Бобецька О. П., Заічко Н. В.

ВПЛИВ ЛІПОЄВОЇ КИСЛОТИ, ЦИНКУ СУЛЬФАТУ ТА ТІОСУЛЬФАТУ НАТРІЮ НА ОБМІН H2S В СЕРЦЕВО-СУДИННІЙ СИСТЕМІ ЩУРІВ ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОЖИРІННЯ

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Бобецька О. П., Заічко Н. В.

Рубрика:

КЛІНІЧНА ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Вступ. Сірковмісні амінокислоти та їх метаболіт гідроген сульфід (H2 S)відіграють вагому роль у патогенезі серцево-судинних захворювань та метаболічних розладів. Зниження рівня ендогенного H2 S є чинником артеріальної гіпертензії, дисфункції лівого шлуночка, фіброзу міокарду, серцевої недостатності. Роль різних шляхів обміну H2 S в механізмах ушкодження серця та судин остаточно не з’ясована, не визначені підходи до корекції сульфідного обміну за ожиріння. Мета: з’ясувати вплив ліпоєвої кислоти, цинку сульфату та тіосульфату натрію на обмін H2 S в серцево-судинній системі щурів за експериментального ожиріння (ЕО) та порівняти його з дією класичних модуляторів шляху H2 S / цистатіонін-γ-ліаза (ЦГЛ). Об’єкт і методи дослідження. Досліди проведено на 70 білих нелінійних щурах-самцях із дотриманням біоетичних норм та принципів (Страсбург, 1986; Київ, 2001). ЕО викликали застосуванням висококалорійної дієти (4,33 ккал/г, 39,5% жирів) упродовж 10 тижнів. Група контролю отримувала стандартний раціон (2,71 ккал/г, 10,8% жирів). Модулятори обміну Н2 S – пропаргілгліцин, NaHS, α-ліпоєву кислоту (α-ЛК), цинк сульфат, тіосульфат натрію вводили упродовж останніх 2-х тижнів щурaм з ЕО. В міокарді та грудній аорті визначали вміст Н2 S та активність ензимів обміну Н2 S. Статистичну обробку результатів проводили в пакеті IBM Statistics SPSS 26. Достовірність відмінностей оцінювали за U критерієм Манна-Уітні при р <0,05. Результати. У щурів з ЕО виявлялось зниження вмісту H2 S в міокарді та аорті (на 42,4 та 37,2 %, p<0,001) порівняно з контролем. Введення пропаргілгліцину (50 мг/кг) поглиблювало дефіцит H2 S, у той час як введення NaHS (3 мг/кг) та модуляторів сульфідного обміну – α-ЛК (100 мг/кг), цинк сульфату (124 мг/кг), тіосульфату натрію (300 мг/кг) підвищувало рівень H2 S в міокарді та аорті щурів з ЕО. За ЕО в серцево-судинній системі щурів реєструвалось зниження активності десульфурування L-цистеїну (за участі цистатіонін-γ-ліази та цистеїнамінотрансферази/ 3-меркаптопіруватсульфуртрансферази) та тіосульфат-залежного утворення H2 S (за участі тіосульфатсульфуртрансфераз), знижувалась активність тіоредоксинредуктази та сульфітоксидази. Введення пропаргігліцину поглиблювало виявлені порушення, а введення NaHS, α-ЛК, цинк сульфату та тіосульфату натрію сприяло нормалізації активності ензимів обміну H2 S. Найкращий коригуючий ефект щодо різних шляхів обміну H2 S справляли α-ЛК та цинк сульфат, а тіосульфат натрію найбільш ефективно підвищував активність тіосульфатсульфуртрансферази. Висновки. За ожиріння формується дефіцит H2 S в серцево-судинній системі, що асоціюється зі зниженням активності H2 S-синтезуючих ензимів та мітохондріальних ензимів сульфідного обміну. Кофактори сульфуртрансфераз (ліпоєва кислота, цинк, тіосульфат) ефективно коригують рівень ендогенного H2 S в серці та судинах за ожиріння, і за цим ефектом не поступаються NaHS.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Lima A, Ferin R, Bourbon M, Baptista J, Pavão ML. Hypercysteinemia, a potential risk factor for central obesity and related disorders in Azores, Portugal. J Nutr Metab. 2019 Jun 20;2019:1–11. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1155/2019/1826780.
