Coagulant effects of chitosan composites with amino acids (aspartic acid, glutamic acid, cysteine) in vitro
Abstract
Введение. Одной из проблем современной медицины и физиологии является нормализация процессов свертывания крови в организме как здорового индивидуума, так и больного, особенно в условиях гипокоагуляции. Известен полисахарид хитозан, обладающий кровоостанавливающими свойствами, сочетающимися с антиоксидантными, ранозаживляющими и др. Цель – получить наиболее эффективное по коагулянтным свойствам соединение хитозана с аминокислотами и изучить его влияние на систему гемостаза в условиях in vitro.
Методика. В исследованиях in vitro изучены коагулянтные свойства трех новых композитов (соединений) хитозана (ХТЗ) с аминокислотами – аспарагиновой кислотой (АК), глутаминовой кислотой (ГК), цистеином (Ц). Использованы коагулологические методы, включающие изучение первичного (тест агрегации тромбоцитов) и вторичного (тесты активированного частичного тромбопластинового времени – АЧТВ, тромбинового времени – ТВ и протромбинового времени – ПВ) гемостаза. Забор крови у животных (крыс) производили с использованием золетил-ксилазинового наркоза (золетил 15 мг/кг, ксилазин – 8 мг/кг массы тела, в/м).
Результаты. Выявлено, что все соединения в той или иной степени проявили гемостатическое действие относительно контроля с физиологическим раствором. Активация процессов агрегации тромбоцитов максимально превышала значения в контрольной группе на 13, 16 и 25% под влиянием соединений ХТЗ-АК, ХТЗ-ГК и ХТЗ-Ц соответственно. Обнаружено, что эти композиты также в значительной степени усиливали и плазменный гемостаз. Так, ХТЗ-Ц максимально снижал тромбиновое время (ТВ) – на 32%, протромбиновое время (ПВ) – на 10% по сравнению с контролем. Композит ХТЗ-АК подавлял активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ) на 14%, ПВ – на 19%, в то время как композит ХТЗ-ГК укорачивал ПВ на 25% относительно контроля.
Заключение. Наилучшим коагулянтом по влиянию на первичный гемостаз установлен композит ХТЗ-Ц, на плазменный гемостаз – ХТЗ-ГК (по влиянию на внешний путь свертывания), ХТЗ-АК (по влиянию на внутренний путь свертывания) и ХТЗ-Ц (по влиянию на общий путь свертывания крови).
Downloads
References
1. Chou Tz.-C., Fu E., Wu C.-J., Yeh J.-H. Chitosan enhances platelet adhesion and aggregation. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003; 302 (3): 480–83. https:// doi.org/ 10.1016/s0006-291x(03)00173-6.
2. Wang C.H., Cherng J.H., Liu C.C. et al. Procoagulant and Antimicrobial Effects of Chitosan in Wound Healing. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22 (13):7067. https:// doi.org/0.3390/ijms22137067.
3. Ilyas R.A., Aisyah Н.А., Nordin А.Н. et al. Natural-Fiber-Reinforced Chitosan, Chitosan Blends and Their Nanocomposites for Various Advanced Applications. Polymers (Basel). 2022; 14 (5): 874. https:// doi.org/ 10.3390/polym14050874.
4. Moeini A., Pedram P., Makvandi P. et al. Wound healing and antimicrobial effect of active secondary metabolites in chitosan-based wound dressings: A review. Carbohydr. Polym. 2020; 233(115839). https:// doi.org/ 10.1016/j.carbpol.2020.115839.
5. Casettari L., Vllasaliu D., Lam J.K.W. et. al. Biomedical applications of amino acid-modified chitosans: a review. J. Biomaterials. 2012; 33(30): 7565-83. https:// doi.org/ 10.1016/j.biomaterials.2012.06.104.
6. Zhang W., Zhong D., Liu Q. et al. Effect of chitosan and carboxymethyl сhitosan on fibrinogen structure and blood coagulation. J. Biomater. Sci. Polym. 2013; 24(13): 1549–63. https:// doi.org/ 10.1080/09205063.2013.777229.
