Вплив геміну і донорів оксиду азоту на показники метаболізму гему в печінці й сироватці крові щурів in vivo
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
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.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої її публікації на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи.
