Modification of Keap1 cysteine residues by sulforaphane // Chem. Res. Toxicol. 2011. 24. 515521.

63. Huang C.S., Lin A.H., Liu C.T. et al. Isothio-cyanates protect against oxidized LDL-induced endo-thelial dysfunction by upregulating Nrf2-dependent antioxidation and suppressing NFkB activation // Mol. Nutr. Food Res. 2013. 57. (11). 1918-1930.

64. Hung H.C., Joshipura K.J., Jiang R. et al. Fruit and vegetable intake and risk of major chronic disease // J. Natl. Cancer Inst. 2004. 96. 1577-1584.

65. Hybertson B.M., Gao B., Bose S.K., McCordJ.M. Oxidative stress in health and disease: the therapeutic potential of Nrf2 activation // Mol. Aspects Med. 2011. 32. 234-246.

66. Ichikawa T., Li J., Meyer C.J. et al. Dihydro-CDDO-trifluoroethyl amide (dh404), a novel Nrf2 activator, suppresses oxidative stress in cardiomyocy-tes // PLoS One. 2009. 4. e8391.

67. Ito Y., KurataM., Suzuki K. et al. Cardiovascular disease mortality and serum carotenoid levels: a Japanese population-based follow-up study // J. Epidemiol. 2006. 16. 154-160.

68. Jiang J., Mo Z.C., Yin K. et al. Epigallocatechin-3-gallate prevents TNF-a-induced NF-kB activation thereby upregulating ABCA1 via the Nrf2/Keap1 pathway in macrophage foam cells // Int. J. Mol. Med. 2012. 29. 946-956.

69. Joddar B., Reen R.K., Firstenberg M.S. et al. Protandim attenuates intimal hyperplasia in human saphenous veins cultured ex vivo via a catalase-dependent pathway // Free Radic. Biol. Med. 2011. 50. 700-709.

70. Juge N., Mithen R.F., TrakaM. Molecular basis for chemoprevention by sulforaphane: a comprehensive review // Cell. Mol. Life Sci. 2007. 64. 1105-1127.

71. Kadl A., Meher A.K., Sharma P.R. et al. Identification of a novel macrophage phenotype that develops in response to atherogenic phospholipids via Nrf2 // Circ. Res. 2010. 107. 737-746.

72. Kaspar J.W., Niture S.K., Jaiswal A.K. Anti-oxidant-induced INrf2 (Keap1) tyrosine 85 phospho-rylation controls the nuclear export and degradation of the INrf2-Cul3-Rbx1 complex to allow normal Nrf2 activation and repression // J. Cell. Sci. 2012. 125. 1027-1038.

73. Katanasaka Y., Sunagawa Y., Hasegawa K., Morimoto T. Application of curcumin to heart failure therapy by targeting transcriptional pathway in cardio-myocytes // Biol. Pharm. Bull. 2013. 36. 13-17.

74. Keum Y.S. Regulation of the Keap1/Nrf2 system by chemopreventive sulforaphane: implications of posttranslational modifications // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2011. 1229. 184-189.

75. Koenitzer J.R., Freeman B.A. Redox signaling in inflammation: interactions of endogenous electro-philes and mitochondria in cardiovascular disease // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2010. 1203. 45-52.

76. Koh K.K., Oh P.C., Quon M.J. Does reversal of oxidative stress and inflammation provide vascular protection? // Cardiovascular Research. 2009. 81. 649659.

77. Kweon M.H., Adhami V.M., Lee J.S., Mukh-tar H. Constitutive overexpression of Nrf2-dependent heme oxygenase-1 in A549 cells contributes to resistance to apoptosis induced by epigallocatechin 3-gallate // J. Biol. Chem. 2006. 281. 33761-33772.

78. La Marca M., Beffy P., Della Croce C. et al. Structural influence of isothiocyanates on expression of cytochrome P450, phase II enzymes, and activation of Nrf2 in primary rat hepatocytes // Food Chem Toxicol. 2012.50. 2822-2830.

79. Lee J.M., Anderson P.C., Padgitt J.K. et al. Nrf2, not the estrogen receptor, mediates catechol estrogen-induced activation of the antioxidant responsive element // Biochim. Biophys. Acta. 2003. 1629. 92-101.

80. Lee Y.J., Lee S.H. Sulforaphane induces anti-oxidative and antiproliferative responses by generating reactive oxygen species in human bronchial epithelial BEAS-2B cells // J. Korean Med. Sci. 2011. 26. 14741482.

