Редокс-реабілітація серця: потенціал кондиціонованого середовища стовбурових клітин у подоланні метаболічної дезорганізації, індукованої целекоксибом

ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 1 I International scientific and practical online conference "modern achievements of experimental, clinical, environmental biochemistry and molecular biology" (March 07, 2024, Kharkiv, Ukraine) ЗБІРНИК публікацій IІ Міжнародної науково-практичної online конференції «СУЧАСНІ ДОСЯГНЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ, КЛІНІЧНОЇ, ЕКОЛОГІЧНОЇ БІОХІМІЇ ТА МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ» BOOK of publications of IІ International scientific and practical online conference "MODERN ACHIEVEMENTS OF EXPERIMENTAL, CLINICAL, ENVIRONMENTAL BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY" 07 листопада 2025 р. м. Харків, Україна November 07, 2025 Kharkiv, Ukraine МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА КЛІНІЧНОЇ ЛАБОРАТОРНОЇ ДІАГНОСТИКИ, МІКРОБІОЛОГІЇ ТА БІОЛОГІЧНОЇ ХІМІЇ MINISTRY OF HEALTH OF UKRAINE NATIONAL UNIVERSITY OF PHARMACY DEPARTMENT OF CLINICAL LABORATORY DIAGNOSTICS, MICROBIOLOGY AND BIOLOGICAL CHEMISTRY ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 2 УДК 615.1 ББК 52.8 А 43 ЕЛЕКТРОННЕ ВИДАННЯ Редакційна колегія: проф. Олександр КУХТЕНКО, проф. Наталя ПОЛОВКО, проф. Віра КРАВЧЕНКО, проф. Нодар СУЛАШВІЛІ, проф. Юлія РАЗУМIЄНЕ, доц. Ігор СЕНЮК, доц. Олена ЩЕРБАК. Укладачі: проф. Віра КРАВЧЕНКО, доц. Ігор СЕНЮК, доц. Олена ЩЕРБАК. Сучасні досягнення експериментальної, клінічної, екологічної біохімії та молекулярної біології: збірник публікацій II Міжнародної науковопрактичної online конференції (м. Харків, 07 листопада 2025 р.). – Х. : НФаУ, 2025. – 539 с. Конференція внесена до реєстру з’їздів, конгресів, симпозіумів та науковопрактичних конференцій, які заплановані у 2023 році, реєстраційне посвідчення УкрІНТЕІ № 851 від 26.12.2024 року. Дане видання представлене збірником матеріалів науково-практичної конференції, в якому наведені сучасні та актуальні питання розвитку експериментальної та клінічної біохімії. Метою заходу стало презентування результатів експериментальних досліджень науковців, які спрямовані до поглибленого вивчення клітинних та молекулярних механізмів розвитку поширених патологічних станів та їх фармакокорекцію. Автори у своїх роботах приділили увагу щодо вивчення біохімічних механізмів дії біологічно активних сполук та лікарських засобів, тим самим висвітлюючи актуальні питання медичної та фармацевтичної біохімії. Науковий захід популяризує сучасні експериментальні дослідження, які розкривають біохімічні процеси у функціонуванні організму людини та у розкритті патогенетичних аспектів діагностики, лікування і профілактики захворювань. Видання розраховане для широкого кола науковців та практичних фахівців у галузі знань «Охорона здоров’я», а також для усіх охочих, які зацікавлені у розвитку експериментальних наукових проєктів. УДК 615 ББК 52.8 © Національний фармацевтичний університет, 2025р. ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 3 UDC 615.1 BBK 52.8 А 43 ELECTRONIC PUBLISHING Editorial board: prof. Oleksandr KUKHTENKO, prof. Natalia POLOVKO, prof. Vira KRAVCHENKO, prof. Nodar SULASHVILI, prof. Julija RAZUMIENE, ass. prof. Igor SENIUK, ass. prof. Olena SHCHERBAK. Redactors: prof. Vira KRAVCHENKO, ass. prof. Igor SENIUK, ass. prof. Olena SHCHERBAK. Modern achievements of experimental, clinical, environmental biochemistry and molecular biology: book of publications of IІ International scientific and practical online conference (Kharkiv, November 07 2025). – Kh. : NUPh, 2025. – 539 p. The conference is included in the register of congresses, symposia and scientificpractical conferences planned for 2023, registration certificate UkrINTEI No 851, dated 26.12.2024. This publication represents the collection of scientific and practical conference materials relating the modern and topical issues of experimental and clinical biochemistry. The purpose of the event is to present the results of scientists` experimental studies, which are aimed at in-depth study of cellular and molecular mechanisms of common pathological conditions development, and their pharmacocorrection. In the scientific works, the