Вплив відновленого глутатіону на показники оксидативного стресу й обміну гему в печінці та крові щурів при введенні хлориду геміну in vivo
Анотація
Гем (залізо-протопорфірин ІХ) бере участь у реалізації різноманітних клітинних функцій. Вивільнення гему за умов гемолізу або при пошкодженні внутрішньоклітинних гемопротеїнів призводить до його накопичення в тканинах і, як наслідок, до активації вільнорадикальних процесів. Відновлений глутатіон (GSH) функціонує як ендогенний водорозчинний антиоксидант і регулятор редокс-статусу клітин, але його вплив на розвиток оксидативного стресу за дії геміну у ссавців залишається не вивченим. Метою цієї роботи було дослідження впливу хлориду геміну на активність деяких гемопротеїнів та низку показників прооксидантно-антиоксидантного статусу печінки та крові щурів при модуляції рівня GSH in vivo. Дослідження проводили на білих щурах-самцях масою 170–280 г. Хлорид геміну і GSH вводили внутрішньочеревинно. Об’єктами дослідження були плазма крові, гомогенат та постмітохондріальна фракція печінки. За введення хлориду геміну (50 мг/кг маси тіла) встановлено зростання рівня гемовмісних продуктів у крові і вільного гему в печінці щурів, що супроводжувалось активацією вільнорадикальних процесів у цих тканинах. Про накопичення вільного гему в печінці свідчило підвищення активності холоферменту та ступеню насиченості гемом триптофан-2,3-диоксигенази (ТДО). Попереднє введення GSH (500 мг/кг маси тіла) за 0,5 год до введення хлориду геміну приводило до нормалізації вмісту GSH, але не запобігало накопиченню гему, зниженню рівня тригліцеридів та підвищенню вмісту гідропероксидів ліпідів у плазмі крові щурів під впливом геміну. У печінці введення GSH попереджало збільшення вмісту гідропероксидів ліпідів і карбонільних похідних білків, підвищення активності холоферменту ТДО, зменшувало ступінь насиченості ТДО гемом. Всі ці зміни відбувались на тлі підвищення вмісту GSH в печінці. Каталазна активність в печінці при введенні хлориду геміну та після сумісного введення глутатіону і геміну не відрізнялась від контролю. Аналіз взаємозв’язку досліджених показників виявив тісну позитивну кореляцію вмісту GSH в плазмі та печінці (r=0,85; p<0,001), що узгоджується з даними літератури про значну роль печінки у забезпеченні інших тканин відновленим глутатіоном. Крім того, виявлено негативну кореляцію вмісту продуктів ліпопероксидації й вмісту тригліцеридів у плазмі (r=–0,52; p<0,05), що свідчить про участь ненасичених жирних кислот тригліцеридів як субстратів пероксидних процесів за дії геміну. Значущої кореляції вмісту GSH і гідропероксидів, а також вмісту GSH і рівня гемовмісних продуктів у плазмі крові не встановлено. Отже, водорозчинний антиоксидант відновлений глутатіон не є достатньо ефективним для попередження пошкоджень ліпідних компонентів крові за умов введення хлориду геміну в обраній дозі. В печінці, навпаки, введення GSH запобігало накопиченню гему і розвитку оксидативного стресу за дії геміну, що, очевидно, пов’язано зі збільшенням вмісту GSH в цьому органі.
Завантаження
Посилання
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.
Barannik T.V., Inshina N.M., Kaliman P.A. Free heme pool and activity of key enzyme of heme synthesis in the rat liver under action of agents affecting reduced glutathione level // Ukr. Biokhim. Zh. (1999). – 2005. – Vol.77, no.5. – P. 120–122.
Chiabrando D., Vinchi F., Fioritoet V. al. Heme in pathophysiology: a matter of scavenging, metabolism and trafficking across cell membranes // Frontiers in Pharmacology. – 2014. – Vol.5. – 24p.
Dutra F.F., Bozza M.T. Heme on innate immunity and inflammation // Frontiers in pharmacology. – 2014. – Vol.5. – 20p.
