ОСОБЛИВОСТІ ТРАНСУЛЬФУВАННЯ ГОМОЦИСТЕЇНУ В ГЕПАТОЦИТАХ ЩУРІВ ЗА УМОВ БІЛКОВОЇ НЕДОСТАТНОСТІ
Анотація
Робота присвячена визначенню концентрації гомоцистеїну в плазмі крові та активності ензимів його транссульфування – цистатіонін-β-синтази та цистатіонін-γ-ліази в гепатоцитах щурів за умов нестачі білка. З метою визначення особливостей змін даних біохімічних показників за умов аліментарної депривації білка дослідних тварин протягом 28 днів утримували на напівсинтетичному низькопротеїновому раціоні за принципом парного харчування. Концентрацію гомоцистеїну в плазмі крові щурів визначали імуноферментним методом. Активність цистатіонін-β-синтази та цистатіонін-γ-ліази оцінювали за кількістю утвореного гідроген сульфіду. Визначення вмісту гідроген сульфіду проводили методом , що базується на утворенні барвника метиленового синього в реакціях між сульфідом та N, N-диметилпарафенілендіаміном в кислому середовищі в присутності іонів Fe3+. Встановлено, що за умов білкової недостатності підвищення концентрації гомоцистеїну в плазмі крові тварин досягає рівня 28,2 мкмоль/л, що призводить до розвитку помірної (легкої) гіпергомоцистеїнемії. Вірогідно, що підвищення рівня гомоцистеїну в плазмі крові щурів за даних експериментальних умов пов’язано зі зниженням його протеїнозв’язаної форми з одночасним зростанням вмісту вільного гомоцистеїну. Водночас за умов аліментарної депривації протеїну відбувається порушення ключових ланок транссульфування гомоцистеїну. У дослідженнях показано, що в клітинах печінки щурів відбувається зниження цистаніонін-β-синтазної активності в 2,6 рази з одночасною активацією цистатіонін-γ-ліази в 2,4 рази відповідно порівняно з показниками контролю. Оскільки, цистатіонін-γ-ліаза бере безпосередню участь в утворенні гідроген сульфіду в клітинах печінки, тому цілком очевидним є те, що підвищення цистатіонін-γ-ліазної активності супроводжується зростанням вмісту гідроген сульфіду. Встановлено, що в гепатоцитах тварин за умов білкової недостатності вміст гідроген сульфіду в 3 рази перевищує значення контролю. Таким чином гіперпродукція Н2S в гепатоцитах щурів за умов білкової недостатності свідчить про активацію десульфуразного шляху перетворення гомоцистеїну.
Ключові слова: гомоцистеїн, трансульфування, гідроген сульфід, цистатіонін-β-синтаза, цистатіонін-γ-ліаза, білкова недостатність.
Посилання
Voloshchuk O.N., Kopylchuk G.P. The Peculiarities of the Structural and Functional State of the Cytochrome Component of the Liver Mitochondrial Respiratory Chain under conditions of low-protein diet. Questions of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2015; 1: 43-46.
Zaichko N.V., Andrushko I.I., Melnuk A.V [et al.] Effect of acute hyperhomocysteinemia in methionine formation of hydrogen sulfide in the bodies of rats and its correction complex of vitamins B6, B9, B12. Experimental and Clinical Physiology and Biochemistrу. 2009; 4: 29-35.
Garayevа О.І. Sulfur-containing amino acids as markers of the state of stress. Fiziologia si Sanocreatologia. 2011; 3: 315.
Zaichko N.V., Pentiuk O.O. Influence of hydrogen sulfide, dithionite, sulfite, thiosulfate and sulfate anions on human platelet aggregatio. Ukrainian Biochemical Journal. 2009; 81(1): 105-113.
Zaichko N.V. Plasma homocysteine, cysteine, and hydrogen sulfide concentrations in patiens with deep vein thrombosis of lower extremities association with methylenetetra. Experimental and Clinical Physiology and Biochemistry Journal. 2010; 4: 35-41.
Kopylchuk G.P, Buchkovska I.M., Borschovetska N.L., Chopyk N.V. The activity of glutathione syntyesis and conjugation enzymes in rat hepatocytes under conditions of low-protein diet and acute liver injury. Journal of Biological Systems. 2014; 6(1): 10-15.
Kopylchuk G.P, Buchkovska I.M., Nikolaev R.O. Content of protein practions of protein fraction of blood plasma in animals under the conditions of protein deficiency. 2015; 1: 52-58.