2. Paganelli F, Mottola G, Fromonot J, Marlinge M, Deharo P, Guieu R, et al. Hyperhomocysteinemia and cardiovascular disease: is the adenosinergic system the missing link? Int J Mol Sci. 2021 Feb 8;22(4):1690. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/ijms22041690.
3. Kolluru GK, Shackelford RE, Shen X, Dominic P, Kevil CG. Sulfide regulation of cardiovascular function in health and disease. Nat Rev Cardiol. 2023 Feb;20(2):109–125. DOI: https://doi.org/10.1038/s41569-022-00741-6.
4. Shen Y, Shen Z, Luo S, Guo W, Zhu YZ. The cardioprotective effects of hydrogen sulfide in heart diseases: from molecular mechanisms to therapeutic potential. Oxid Med Cell Longev. 2015;2015:1–13. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1155/2015/925167.
5. Kang SC, Sohn EH, Lee SR. Hydrogen sulfide as a potential alternative for the treatment of myocardial fibrosis. Oxid Med Cell Longev. 2020 Jan 23;2020:1–14. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2020/4105382.
6. Hipólito A, Nunes SC, Vicente JB, Serpa J. Cysteine Aminotransferase (CAT): a pivotal sponsor in metabolic remodeling and an ally of 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (MST) in cancer. Molecules. 2020 Sep 1;25(17):3984. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/ molecules25173984.
7. Libiad M, Motl N, Akey DL, Sakamoto N, Fearon ER, Smith JL, et al. Thiosulfate sulfurtransferase-like domain–containing 1 protein interacts with thioredoxin. J Biol Chem. 2018 Feb 29;3(8):2675–2686. DOI: http://dx.doi.org/10.1074/jbc.ra117.000826.
8. Kruithof PD, Lunev S, Aguilar Lozano SP, de Assis Batista F, Al-dahmani ZM, Joles JA, et al. Unraveling the role of thiosulfate sulfurtransferase in metabolic diseases. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2020 Jun;1866(6):165716. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j. bbadis.2020.165716.
9. Zhang MY, Dugbartey GJ, Juriasingani S, Sener A. Hydrogen sulfide metabolite, sodium thiosulfate: clinical applications and underlying molecular mechanisms. Int J Mol Sci. 2021 Jun 16;22(12):6452. DOI: http://dx.doi.org/10.3390/ijms22126452.
10. Kolluru GK, Shen X, Kevil CG. Reactive sulfur species: a new redox player in cardiovascular pathophysiology. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2020 Apr;40(4):874–884. DOI: http://dx.doi.org/10.1161/atvbaha.120.314084.
11. Yang G, JuY, Fu M, Zhang Y, Pei Y, Racine M, et al. Cystathionine gamma-lyase/hydrogen sulfide system is essential for adipogenesis and fat mass accumulation in mice. Biochim Biophys Acta Molecul Cell Biol Lip. 2018 Feb;1863(2):165–176. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j. bbalip.2017.11.008.
12. Blazhchenko VV, Zaichkо NV. Vlplyv zinc sulfate, tiosulʹfatu natriu, lipoevoi kysloty, taurynu na ekspresiu enzymiv syntezu hidrohen sulʹfidu, mediatory zapalennia, fibrohenezu v nyrkakh shchuriv z diet-indukovanym ozhyrinniam Visnyk problem biologii i medycyny. 2022;1(2):114- 125. DOI: https://doi.org/10.29254/2077–4214–2022–2–1–164-114-125. [in Ukrainian]
