Вплив геміну і донорів оксиду азоту на показники метаболізму гему в печінці й сироватці крові щурів in vivo

  • І. В. Нікітченко Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна https://orcid.org/0000-0001-5858-3382
  • Т. В. Бараннік Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна http://orcid.org/0000-0002-8123-3871
  • О. В. Павиченко Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна https://orcid.org/0000-0003-1396-790X
Ключові слова: метаболізм гему; печінка; сироватка крові; гемін; донори оксиду азоту

Анотація

В роботі вивчено вплив in vivo хлориду геміну (15 мг/кг маси тіла) і донорів монооксиду азоту (NO) – нітропрусиду натрію (SNP, 1 мг/кг) і субстрату NO-синтази L-аргініну (Arg, 600 мг/кг) на активність ключових ферментів синтезу (5-амінолевулінатсинтази, АЛКС) і деградації гему (гемоксигенази, ГО), на вміст вільного гему в печінці, а також на вміст гему в сироватці крові щурів. Донори NO вводили окремо або за 30 хв до ін'єкції хлориду геміну. Рівень вільного гему в печінці оцінювали за співвідношенням активності холоферменту і загальної активності триптофан-2,3-діоксигенази (ТДО). Через 2 год після введення хлориду геміну спостерігалося значне підвищення рівня продуктів, які містять гем, і продуктів пероксидації ліпідів (ТБКРП) в сироватці крові. Ці зміни супроводжувалися зниженням активності АЛКС і збільшенням активності холоферменту і насичення гемом ТДО, що є результатом накопичення в печінці вільного гему. Через 24 год після введення хлориду геміну вміст гему в сироватці нормалізувався, а рівень ТБКРП залишався підвищеним. У печінці через 24 год дії геміну спостерігалось значне підвищення активностей ГО і АЛКС, тоді як ступінь насичення ТДО гемом знижувався, що свідчить про превалювання процесу деградації гему над його синтезом. Обидва донора NO не впливали на накопичення гему в сироватці й печінці в перші години дії геміну. Однак встановлені особливості дії SNP і L-Arg на ключовий фермент синтезу гему в печінці і рівень ТБКРП в сироватці крові. L-Arg, на відміну від SNP, запобігав накопиченню ТБКРП в сироватці, але не попереджав зниження активності АЛКС через 2 год після ін'єкції хлориду геміну. Введення самого SNP викликало підвищення рівня ТБКРП в сироватці, збільшення активності ТДО і зниження активності АЛКС в печінці через 2 год. Вміст гему в сироватці позитивно корелював з активністю холоферменту і насиченням гемом ТДО в печінці. Попередня обробка донорами NO не впливала на підвищення активності ГО, однак блокувала індукцію АЛКС, зниження активності холоферменту і ступеня насичення гемом ТДО через 24 год після введення хлориду геміну. Отже, й SNP, й Arg запобігали зниженню рівня вільного гему в печінці, що може бути пов'язано з нітрозилюванням гему в присутності донорів NO і, як наслідок, його більш повільною деградацією в гемоксигеназній реакції.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографії авторів

І. В. Нікітченко, Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, Україна, 61022, irina.v.nikitchenko@karazin.ua

Т. В. Бараннік, Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, Україна, 61022, tbarannik@karazin.ua

О. В. Павиченко, Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна

пл. Свободи, 4, Харків, Україна, 61022, olga.pavichenko@gmail.com

Посилання

Milutina N.P., Ananyan A.A., Shugaley V.S. Antiradical and antioxidant effect of arginine and its influence on lipid peroxidation under hypoxia // Bul. Exp. Biol. Med. – 1990. – Vol.110, no. 9. – P. 263–265. (in Russian)

Nikitchenko I.V., Filimonenko V.P., Kaliman P.A. Effect of L-arginine on some parameters of heme metabolism in rats under experimental rhabdomyolysis // Materials of VII International science-technical conference «Modern aspects of biological physics and chemistry». – Sevastopol: SevSTU, 2011. – P. 297–299. (in Russian)

Osipov A.N., Borisenko G.G., Vladimirov Yu.A. Biological role of nitrosyl complexes of hemoproteins // Usp. Biol. Chim. – 2007. – Vol.47. – P. 259–292. (in Russian)

Ayer A., Zarjou A., Agarwal A., Stocker R. Heme oxygenases in cardiovascular health and disease // Physiol Rev. – 2016. – Vol.96, no. 4. – P.1449–1508.

Badawy A.A. Kynurenine pathway of tryptophan metabolism: regulatory and functional aspects // Int. J. Tryptophan Res. – 2017. – Vol.10. – P. 1–20.

Badawy A.A.-B., Evans M. The effects of chemical porphyrogens and drugs on the activity of rat liver tryptophan pyrrolase // Biochem. J. – 1973. – Vol.136, no. 4. – Р. 885–892.

Balla J., Jacob H.S., Balla G. et al. Endothelial-cell heme uptake from heme proteins: induction of sensitization and desensitization to oxidant damage // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1993. – Vol.90, no. 20. – P. 9285–9289.

Bloodsworth A., O'Donnell V.B., Freeman B.A. Nitric oxide regulation of free radical- and enzyme-mediated lipid and lipoprotein oxidation // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. – 2000. – Vol.20, no. 7. – P.1707–1715.

Braidotti G., Bortwick I.A., May B.K. Identification of regulatory sequences in the gene for 5-aminolevulinate synthase from rat // J. Biol. Chem. – 1993. – Vol.268. – P. 1109–1117.