Kopylchuk G.P, Borschovetska N.L., Chopyk N.V. Buchkovska I.M. The activity of glutathione syntyesis and conjugation enzymes in rat hepatocytes under conditions of low-protein diet. Actual problems of Arts and Sciences. 2014; 6-1: 70-73.
Pentiuk O.O., Lutsyuk M.B., Andrushko I.I. [et al.] The metabolism of homocysteine and its role in the pathology. Ukrainian Biochemical Journal. 2003; 75(1): 5-16.
Nechyporuk V.M, Korda M.M Modern aspects of sulfur-containing amino acids metabolism. Medical Chemistry. 2010; 2: 126-132.
Pentiuk O.O., Lutsyuk M.B., Andrushko I.I. [et al.] Pathogenetic aspects of hyperhomocysteinemia and prospects of creating drugs to treat pathologies associated with impaired homocysteine metabolism. Biomedical and biosocial Anthropology. 2008; 10: 297-303.
Pentiuk O.O. Metabolic predictors of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis. Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2011; 1: 134-138.
Petrenko A.Y., Sukach A.N., Roslyakov A.D. Allocation rat hepatocytes enzymatic method. Віochemistry. 1991; 56(9): 1647-1650.
Skvortsov Yu.I., Korolkova A. S. Homocysteine as a risk factor of ischemic heart disease development (review). Saratov Journal of medical scientific Research. 2011; 7(3): 619-624.
Storozhkov G.Y, Malysheva E.A. Evaluation methods for conducting of research. Good Clinical Practice. 2001; 1: 21-30.
Belužić R., Vugrek O. S-adenosylhomocysteine hydrolase (AHCY ) deficiency: а natural model system for methylation research. Medical Sciences. 2010; 35: 77-92.
Hadithi M., Mulder C., Stam F. et al. Effect of B vitamin supplementation on plasma homocysteine levels in celiac disease. World J Gastroenterol. 2009; 15(8): 955-960.
Sen U., Mishra P., Tyagi N. et al. Homocysteine to hydrogen sulfide or hypertension. Cell. Biochem. Biophys. 2010; 57(2-3): 49-58.
Kopylchuk G.P., Borschovetska N.L., Buchkovska I.M. The features of cysteine catabolism in rat hepatocytes under condition of protein deprivation and acute toxic hepatitis. Ukr. Biochem. J. 2014; 86(4): 203.
Lowicka E. Hydrogen sulfide (H2S) the third gas of interested for pharmacologists. Pharmacol. Rep. 2007; 59: 4-17.
Lowry O.H., Rosenbrougn N.I., Farr A.L., Randall R.I. Protein measurement with the folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 1951; 193: 265-275.
Brosnan J.T., Jacobs R.L., Stead L.M. et al. Methylation demand: a key determinant of homocysteine metabolism. Acta biochimica polonica. 2008; 51(2): 405-413.
Miller A.L. The methionine-homocysteine cycle and its effects on cognitive diseases. Alternative Medicine. 2013; 8(1): 7-19.
Mashiko S., Ishihara A., Iwaasa H. et. al. Pair-Feeding Study Reveals That a Y5 Antagonist Causes Weight Loss in Diet-Induced Obece Mice by Modulating Food Intake and Energy Expenditure. Mol. pharmacol. 2007; 71(2): 602-608.
Kerins D.M., Koury M.J., Capdevila A. et al. Plasma S-adenosylhomocysteine is a more sensitive indicator of cardiovascular disease than plasma homocysteine. Am. J. Clin. Nutr. 2011; 74: 723-729.
Reeves P.G., Nielsen F.H., Fahey G.C. AIN-93 Purified Diets for Laboratory Rodents: Final Report of the American Institute of Nutrition Ad Hoc Writing Committee on the Reformulation of the AIN-76A Rodent Diet. J. Nutr.1993; 5: 1939-1951.
Tehlivets O., Malanovic N., Visram M. et al. S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase and methylation disorders: yeast as a model system. Biochim. Biophys. Acta. 2013; 1832: 204-215.
Tripatara P. Generation of endogenous hydrogen sulfide by cystathionine gamma-lyase limits renal ischemia/reperfusion injuri and dysfunction. Lab. Invest. 2008; 10: 1038-1048.
Wagner C. Hydrogen sulfide: a new gaseous signal molecule and blood pressure regulator. J. Nephrol. 2009; 22(2): 173-176.