81. Li B., Liu S., Miao L., Cai L. Prevention of diabetic complications by activation of Nrf2: diabetic cardiomyopathy and nephropathy // Exp. Diabetes Res. 2012. 2012. 216512.

82. Li G., Lee M.J., Liu A.B. et al. The antioxidant and anti-inflammatory activities of tocopherols are independent of Nrf2 in mice // Free Radic. Biol. Med. 2012.52.1151-1158.

83. Li M., Fukagawa N.K. Age-related changes in redox signaling and VSMC function // Antioxid. Redox Signal. 2010. 12. 641-655.

84. Li X.H., Li C.Y., Xiang Z.G. et al. Allicin ameliorates cardiac hypertrophy and fibrosis through enhancing of Nrf2 antioxidant signaling pathways // Cardiovasc. Drugs Ther. 2012. 26. 457-465.

85. Liby K., Hock T., Yore M.M. et al. The synthetic triterpenoids, CDDO and CDDO-imidazolide, are potent inducers of heme oxygenase-1 and Nrf2/ARE signaling // Cancer Res. 2005. 65. 4789-4798.

86. Linnewiel K., Ernst H., Caris-Veyrat C. et al. Structure activity relationship of carotenoid derivatives in activation of the electrophile/antioxidant response element transcription system // Free Radic. Biol. Med. 2009. 47. 659-667.

87. Lu Q., Tang S.L., Liu X.Y. et al. Tertiary-butylhydroquinone upregulates expression of ATP-binding cassette transporter A1 via nuclear factor E2-related factor 2/heme oxygenase-1 signaling in THP-1 macrophage-derived foam cells // Circ. J. 2013. 77. (9). 2399-2408.

88. Magesh S., Chen Y., Hu L. Small molecule modulators of Keap1-Nrf2-ARE pathway as potential preventive and therapeutic agents // Med. Res. Rev. 2012. 32. 687-726.

89. Mann G.E., Bonacasa B., Ishii T., Siow R.C. Targeting the redox sensitive Nrf2-Keap1 defense pathway in cardiovascular disease: protection afforded by dietary isoflavones // Curr. Opin. Pharmacol. 2009. 9. 139-145.

90. Mann G.E., Rowlands D.J., Li F.Y. et al. Activation of endothelial nitric oxide synthase by dietary isoflavones: role of NO in Nrf2-mediated antioxidant gene expression // Cardiovascular Research. 2007. 75. 261-274.

91. Markovitch D., Tyrrell R.M., Tauler P. et al. Lycopene supplementation (passata sauce) reduces apoptosis but does not affect oxidant-responsive heme oxygenase-1 in human lymphocytes // Nutrition. 2009. 25.668-675.

92. Martelli A., Testai L., Marino A. et al. Hydrogen sulphide: biopharmacological roles in the cardiovascular system and pharmaceutical perspectives // Curr. Med. Chem. 2012. 19. 3325-3336.

93. Meili-Butz S., Niermann T., Fasler-Kan E. et al. Dimethyl fumarate, a small molecule drug for psoriasis, inhibits Nuclear Factor-kappaB and reduces myocardial infarct size in rats // Eur. J. Pharmacol. 2008.586. 251-258.

94. Messina M. A brief historical overview of the past two decades of soy and isoflavone research // J. Nutr. 2010. 140. 1350S-1354S.

95. Milenkovic M., Arsenovic-Ranin N., Vucice-vic D. et al. Beneficial effects of dimethyl fumarate on experimental autoimmune myocarditis // Arch. Med. Res. 2008. 39. 639-646.

96. Morimoto T., Sunagawa Y., FujitaM., Hasega-wa K. Novel heart failure therapy targeting transcrip-tional pathway in cardiomyocytes by a natural compound, curcumin // Circ. J. 2010. 74. 1059-1066.

97. Mukherjee S., Gangopadhyay H., Das D.K. Broccoli: a unique vegetable that protects mammalian hearts through the redox cycling of the thioredoxin superfamily // J. Agric. Food Chem. 2008. 56. 609-617.

98. Müller L., Fröhlich K., Böhm V. Comparative antioxidant activities of carotenoids measured by ferric reducing antioxidant power (FRAP), ABTS bleaching assay (aTEAC), DPPH assay and peroxyl radical scavenging assay // Food Chem. 2011. 129. 139-148.

