The specific activity of proteins involved in iron metabolism depends on compensation of type 2 diabetes mellitus

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objective. We aimed to analyze the alterations of activity of iron metabolism members i.e. ceruloplasmin (Cp) and transferrin (Tf), in relation to the percentage of glycated hemoglobin. The latter is one of biochemical criteria of chronic hyperglycemia compensation in case of type 2 diabetes mellitus.

Materials and methods. Concentration and activity of Cp and Tf, concentration of iron, copper and lipoprotein cholesterol were measured by biochemical methods in blood serum samples obtained from healthy donors and patients with type 2 diabetes mellitus divided in three groups according to glycated hemoglobin level.

Results. The significant decrease in serum copper, ferroxidase activity of Cp and iron-binding capacity of Tf, as well as an increase of Tf concentration, in groups with compensated and uncompensated type 2 diabetes mellitus was found.

Conclusion. Our data demonstrate a statistical link between the degree of type 2 diabetes mellitus compensation and alteration of iron metabolism members’ activity. Thus, an increase of hyperglycemia is associated with a decrease of both Cp ferroxidase activity and the degree of Tf saturation with iron. These alterations may explain the efficiency of treatment with iron chelators of such type 2 diabetes mellitus complications as trophic ulcers. The said disease condition is directly connected with the changes in iron efflux.

About the authors

Irina V. Voynova

Institute of Experimental Medicine

Email: iravoynova@mail.ru

PhD student, Research fellow of the Department of Molecular Genetics

Russian Federation, Saint Petersburg

Valeria A. Kostevich

Institute of Experimental Medicine

Email: hfa-2005@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1405-1322
SPIN-code: 2726-2921

PhD (Biology), Senior Researcher of the Department of Molecular Genetics

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna Yu. Elizarova

Institute of Experimental Medicine

Email: anechka_v@list.ru
SPIN-code: 3059-4381

PhD student, Research fellow of the Department of Molecular Genetics

Russian Federation, Saint Petersburg

Marina N. Karpenko

Institute of Experimental Medicine

Email: mnkarpenko@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1082-0059
SPIN-code: 6098-2715

PhD (Biology), Senior Researcher of The Pavlov Department of Physiology

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexey V. Sokolov

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: biochemsokolov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9033-0537
SPIN-code: 7427-7395

Doctor of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Biochemical Genetics of the Department of Molecular Genetics; Professor of Chair of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technology 

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Alfadhel M, Babiker A. Inborn errors of metabolism associated with hyperglycaemic ketoacidosis and diabetes mellitus: narrative review. Sudan J Paediatr. 2018;18(1):10-23. https://doi.org/10.24911/SJP.2018.1.3.
  2. Yoshida K, Furihata K, Takeda S, et al. A mutation in the ceruloplasmin gene is associated with systemic hemosiderosis in humans. Nat Genet. 1995;9(3):267-272. https://doi.org/10.1038/ng0395-267.
  3. Zheng J, Chen M, Liu G, et al. Ablation of hephaestin and ceruloplasmin results in iron accumulation in adipocytes and type 2 diabetes. FEBS Lett. 2018;592(3):394-401. https://doi.org/10.1002/1873-3468.12978.
  4. Pandey R, Dingari NC, Spegazzini N, et al. Emerging trends in optical sensing of glycemic markers for diabetes monitoring. Trends Analyt Chem. 2015;64:100-108. https://doi.org/10.1016/j.trac.2014.09.005.
  5. Kang JH. Oxidative modification of human ceruloplasmin by methylglyoxal: an in vitro study. J Biochem Mol Biol. 2006;39(3):335-338. https://doi.org/10.5483/BMBRep.2006.39.3.335
  6. Dutra F, Ciriolo MR, Calabrese L, Bechara EJ. Aminoacetone induces oxidative modification to human plasma ceruloplasmin. Chem Res Toxicol. 2005;18(4):755-760. https://doi.org/10.1021/tx049655u.
  7. Squitti R, Mendez AJ, Simonelli I, Ricordi C. Diabetes and Alzheimer’s disease: can elevated free copper predict the risk of the disease? J Alzheimers Dis. 2017;56(3):1055-1064. https://doi.org/10.3233/JAD-161033.
  8. Sokolov AV, Voynova IV, Kostevich VA, et al. Comparison of interaction between ceruloplasmin and lactoferrin/transferrin: to bind or not to bind. Biochemistry (Mosc). 2017;82(9):1073-1078. https://doi.org/10.1134/S0006297917090115.
  9. Osaki S. Kinetic studies of ferrous ion oxidation with crystalline human ferroxidase (ceruloplasmin). J Biol Chem. 1966;241(21):5053-5059.
  10. Golizeh M, Lee K, Ilchenko S, et al. Increased serotransferrin and ceruloplasmin turnover in diet-controlled patients with type 2 diabetes. Free Radic Biol Med. 2017;113:461-469. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.10.373.
  11. Silva AM, Coimbra JT, Castro MM, et al. Determining the glycation site specificity of human holo-transferrin. J Inorg Biochem. 2018;186:95-102. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2018.05.016.
  12. Misra G, Bhatter SK, Kumar A, et al. Iron profile and glycaemic control in patients with type 2 diabetes mellitus. Med Sci (Basel). 2016;4(4):E22. https://doi.org/10.3390/medsci4040022.
  13. Topham RW, Frieden E. Identification and purification of a non-ceruloplasmin ferroxidase of human serum. J Biol Chem. 1970;245(24):6698-6705.
  14. Klenk DC, Hermanson GT, Krohn RI, et al. Determination of glycosylated hemoglobin by affinity chromatography: comparison with colorimetric and ion-exchange methods, and effects of common interferences. Clin Chem. 1982;28(10):2088-2094.
  15. Cegla UH. [Serum levels of alpha-2-macroglobulin, ceruloplasmin, transferrin, alpha-1-antitrypsin and complement (beta-1-C) before and following 3- and 6-day injections of D-penicillamine in man. (In German)]. Z Rheumatol. 1975;34(9-10):301-308.
  16. Sokolov AV, Kostevich VA, Romanico DN, et al. Two-stage method for purification of ceruloplasmin based on its interaction with neomycin. Biochemistry (Mosc). 2012;77(6):631-838. https://doi.org/10.1134/S0006297912060107.
  17. Sokolov AV, Pulina MO, Zakharova ET, et al. Effect of lactoferrin on the ferroxidase activity of ceruloplasmin. Biochemistry (Mosc). 2005;70(9):1015-1019. https://doi.org/10.1007/s10541-005-0218-9.
  18. Erel O. Automated measurement of serum ferroxidase activity. Clin Chem. 1998;44(11):2313-2319.
  19. Abe A, Yamashita S, Noma A. Sensitive, direct colorimetric assay of copper in serum. Clin Chem. 1989;35(4):552-554.
  20. Yamashita S, Abe A, Noma A. Sensitive, direct procedures for simultaneous determinations of iron and copper in serum, with use of 2-(5-Nitro-2-pyridylazo)-5-(N-propyl-N-sulfopropylamino)phenol (Nitro-PAPS) as ligand. Clin Chem. 1992;38(7):1373-1375.
  21. Elizarova AYu, Kostevich VA, Voynova IV, Sokolov AV. Lactoferrin as a promising remedy for metabolic syndrome therapy: from molecular mechanisms to clinical trials. Med Acad J. 2019;19(1):45-64. https://doi.org/10.17816/ MAJ19145-64.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Voynova I.V., Kostevich V.A., Elizarova A.Y., Karpenko M.N., Sokolov A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».