7. Guo X., Sun T., Zhong R. et al. Effects of Chitosan Oligosaccharides on Human Blood Components. Front. Pharmacol. 2018; 9: 1412. https:// doi.org/ 10.3389/fphar.2018.01412
8. Yakubke H.D., Eshkait H., Amino acids, peptides, proteins. [Aminokisloti, peptidi, proteini]. M.: Mir; 1985. (in Russian)
9. Srivastava Arvind, O'Dell Courtney, Bolessa Evon et al. Viscosity Reduction and Stability Enhancement of Monoclonal Antibody Formulations Using Derivatives of Amino Acids. J Pharm Sci. 2022; 111(10): 2848-56. https:// doi.org/ 10.1016/j.xphs.2022.05.011.
10. Radwan-Pragłowska J., Piątkowski M., Deineka V. et al. Chitosan-Based Bioactive Hemostatic Agents with Antibacterial Properties-Synthesis and Characterization. Molecules. 2019; 24 (14): 2629. https:// doi.org/ 10.3390/molecules24142629.
11. Chen D., Liu X., Qi Y. et al. Poly(aspartic acid) based self-healing hydrogel with blood coagulation characteristic for rapid hemostasis and wound healing applications. Colloids Surf. Biointerfaces. 2022; 214: 112430. https:// doi.org/: 10.1016/j.colsurfb.2022.112430.
12. Lysikov Yu.A. Amino acids in human nutrition. Amino acids in human nutrition. Let's experiment. and a wedge. gastroenterol.. 2012; 2: 88-105 (in Russian).
13. Hamedinasab H., Rezayan A.H., Jaafari M.R.. et al The protective effect of N-acetylcysteine against liposome and chitosan-induced cytotoxicity. J Microencapsul. 2023; 40(5): 357-365. https:// doi.org/10.1080/02652048.2023.2209646.
14. Bian Dejian , Chen Zheng, Ouyang Yongliang et al. Ultrafast self-gelling, sprayable, and adhesive carboxymethyl chitosan/poly-γ-glutamic acid/oxidized dextran powder for effective gastric perforation hemostasis and wound healing Int. J. Biol. Macromol . 2024; 254(3): 127960. https:// doi.org/ 10.1016/j.ijbiomac.2023.127960.
15. Struchkova I.V., Brilkina A.A. Amino acids. Educational and methodical manual.[Aminokisloti. Uchebno-metodicheskoe posobie]. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University; 2016. (in Russian)
16. Barkagan Z.S., Momot A.P. Diagnostics and controlled therapy of the hemostasis system. [Diagnostika i controliruemaya terapiya sistemy genostasa]. M.: Newdiamed; 2008. (in Russian)
17. Lyapina L.A., Grigorieva M.E., Obergan T.Yu., Shubina T.A. Theoretical and practical issues of studying the functional state of the anticoagulant blood system. [Teoreticheskie i prakticheskie voprosyizucheniya funktsional’nogo sostoyaniya protivosvertyvayushchey sistemy krovi]. Moscow: Advanced Solutions; 2012. (in Russian)
18. Periayah M.H., Halim A.S., Yaacob N.S. et al. The induction of glycoprotein IIb/IIIa and P2Y12 by oligochitosan accelerates platelet aggregation. Biomed. Res. Int. 2014; (653149). https:// doi.org/ 10.1155/2014/653149.
19. Kuznik B.I. Cellular and molecular mechanisms of regulation of the hemostasis system in norm and pathology. [K;etochnii I molecularnii mechanism sisteni gemostasa v norme b patologii]. Chita: Express Publishing House; 2010. (in Russian)
20. Shen E.C., Chou T.C., Gau C.H. et al. Кelease of growth factors from activated human platelets after chitosan stimulation: a possible biomaterial for the preparation of platelet-rich plasma. Clin. Oral. Implants. Res. 2006; 17 (5): 572–78. https:// doi.org/ 10.1111/j.1600-0501. 2004. 01241.x.
21. Hu Z., Zhang D.Y., Lu S.T. et al. Chitosan-based composite materials for promising hemostatic applications. Mar Drugs. 2018; 16 (8): 273. https:// doi.org/ 10.3390/md16080273.