authors paid attention to investigation of biologically active compounds biochemical mechanisms and medications action, thereby covering current issues of medical and pharmaceutical biochemistry. The scientific event promotes modern experimental research that helps to understand the biochemical processes in the human body, as well as to assist in the diagnostics, treatment and prophylaxis of diseases. The publication is designed for a wide range of scientists and practitioners in the field of knowledge “Public Health”, as well as for all those who are interested in the development of experimental research projects. UDC 615 BBK 52.8 © National University of Pharmacy, 2025 ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 387 https://phc.org.ua/monitoring-i-statistika/protimikrobna-rezistentnist/rezultatiposilenogo-epidnaglyadu-za-protimikrobnoyu-rezistentnistyu-mikroorganizmiv-schosprichinyuyut-gniyno-zapalni-infekcii-ran-u-poranenikh-vnaslidok-boyovikh-diy-za2023-2024-rr. 13. The WHO AWaRe (Access, Watch, Reserve) antibiotic book. Geneva: World Health Organization; 2022. https://aware.essentialmeds.org/groups 14. WHO Medically Important Antimicrobials List for Human Medicine WHO publishes the WHO Medically Important Antimicrobials List for Human Medicine 15. WHO Model List of Essential Medicines - 24rd list, 2025. The selection and use of essential medicines, 2025: WHO Model List of Essential Medicines, 24th list. Geneva: World Health Organization; 2025. https://doi.org/10.2471/B09474. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/B09474 РЕДОКС-РЕАБІЛІТАЦІЯ СЕРЦЯ: ПОТЕНЦІАЛ КОНДИЦІОНОВАНОГО СЕРЕДОВИЩА СТОВБУРОВИХ КЛІТИН У ПОДОЛАННІ МЕТАБОЛІЧНОЇ ДЕЗОРГАНІЗАЦІЇ, ІНДУКОВАНОЇ ЦЕЛЕКОКСИБОМ Дробнер І.Г.1, Гладких Ф.В.1,2, Лядова Т.І.1, Матвєєнко М.С.1 1Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України, Харків, Україна 2ДУ «Інститут медичної радіології та онкології ім. C. П. Григор’єва Національної академії медичних наук України», Харків, Україна [email protected] Анотація. Метою дослідження було експериментально оцінити метаболічні наслідки тривалого введення целекоксибу для міокарда та порівняти коригувальну ефективність карведилолу та кондиціонованого середовища мезенхімальних стовбурових клітин. На моделі хронічної кардіоміопатії у щурівсамців (4 групи по 7 тварин), індукованої целекоксибом (100 мг/кг, внутрішньошлунково, 14 днів) виявлено накопичення лактату до 5,0 [4,9; 5,4] мкмоль/г проти 2,7 [2,7; 3,3] мкмоль/г в інтактних (p<0,001; +85,2%), зниження пірувату до 0,20 [0,15; 0,25] мкмоль/г (p=0,002; −60,0%) і підвищення співвідношення лактат/піруват до 25,0 [17,9; 37,0] (p<0,001; +363,0%). Карведилол (30 мг/кг) частково відновлював показники: лактат 3,3 [3,0; 3,5] мкмоль/г (p<0,01; −34,0%), співвідношення 12,0 [9,8; 15,5] (p=0,018), без достовірного підвищення пірувату (0,30 [0,20; 0,30] мкмоль/г; p=0,2). Кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин забезпечувало найповнішу корекцію: лактат 2,8 [2,5; 3,1] мкмоль/г (p<0,001; −44,0%), піруват ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 388 0,40 [0,35; 0,45] мкмоль/г (p=0,01; +100,0%), співвідношення 7,0 [5,3; 9,5] (p=0,001; −72,0%; проти карведилолу p=0,015). Отримані дані підтверджують провідну роль метаболічної дисфункції у кардіотоксичності целекоксибу та перевагу біотехнологічної корекції над стандартною фармакотерапією. Ключові слова: целекоксиб, кардіотоксичність, мітохондріальна дисфункція, оксидативний стрес, лактат, піруват, співвідношення лактат/піруват, карведилол, кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин, міокард. Вступ. Селективні інгібітори циклооксигенази-2, до яких належить целекоксиб, широко використовуються у клінічній практиці для лікування запальних і дегенеративних захворювань, зокрема остеоартрозу та ревматоїдного артриту. Їхня популярність пояснюється сприятливим гастроінтестинальним профілем, проте численні дослідження останніх років виявили суттєвий ризик розвитку серцево-судинних ускладнень при тривалому застосуванні цих препаратів. Кардіотоксичність целекоксибу пов’язують не лише з його судинними ефектами, а й із глибинними метаболічними порушеннями в міокарді, які проявляються зниженням активності мітохондріальних ферментів, посиленням утворення