Espinosa-Diez C., Miguel V., Mennerich D. et al. Antioxidant responses and cellular adjustments to oxidative stress // Redox Biology. – 2015. – Vol.6. – P. 183–197.
Hammer Ø., Harper D. A. T., Ryan P.D. Past: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. – 2001. – Vol.4, no.1. – Art.4. – 9p.
Hrkal Z., Mueller-Eberhard U. Partial characterization of the heme-binding serum glycoproteins rabbit and human hemopexin // Biochemistry. – 1971. – Vol.10, no.10. – P. 1746–1750.
Lauterburg B.H., Adams J.D., Mitchell J.R. Hepatic glutathione homeostasis in the rat: efflux accounts for glutathione turnover // Hepatology. – 1984. – Vol.4, no.4. – P. 586–590.
Levine R.L., Williams J.A., Stadtman E.R., Shacter E. Carbonyl assays for determination of oxidatively modified proteins // Methods Enzymol. – 1994. – Vol.233. – P. 346–357.
Liao M., Pabarcus M.K., Wang Y. et al. Impaired dexamethasone-mediated induction of tryptophan 2,3-dioxygenase in heme-deficient rat hepatocytes: translational control by a hepatic eIF2α kinase, the heme-regulated inhibitor // J. Pharmacol. Exp. Ther. – 2007. – Vol.323, no.3. – P. 979–989.
Lushchak V.I. Free radical oxidation of proteins and its relationship with functional state of organisms // Biochemistry (Mosc). – 2007. – Vol.72, no.8. – P. 809–927.
Mense S.M., Zhang L. Heme: a versatile signaling molecule controlling the activities of diverse regulators ranging from transcription factors to MAP kinases // Cell Research. – 2006. – Vol.16, no.8. – Р. 681–692.
Miller G.L. Protein determination for large numbers of samples // Anal. Chem. – 1959. – Vol.31, no.5. – P. 964–966.
Mueller S., Riedel H.D., Stremmel W. Direct evidence for catalase as the predominant H2O2-removing enzyme in human erythrocytes // Blood. – 1997. – Vol.90, no.12. – P. 4973–4978.
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.
Patterson J.W., Lazarow A. Determination of glutathione // In: D.Glick, ed. Methods of Biochemical analysis. Vol. 2. – Interscience, 1955. – P. 259–279.
Porto B.N., Alves L.S., Fernández P.L. et al. Heme induces neutrophil migration and reactive oxygen species generation through signaling pathways characteristic of chemotactic receptors // J. Biol. Chem. – 2007. – Vol.282, no.33. – P. 4430–4436.
Powers S.K., Ji L., Kavazis A.N., Jackson M.J. Reactive oxygen species: impact on skeletal muscle // Comprehensive Physiology. – 2011. – Vol.1, no.2. – P. 941–969.
Tietz N.W. ed. Clinical Guide to Laboratory Tests, 3rd ed. – Philadelphia, PA: WB Saunders, 1995. – Р.610.
Trachootham D., Lu W., Ogasawara M.A. et al. Redox regulation of cell survival // Antioxidants & Redox Signaling. – 2008. – Vol.10, no.8. – P. 1343–1374.
Vinchi F., De Franceschi L., Ghigo A. et al. Hemopexin therapy improves cardiovascular function by preventing heme-induced endothelial toxicity in mouse models of hemolytic diseases // Circulation. – 2013. – Vol.127, no.12. – P. 1317–1329.
Worthington M.T., Cohn S.M., Miller S.K. et al. Characterization of a human plasma membrane heme transporter in intestineal and hepatocyte cell lines // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. – 2001. – Vol.280, no.6. – P. G1172–G1177.
Yalamanoglu A., Deuel J.W., Hunt R.C. et al. Depletion of haptoglobin and hemopexin promote hemoglobin-mediated lipoprotein oxidation in sickle cell disease // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. – 2018. – Vol.315, no.5. – P. L765–L774.
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.