99. Muthusamy V.R., Kannan S., Sadhaasivam K. et al. Acute exercise stress activates Nrf2/ARE signaling and promotes antioxidant mechanisms in the myocardium // Free Radic. Biol. Med. 2012. 52. 366-376.

100. Myung S.K., Ju W., Cho B. et al. Efficacy of vitamin and antioxidant supplements in prevention of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials // Br. Med. J. 2013. 346. f10.

101. Na H.K., Surh Y.J. Modulation of Nrf2-mediated antioxidant and detoxifying enzyme induction by the green tea polyphenol EGCG // Food Chem. Toxicol. 2008. 46. 1271-1278.

102. Nigro P., Abe J., Berk B.C. Flow shear stress and atherosclerosis: a matter of site specificity // Antioxid Redox Signal. 2011. 15. 1405-1414.

103. Niture S.K., Jaiswal A.K. INrf2 (Keap1) targets Bcl-2 degradation and controls cellular apopto-sis // Cell Death Differ. 2011. 18. 439-451.

104. Papadopoulou A., D'Souza M., Kappos L., Yaldizli O. Dimethyl fumarate for multiple sclerosis // Expert Opin. Investig. Drugs. 2010. 19. 1603-1612.

105. Predmore B.L., Kondo K., Bhushan S. et al. The polysulfide diallyl trisulfide protects the ischemic myocardium by preservation of endogenous hydrogen sulfide and increasing nitric oxide bioavailability // Am J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2012. 302. P. H2410-H2418.

106. Rada P., Rojo A.I., Chowdhry S. et al. SCF/ß-TrCP promotes glycogen synthase kinase 3-dependent degradation of the Nrf2 transcription factor in a Keap1-independent manner // Mol. Cell. Biol. 2011. 31. 11211133.

107. Rafehi H., Ververis K., Karagiannis T.C. Mechanisms of action of phenolic compounds in olive // J. Diet. Suppl. 2012. 9. 96-109.

108. Ray P.D., Huang B.W., Tsuji Y. Reactive oxygen species (ROS) homeostasis and redox regulation in cellular signaling // Cell. Signal. 2012. 24. 981-990.

109. Ren J., Fan C., Chen N. et al. Resveratrol pretreatment attenuates cerebral ischemic injury by upregulating expression of transcription factor Nrf2 and HO-1 in rats // Neurochem. Res. 2011. 36. 23522362.

110. Reuland D.J., Khademi S., Castle C.J. et al. Upregulation of phase II enzymes through phyto-chemical activation of Nrf2 protects cardiomyocytes against oxidant stress // Free Radic. Biol. Med. 2013. 56. 102-111.

111. Rochette L., Ghibu S., Richard C. et al. Direct and indirect antioxidant properties of a-lipoic acid and therapeutic potential // Mol. Nutr. Food Res. 2013. 57. 114-125.

112. Rodrigo R., Prieto J.C., Castillo R. Cardioprotection against ischaemia/reperfusion by vitamins C and E plus n-3 fatty acids: molecular mechanisms and potential clinical applications // Clin. Sci. 2013. 124. 1-15.

113. Ruotsalainen A.K., Inkala M., Partanen M.E. et al. The absence of macrophage Nrf2 promotes early atherogenesis // Cardiovasc. Res. 2013. 98. 107115.

114. Sakurai T., Kanayama M., Shibata T. et al. Ebselen, a seleno-organic antioxidant, as an electrophi-le // Chem. Res. Toxicol. 2006. 19. 1196-1204.

115. Sanmartin C., Plano D., Font M., Palop J.A. Kinase regulation by sulfur and selenium containing compounds // Curr. Cancer Drug Targets. 2011. 11. 496-523.

116. Sawada H., Saito Y., Noguchi N. Enhanced CD36 expression changes the role of Nrf2 activation from anti-atherogenic to pro-atherogenic in apoE-deficient mice // Atherosclerosis. 2012. 225. 83-90.

117. Scapagnini G., Sonya V., Nader A.G. et al. Modulation of Nrf2/ARE pathway by food polyphenols: A nutritional neuroprotective strategy for cognitive and neurodegenerative disorders // Mol. Neurobiol. 2011. 44. 192-201.

118. Shay K.P., Michels A.J., Li W. et al. Cap-independent Nrf2 translation is part of a lipoic acid-stimulated detoxification stress response // Biochim. Biophys. Acta. 2012. 1823. 1102-1109.