активних форм кисню та розвитком енергетичної недостатності серця [1, 2]. Доведено, що целекоксиб безпосередньо пригнічує активність комплексу IV дихального ланцюга мітохондрій, що порушує кінцеву ланку окисного фосфорилювання й знижує синтез аденозинтрифосфату. Унаслідок цього в кардіоміоцитах накопичується лактат і знижується рівень пірувату, що свідчить про переорієнтацію енергетичного метаболізму на анаеробний шлях і розвиток тканинної гіпоксії [1]. Паралельно посилюється утворення активних форм кисню, що ініціюють ліпопероксидацію, ушкодження білкових структур та підвищення проникності мітохондріальних мембран. Такий «порочний цикл» призводить до втрати потенціалу внутрішньої мембрани, відкриття пор мітохондріальної проникності та активації апоптозу кардіоміоцитів. Дослідження Salimi A. та співавт. показало, що галова кислота може інгібувати цей процес, зменшуючи перехід проникності мембран і стабілізуючи електрохімічний градієнт, що підтверджує ключову роль мітохондріального механізму токсичності целекоксибу [2]. Крім прямого впливу на мітохондрії, целекоксиб знижує експресію генів антиоксидантних ферментів (супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази) та порушує кальцієвий гомеостаз у серцевій тканині. Це сприяє розвитку оксидативного стресу, зниженню скоротливої функції серця й ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 389 формуванню ознак міокардіальної дистрофії. Дослідження Azizian S. та співавт. (2024) продемонструвало, що вітамін D значно зменшує тяжкість кардіотоксичності целекоксибу на тлі серцевої недостатності, спричиненої доксорубіцином, шляхом активації антиоксидантного захисту та нормалізації мітохондріальної функції [3]. Це доводить, що антиоксидантна модуляція може бути ефективною стратегією профілактики токсичних ефектів коксибів. Попри наявність численних спостережень, більшість досліджень стосуються гострих моделей інтоксикації або комбінованих впливів, тоді як патогенез хронічної кардіоміопатії, індукованої целекоксибом, вивчено недостатньо. Невирішеними залишаються питання, які саме ланки енергетичного обміну найбільш уражаються при тривалому надходженні препарату, та чи можна ефективно запобігти цим змінам за допомогою сучасних фармакологічних чи біотехнологічних засобів. Особливий інтерес викликає дослідження концентрацій лактату й пірувату, а також співвідношення лактат/піруват – чутливого інтегрального маркера балансу між аеробними та анаеробними шляхами утворення енергії. Підвищення цього показника є свідченням редокс-зсуву в бік відновлення, що характерно для гіпоксичних і токсичних станів міокарда. Серед фармакологічних засобів, здатних впливати на метаболічні порушення, найбільш перспективним є карведилол – β-адреноблокатор із антиоксидантними та мембраностабілізуючими властивостями. Його кардіопротекторну ефективність при доксорубіцин-індукованих ураженнях доведено на експериментальних моделях [4]. Карведилол зменшує утворення активних форм кисню, підвищує активність антиоксидантних ферментів, стабілізує ліпідні мембрани та покращує мікроциркуляцію, що сприяє частковому відновленню енергетичного балансу. Однак навіть у цих умовах препарат не завжди забезпечує повне відновлення метаболічного гомеостазу, що спонукає до пошуку нових методів біологічної корекції. Останніми роками значну увагу привертають біотехнологічні засоби безклітинного походження, здатні модулювати клітинні сигнальні шляхи й підтримувати енергетичну рівновагу тканин. До таких належить кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин – комплекс біологічно активних речовин, які секретуються під час культивування клітин. Воно містить цитокіни, фактори росту, пептиди, ферменти, екзосоми та інші позаклітинні везикули, що виконують трофічну, протизапальну та антиоксидантну функції. На відміну від живих клітин, кондиціоноване середовище позбавлене імуногенності й не несе ризику трансформації, що робить його перспективним терапевтичним ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 390 інструментом. Роботи українських авторів [5-9] засвідчили, що застосування кріоекстрактів біологічних тканин і кондиціонованого середовища МСК ефективно зменшує ступінь ушкодження серця при антрациклін-, адреналінта автоімунно-індукованих моделях кардіоміопатії. Доведено, що