Cavicchi M., Gibbs L., Whittle J.R. Inhibition of inducible nitric oxide synthase in the human intestinal epithelial cell line, DLD-1, by the inducers of heme oxygenase 1, bismuth salts, heme, and nitric oxide donors // Gut. – 2000. – Vol.47. – P. 771–778.

Chamulitrat W. Nitric oxide inhibited peroxyl and alkoxyl radical formation with concomitant protection against oxidant injury in intestinal epithelial cells // Arch. Biochem. Biophys. – 1998. – Vol.355, no. 2. – P. 206–214.

Ding Y., McCoubrey W. K., Maines M.D. Interaction of heme oxygenase‐2 with nitric oxide donors: is the oxygenase an intracellular 'sink' for NO? // Eur. J. Biochem. – 1999. – Vol.264, no. 3. – P. 854–861.

Eskew J.D., Vanacore R.M., Sung L. et al. Cellular protection mechanisms against extracellular heme. Heme-hemopexin, but not free heme, activates the N-terminal c-jun kinase // J. Biol. Chem. – 1999. – Vol.274, no. 2. – P. 638–648.

Foresti R., Hoque M., Bains S. et al. Haem and nitric oxide: synergism in the modulation of the endothelial haem oxygenase-1 pathway // Biochem. J. – 2003. – Vol.372. – P. 381–390.

Furuyama K., Kaneko K., Vargas P.D. Heme as a magnificent molecule with multiple missions: heme determines its own fate and governs cellular homeostasis // Tohoku J. Exp. Med. – 2007. – Vol. 213, no. 1. – Р. 1–16.

Hrkal Z., Muller-Eberhard U. Partial characterization of heme-binding serum glycoproteins rabbit and human hemopexin // Biochemistry. – 1971. – Vol.10. – P. 1746–1750.

Kaliman P.A., Nikitchenko I.V., Manandkhar S.P. The role of heme in the regulation of tryptophan-2,3-dioxygenase activity and cytochrome P-450 content in rat liver // Biochemistry (Moscow). – 1989. – Vol.54, no. 10. – P. 1719–1723.

Kinobe R., Yanbin J.I., Nakatsu K. Peroxynitrite-mediated inactivation of heme oxygenases // BMC Pharmacol. – 2004. – Vol.4. – P.26.

Kumar S., Bandyopadhyay U. Free heme toxicity and its detoxification systems in human // Toxicol. Lett. 2005. – Vol.157, no. 3. – P. 175–188.

Marver H.S., Collins A., Thshudi D.R. Aminolevulinic acid synthetase. I. Studies in liver homogenate // J. Biol. Chem. – 1966. – Vol.241, no. 19. – P. 4323–4329.

Mayer R.D., Wang X., Maines M.D. Nitric oxide inhibitor Nω-Nitro-L-arginine methyl ester potentiates induction of heme oxygenase-1 in kidney ischemia/reperfusion model: a novel mechanism for regulation of the oxygenase // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 2003. – Vol.306, no. 1. – P. 43–50.

Mikhael M.R., Roshan T., Soe-Lin S. et al. Nitrogen monoxide inhibits haem synthesis in mouse reticulocytes // Biochem J. – 2013. – Vol.451, no. 1. – P. 61–67.

Miller G.L. Protein determination for large numbers of samples // Anal. Chem. – 1959. – Vol.31, no. 5. – P. 964–966.

Nazari Q.A., Mizuno K., Kume T. et al. In vivo brain oxidative stress model induced by microinjection of sodium nitroprusside in mice // J. Pharmacol. Sci. – 2012. – Vol.120, no. 2. – P. 105–111.

Ohkawa H., Ohahi N., Jadi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction // Anal. Biochem. – 1979. – Vol.95, no. 2. – P.351–358.

Ponka P. Tissue-specific regulation of iron metabolism and heme synthesis: distinct control mechanisms in erythroid cells // Blood. – 1997. – Vol.89, no. 1. – P. 1–25.

Sardana M.K., Sassa S., Kappas A. Hormonal regulation of heme oxygenase induction in avian hepatocyte culture // Biоchem. Pharmacol. – 1985. – Vol.34, no. 16. – P. 2937–2944.

Smith A., Morgan W.T. Hemopexin-mediated heme transport to the liver. Evidence for a heme-binding protein in liver plasma membranes // J. Biol. Chem. – 1985. – Vol.260, no. 14. – P. 8325–8329.

Treuer A.V., Gonzalez D.R. Nitric oxide synthases, S-nitrosylation and cardiovascular health: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities // Mol. Med. Rep. – 2015. – Vol.11, no. 3. – P.1555–1565.

Wang J., Lu S., Moënne-Loccoz P., Ortiz de Montellano P.R. Interaction of nitric oxide with human heme oxygenase-1 // J. Biol. Chem. – 2003. – Vol.278, no. 4. – P. 2341–2347.

Wu L., Wang R. Carbon monoxide: endogenous production, physiological functions, and pharmacological applications // Pharmacol. Rev. – 2005. – Vol.57. – P. 585–630.

Yi L., Ragsdale S.W. Evidence that the heme regulatory motifs in heme oxygenase-2 serve as a thiol/disulfide redox switch regulating heme binding // J. Biol. Chem. – 2007. – Vol.282, no. 29. – P. 21056–21067.

Опубліковано
2019-02-22
Цитовано
0 статей
Як цитувати
Нікітченко, І., Бараннік, Т., & Павиченко, О. (2019). Вплив геміну і донорів оксиду азоту на показники метаболізму гему в печінці й сироватці крові щурів in vivo. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Біологія», 31(31), 16-24. Retrieved із https://periodicals.karazin.ua/biology/article/view/12377
Розділ
БІОХІМІЯ