119. Shay K.P., Moreau R.F., Smith E.J. et al. Alpha-lipoic acid as a dietary supplement: molecular mechanisms and therapeutic potential // Biochim. Biophys. Acta. 2009. 1790. 1149-1160.

120. Shehzad A., Lee Y.S. Molecular mechanisms of curcumin action: signal transduction // Biofactors. 2013. 39. 27-36.

121. SiowR.C., Mann G.E. Dietary isoflavones and vascular protection: activation of cellular antioxidant defenses by SERMs or hormesis? // Mol. Aspects Med. 2010. 31. 468-477.

122. Smith S.M., Min J., Ganesh T. et al. Ebselen and congeners inhibit NADPH oxidase 2-dependent superoxide generation by interrupting the binding of regulatory subunits // Chem. Biol. 2012. 19. 752-763.

123. Srivastava G., Mehta J.L. Currying the heart: curcumin and cardioprotection // J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 2009. 14. 22-27.

124. Stangl V., Dreger H., Stangl K., Lorenz M. Molecular targets of tea polyphenols in the

cardiovascular system // Cardiovascular Research. 2007. 73. 348-358.

125. Sun Z., Huang Z., Zhang D.D. Phosphorylation of Nrf2 at multiple sites by MAP kinases has a limited contribution in modulating the Nrf2-dependent antioxidant response // PLoS One. 2009. 4. e6588.

126. Sussan T.E., Jun J., Thimmulappa R. et al. Disruption of Nrf2, a key inducer of antioxidant defenses, attenuates ApoE-mediated atherosclerosis in mice // PLoS ONE. 2008. 3. e3791.

127. Takaya K., Suzuki T., Motohashi H. et al. Validation of the multiple sensor mechanism of the Keap1-Nrf2 system // Free Radic. Biol. Med. 2012. 53. 817-827.

128. Taverne Y.J.H.J., Bogers A.J.J.C., Dunc-ker D.J., Merkus D. Reactive oxygen species and the cardiovascular system // Oxid. Med. Cell. Longev. 2013. 2013. 862423.

129. Thimmulappa R.K., Fuchs R.J., Malhotra D. et al. Preclinical evaluation of targeting the Nrf2 pathway by triterpenoids (CDDO-Im and CDDO-Me) for protection from LPS-induced inflammatory response and reactive oxygen species in human peripheral blood mononuclear cells and neutrophils // Antioxid. Redox Signal. 2007. 9. 1963-1970.

130. Tinkel J., Hassanain H., Khouri S.J. Cardiovascular antioxidant therapy: a review of supplements, pharmacotherapies, and mechanisms // Cardiol. Rev. 2012. 20. 77-83.

131. Turan B., Tuncay E., Vassort G. Resveratrol and diabetic cardiac function: focus on recent in vitro and in vivo studies // J. Bioenerg. Biomembr. 2012. 44. 281-296.

132. Ungvari Z., Bagi Z., Feher A. et al. Resve-ratrol confers endothelial protection via activation of theantioxidant transcription factor Nrf2 // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2010. 299. H18-24.

133. Velmurugan K., Alam J., McCord J.M., Puga-zhenthi S. Synergistic induction of heme oxygenase-1 by the components of the antioxidant supplement Pro-tandim // Free Radic. Biol. Med. 2009. 46. 430-440.

134. Vivekananthan D.P., Penn M.S., Sapp S.K. et al. Use of antioxidant vitamins for the prevention of cardiovascular disease: meta-analysis of randomised trials // Lancet. 2003. 361. 2017-2023.

135. Wagner A.E., Boesch-Saadatmandi C., Breck-woldt D. et al. Ascorbic acid partly antagonizes resveratrol mediated heme oxygenase-1 but not para-oxonase-1 induction in cultured hepatocytes - role of the redox-regulated transcription factor Nrf2 // BMC Complement Altern. Med. 2011. 11. 1.

136. Waterman E., Lockwood B. Active components and clinical applications of olive oil // Altern. Med. Rev. 2007. 12. 331-342.

137. Wongcharoen W., Phrommintikul A. The protective role of curcumin in cardiovascular diseases // Int. J. Cardiol. 2009. 133. 145-151.

138. Wu C.C., Hsu M.C., Hsieh C.W. et al. Upre-gulation of heme oxygenase-1 by epigallocatechin-

3-gallate via the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt and ERK pathways // Life Sci. 2006. 78. 2889-2897.