плацентарний кріоекстракт у разі доксорубіцин-індукованого ураження серця знижує рівні продуктів перекисного окиснення ліпідів, зменшує вираженість дистрофічних змін і сприяє відновленню мітохондріальної ультраструктури [5]. У подальших дослідженнях доведено, що введення кондиціонованого середовища МСК тваринам з експериментальним автоімунним міокардитом покращує скоротливу здатність серця, нормалізує діастолічну функцію та знижує запальний інфільтрат [7, 8]. Експериментальні спостереження у монографії [6] підкреслили, що біокріотехнологічні агенти мають універсальний цитопротекторний потенціал, реалізований через активацію сигнальних каскадів PI3K/Akt, ERK1/2 та індукцію антиоксидантних білків. Такі засоби відновлюють функціонування мітохондрій, знижують рівень реактивних форм кисню, стимулюють експресію білків теплового шоку та факторів виживання клітини. Тому їх застосування при медикаментозно-індукованих ураженнях серця є логічним продовженням уже доведених механізмів дії. Особливу увагу привертає те, що кондиціоноване середовище МСК виявляє метаболічну гнучкість: воно здатне як стимулювати аеробне окиснення, так і гальмувати анаеробні процеси в умовах гіпоксії. Його введення сприяє активації піруватдегідрогеназного комплексу, поліпшує транспорт субстратів у цикл трикарбонових кислот, стабілізує рівень NAD⁺/NADH і нормалізує співвідношення лактат/піруват. Цей ефект є особливо цінним для умов, коли пригнічується робота мітохондріального дихального ланцюга, як це спостерігається при токсичній дії целекоксибу. Додатковою перевагою кондиціонованого середовища є наявність позаклітинних везикул (екзосом), які переносять мікроРНК, що регулюють експресію генів антиоксидантного захисту й метаболічних ферментів. Це забезпечує довготривалу активацію внутрішньоклітинних механізмів адаптації без прямого клітинного втручання. Такий підхід відповідає сучасним концепціям регенеративної медицини, спрямованої на стимуляцію власних резервів організму замість заміщення ушкоджених структур. Таким чином, проблема кардіотоксичності целекоксибу є надзвичайно актуальною, оскільки препарат залишається широко призначуваним у клінічній ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 391 практиці, а ризики його хронічного впливу на серце досі не мають достатнього експериментального обґрунтування. Дослідження, присвячені енергетичним аспектам ушкодження міокарда, особливо змінам співвідношення лактат/піруват, дозволяють поглибити розуміння патогенезу та визначити нові підходи до профілактики. Порівняння ефективності фармакологічного коректора карведилолу та біотехнологічного засобу – кондиціонованого середовища МСК – дає можливість оцінити їх здатність відновлювати порушений енергетичний гомеостаз і визначити потенційні переваги комбінованого застосування. Отримані результати мають значення не лише для фундаментальної фармакології, але й для практичної кардіології, оскільки вони можуть слугувати науковим підґрунтям для створення нових патогенетично обґрунтованих стратегій лікування та профілактики медикаментозно-індукованих кардіоміопатій. Таким чином, актуальність цього дослідження зумовлена необхідністю експериментального обґрунтування механізмів ушкоджувальної дії целекоксибу на міокард і пошуку ефективних засобів їх біологічної корекції. Мета дослідження – оцінити вплив тривалого введення целекоксибу на показники енергетичного обміну міокарда щурів (лактат, піруват, співвідношення лактат/піруват) та порівняти ефективність корекції виявлених порушень за умови застосування карведилолу і кондиціонованого середовища мезенхімальних стовбурових клітин, визначивши їх здатність нормалізувати метаболічний профіль у моделі хронічної кардіоміопатії, індукованої целекоксибом. Матеріали та методи. Хронічну кардіоміопатію, індуковану целекоксибом, моделювали шляхом внутрішньошлункового введення целекоксибу («Целебрекс®», Р-Фарм Джермані ГмбХ, Німеччина) у дозі 100 мг/кг щоденно протягом 14 днів [10]. Дослідження проведено на 28 щурахсамцях, розподіленихна 4 групи по 7 особин: інтактні, контроль без лікування, група порівняння з карведилолом 30 мг/кг («Карведилол-Зентіва», ТОВ «Зентіва», Чеська Республіка) [11], а також щури, яким вводили кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин у лікувально-профілактичному режимі 1 р/д з 5 по 13 дні експерименту з інтервалом в 1 день, відповідно на 5, 7, 9, 11 та 13 дні експерименту (усього 5 введень) [12]. Кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин отримували при культивуванні пуповинних клітин у газовому інкубаторі (37°С, 5% CO₂) у безсироватковому середовищі Dulbecco’s Modified Eagle Medium/Nutrient Mixture F-12. Супернатант збирали після третього пасажу, очищали ультрафільтрацією, заморожували й зберігали при – 20°С. Біоактивність стандартизували за галектином-1 (6,0 пг/мл). Тваринам вводили внутрішньом’язово у дозі 0,6 мл/кг. Референс-препарат карведилол ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 392 застосовували у вигляді водно-полісорбатної суспензії. На 15 день тварин виводили з експерименту шляхом декапітації, відбирали змішану венозноартеріальну кров і серце для подальших досліджень. Вміст лактату [13] і пірувату [14] у гомогенаті міокарда визначали спектрофотометрично за допомогою дегідрогеназних реакцій, результати виражали у мкмоль/г. Статистичну обробку проводили у «Microsoft Office Excel 2016» із дотриманням принципів біостатистики: за нормального розподілу міжгрупові відмінності оцінювали tкритерієм Ст’юдента, за відхилення від нормальності – U-критерієм Манна– Вітні. Результати наводили як M±m (M±SE) або Ме [LQ; UQ]. Результати та їх обговорення. Встановлено, що під впливом целекоксибу в тканині міокарда формувалися виразні порушення енергетичного метаболізму, які проявлялися накопиченням лактату та зниженням рівня пірувату, що супроводжувалося різким зростанням співвідношення лактат/піруват. У щурів контрольної групи при целекоксиб-індукованій кардіоміопатії концентрація лактату збільшувалася більш ніж у півтора раза – до 5,0 [4,9;5,4] мкмоль/г тканини порівняно з інтактними тваринами, у яких цей показник становив 2,7 [2,7;3,3] мкмоль/г (p<0,001, різниця 85,2%). Отримані дані свідчать про активацію анаеробного гліколізу, що зазвичай відбувається при гіпоксії міокарда або пригніченні мітохондріального окисного фосфорилювання під впливом коксибів. Накопичення лактату може бути наслідком дефіциту кисню, зменшення активності піруватдегідрогеназного комплексу або порушення транспорту субстратів у циклі Кребса, що в сукупності призводить до зниження ефективності утворення аденозинтрифосфату та розвитку метаболічної ацидозної відповіді. Застосування карведилолу призводило до суттєвого поліпшення показників вуглеводного обміну. У групі тварин, які отримували цей препарат, вміст лактату знижувався до 3,3 [3,0;3,5] мкмоль/г тканини (p<0,01, різниця 34,0% щодо контролю), що свідчить про зменшення анаеробного утворення лактату та часткове відновлення аеробного шляху окиснення. Така динаміка може бути зумовлена здатністю карведилолу стабілізувати мембрани мітохондрій, зменшувати генерацію активних форм кисню та покращувати мікроциркуляцію у кардіоміоцитах. Проте повного відновлення метаболічного гомеостазу досягнуто не було, що підтверджує лише часткову корекцію порушень енергетичного обміну. Найбільш виражений нормалізуючий ефект спостерігався у групі тварин, яким вводили кондиціоноване середовище мезенхімальних стовбурових клітин. Рівень лактату у цій групі становив 2,8 [2,5;3,1] мкмоль/г тканини, що достовірно нижче, ніж у контрольних тварин (p<0,001, різниця 44,0%) та навіть менше, ніж ІI International scientific and practical online conference "Modern Achievements of Experimental, Clinical, Environmental Biochemistry and Molecular Biology", November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine 4 Наукове видання Scientific publication СУЧАСНІ ДОСЯГНЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ, КЛІНІЧНОЇ, ЕКОЛОГІЧНОЇ БІОХІМІЇ ТА МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ ЗБІРНИК публікацій IІ Міжнародної науково-практичної online конференції, 07 листопала 2025 р., м. Харків, Україна MODERN ACHIEVEMENTS OF EXPERIMENTAL, CLINICAL, ENVIRONMENTAL BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY BOOK of publications of IІ International scientific and practical online conference, November 07, 2025, Kharkiv, Ukraine Національний фармацевтичний університет вул. Григорія Сковороди, 53, м. Харків, 61002 National University of Pharmacy Hryhorii Skovoroda str. 53, Kharkiv, 61002