13. Wiliński B, Wiliński J, Somogyi E, Piotrowska J, Opoka W. Metformin raises hydrogen sulfide tissue concentrations in various mouse organs. Pharm Report. 2013 May;65(3):737–742. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/s1734-1140(13)71053-3.
14. Stipanuk MH, Beck PW. Characterization of the enzymic capacity for cysteine desulphhydration in liver and kidney of the rat. Biochem J. 1982 Aug 15;206(2):267–277. DOI: http://dx.doi.org/10.1042/bj2060267.
15. Zaichko NV, Pentiuk NO, Melnik AV, Shtatʹko OI. Utvorennya hidrohen sulʹfidu v orhanakh shchuriv. Medychna khimiya. 2009;11(4):7- 13. [in Ukrainian].
16. Cohen H, Fridovich I. Hepatic sulfite oxidase. Purification and properties. Biol Chem. 1971 Jan 25;246(2):359-366.
17. Jung HI, Lim HW, Kim BC, Park EH, Lim CJ. Differential thioredoxin reductase activity from human normal hepatic and hepatoma cell lines. YMJ. 2004;45(2):263. DOI: http://dx.doi.org/10.3349/ymj.2004.45.2.263.
18. Lowry OH, Rosebrough N J, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem.1951 Nov;193(1):265- 275.
19. Man AWC, Zhou Y, Xia N, Li H. Perivascular adipose tissue oxidative stress in obesity. Antioxid. 2023 Aug 10;12(8):1595. DOI: http://dx.doi. org/ 10.3390/antiox12081595.
20. Abdollahi S, Toupchian O, Jayedi A, Meyre D, Tam V, Soltani S. Zinc supplementation and body weight: a systematic review and dose– response meta-analysis of randomized controlled trials. Adv Nutr. 2020 Mar;11(2):398–411. DOI: http://dx.doi.org/10.1093/advances/ nmz084.
21. El Amrousy D, El-Afify D. Effects of alpha lipoic acid as a supplement in obese children and adolescents. Cyt. 2020 Jun;130:155084. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cyto.2020.155084.
22. Morton NM, Beltram J, Carter RN, Michailidou Z, Gorjanc G, McFadden C, et al. Genetic identification of thiosulfate sulfurtransferase as an adipocyte-expressed antidiabetic target in mice selected for leanness. Nat Med. 2016 Jun 6;22(7):771–779. DOI: http://dx.doi.org/10.1038/ nm.4115.
23. Dugbartey GJ, Wonje QL, Alornyo KK, Adams I, Diaba DE. Alpha-lipoic acid treatment improves adverse cardiac remodelling in the diabetic heart – The role of cardiac hydrogen sulfide-synthesizing enzymes. Biochem Pharmacol. 2022 Sep;203:115179. DOI: http://dx.doi. org/10.1016/j.bcp. 2022.115179.
24. Larghero P, Vene R, Minghelli S, Travaini G, Morini M, Ferrari N, et al. Biological assays and genomic analysis reveal lipoic acid modulation of endothelial cell behavior and gene expression. Carcinogenesis. 2006 Nov 27;28(5):1008–20. DOI: http://dx.doi.org/10.1093/carcin/ bgl233.
25. Hajjaji HE, Dumoulin M, Matagne A, Colau D, Roos G, Messens J, et al. The Zinc center influences the redox and thermodynamic properties of Escherichia coli thioredoxin 2. J Mol Biol. 2009 Feb;386(1):60–71. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jmb.2008.11.046.
26. Macabrey D, Longchamp A, MacArthur MR, Lambelet M, Urfer S, Deglise S, et al. Sodium thiosulfate acts as a hydrogen sulfide mimetic to prevent intimal hyperplasia via inhibition of tubulin polymerisation. eBioMed. 2022 Apr;78:103954. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j. ebiom.2022.103954.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2023 Випуск 4, 171, 134-145 сторінки, код УДК 577.164.187:661.847.532:546.221.1:616-056.52:639.028

DOI:

10.29254/2077-4214-2023-4-171-134-145