139. Wu L., Noyan Ashraf M.H., Facci M. et al. Dietary approach to attenuate oxidative stress, hypertension, and inflammation in the cardiovascular system // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. 101. 70947099.

140. Xing Y., Niu T., Wang W. et al. Triterpenoid dihydro-CDDO-trifluoroethyl amide protects against maladaptive cardiac remodeling and dysfunction in mice: a critical role of Nrf2 // PLoS One. 2012. 7. e44899.

141. Xue M., Qian Q., Adaikalakoteswari A. et al. Activation of NF-E2-related factor-2 reverses biochemical dysfunction of endothelial cells induced by hyperglycemia linked to vascular disease // Diabetes. 2008. 57. 2809-2817.

142. Yu J., Zhao Y., Li B. et al. 17ß-estradiol regulates the expression of antioxidant enzymes in myocardial cells by increasing Nrf2 translocation // J. Biochem. Mol. Toxicol. 2012. 26. 264-269.

143. Yu W., Wu J., Cai F. et al. Curcumin alleviates diabetic cardiomyopathy in experimental diabetic rats // PLoS One. 2012. 7. e52013.

144. Yu Z.W., Li D., Ling W.H., Jin T.R. Role of nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 in metabolic homeostasis and insulin action: A novel opportunity for diabetes treatment? // World J. Diabetes. 2012. 3. 19-28.

145. Yuan H.Y., Kuang S.Y., Zheng X. et al. Cur-cumin inhibits cellular cholesterol accumulation by regulating SREBP-1/caveolin-1 signaling pathway in vascular smooth muscle cells // Acta Pharmacol. Sin. 2008. 29. 555-563.

146. Zghonda N., Yoshida S., ArakiM. et al. Greater effectiveness of epsilon-viniferin in red wine than its monomer resveratrol for inhibiting vascular smooth muscle cell proliferation and migration // Biosci. Bio-technol. Biochem. 2011. 75. 1259-1267.

147. Zhang Y., Munday R. Dithiolethiones for cancer chemoprevention: where do we stand? // Mol. Cancer Ther. 2008. 7. 3470-3479.

148. Zhang Y., Sano M., Shinmura K. et al.

4-hydroxy-2-nonenal protects against cardiac ischemia-reperfusion injury via the Nrf2-dependent pathway // J. Mol. Cell. Cardiol. 2010. 49. 576-586.

149. Zingg J.M., Hasan S.T., Cowan D. et al. Regulatory effects of curcumin on lipid accumulation in monocytes/macrophages // J. Cell. Biochem. 2012. 113. 833-840.

150. Zrelli H., Matsuoka M., Kitazaki S. et al. Hydroxytyrosol induces proliferation and cytoprotection against oxidative injury in vascular endothelial cells: role of Nrf2 activation and HO-1 induction // J. Agric. Food Chem. 2011. 59. 4473-4482.

Keap1/Nrf2/ARE REDOX-SENSITIVE SYSTEM AS A PHAGMACOLOGICAL TARGET IN CARDIOVASCULAR DISEASES

Nikolay Konstantinovich ZENKOV1, Arkadiy Rostislavovich KOLPAKOV23, Elena Bronislavovna MENSHCHIKOVA1

1 Research Institute of Experimental and Clinical Medicine 630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

2 Research Institute of Biochemistry 630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

3 Novosibirsk State Medical University of Minzdrav of Russia 630091, Novosibirsk, Krasnyi av., 52

Attempts to prevent cardiovascular diseases by means of antioxidant vitamins have generally been unsuccessful. This has led to the emergence of a new trend: influence on Keap1/Nrf2/ARE redox-sensitive signaling system, which regulates the intracellular levels of endogenous intracellular antioxidants. The positive impact of the transcription factor Nrf2 inducers in cardiovascular diseases is well evidenced, but many questions of their prophylactic use remain. The analysis of the prospects of the use of different classes of Keap1/Nrf2/ARE system pharmacological inducers in cardiovascular diseases has been performed.

Key words: redox-regulation, Keap1/Nrf2/ARE signal system, cardiovascular diseases.

Zenkov N.K. - doctor of biological sciences, leading researcher, e-mail: [email protected] Kolpakov A.R. - doctor of medical sciences, professor, [email protected]

Menshchikova E.B. - doctor of medical sciences, head of the laboratory, e-mail: [email protected]