Анализ окислительной модификации белков митохондрий эпидидимиса крыс при нормобарической ­хронической гипоксии и модуляции синтеза оксида азота (II)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Молекулярный механизм эффектов NO при адаптации к гипоксии представляет интерес как потенциальная точка приложения в терапии нарушения фертильности.

Цель. Оценить степень окислительной модификации белков митохондрий эпидидимиса при гипоксии в условиях экспериментально изменённого синтеза NO.

Материал и методы исследования. Половозрелые крысы были разделены на четыре группы по 8 особей: (1) контроль (животные без гипоксии); (2) хроническая нормобарическая гипоксия, животные находились в герметичной камере при снижении кислорода до 10% 1 раз в день, 14 дней; (3) животным с гипоксией вводили ингибитор синтеза оксида азота (II) метиловый эфир L-нитроаргинина в дозе 25 мг/кг внутрибрюшинно 1 раз в день, 7 дней; (4) животным с гипоксией вводили субстрат для синтеза NO L-аргинин в дозе 500 мг/кг внутрибрюшинно 1 раз в день, 10 дней. В митохондриальной фракции головки и хвоста эпидидимиса оценивали активность супероксиддисмутазы, количество метаболитов NO, степень окислительной модификации белков. Статистический анализ проводили с помощью критериев Шапиро–Уилка, Манна–Уитни и Спирмена, различия считали достоверными при p <0,05.

Результаты. Гипоксия привела к повышению окислительной модификации белков в митохондриях головки эпидидимиса — 319,12 [240,98; 363,63] у.е./мг белка относительно контроля — 17,89 [15,31; 27,62] у.е./мг белка, p=0,0009. В митохондриях хвоста эпидидимиса окисление белков в изучаемых условиях менее выражено. Применение метилового эфира L-нитроаргинина, как и L-аргинина, приводило к снижению уровня окислительной модификации белков в головке эпидидимиса относительно модели гипоксии — 39,89 [29,25; 43,17] и 37,25 [34,91; 40,96] у.е./мг белка соответственно, p=0,0009.

Вывод. Белки митохондрий головки эпидидимиса более восприимчивы к окислительному повреждению при гипоксии; снижение уровня метаболитов NO в условиях дефицита кислорода ассоциировано с уменьшением окислительной модификации белков митохондрий.

Об авторах

Юлия Александровна Марсянова

Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: yuliyamarsyanova@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-4948-4504
SPIN-код: 4075-3169

асс., каф. биологической химии с курсом КЛД ФДПО

Россия, г. Рязань, Россия

Валентина Ивановна Звягина

Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова

Email: vizvyagina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2800-5789

канд. биол. наук, доц., каф. биологической химии с курсом КЛД ФДПО

Россия, г. Рязань, Россия

Артём Владимирович Петров

Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова

Email: chasedflea089@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-0639-3891

студент

Россия, г. Рязань, Россия

Список литературы

  1. Fainberg J, Kashanian JA. Recent advances in understanding and managing male infertility. F1000Res. 2019;8:670. doi: 10.12688/f1000research.17076.1.
  2. Chen PS, Chiu WT, Hsu PL, Lin SC, Peng IC, Wang CY, Tsai SJ. Pathophysiological implications of hypoxia in human diseases. J Biomed Sci. 2020;27(1):63. doi: 10.1186/s12929-020-00658-7.
  3. Новиков В.Е., Левченкова О.С., Пожилова Е.В. Роль активных форм кислорода в физиологии и патологии клетки и их фармакологическая регуляция. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2014;12(4):13–21. doi: 10.17816/RCF12413-21.
  4. Bell EL, Klimova TA, Eisenbart J, Moraes CT, Murphy MP, Budinger GR, Chandel NS. The Qo site of the mitochondrial complex III is required for the transduction of hypoxic signaling via reactive oxygen species production. J Cell Biol. 2007;177:1029–1036. doi: 10.1083/jcb.200609074.
  5. Urata K, Narahara H, Tanaka Y, Egashira T, Takayama F, Miyakawa I. Effect of endotoxin-induced reactive oxygen species on sperm motility. Fertil Steril. 2001;76(1):163–166. doi: 10.1016/s0015-0282(01)01850-7.
  6. Palladino MA, Powell JD, Korah N, Hermo L. Expression and localization of hypoxia-inducible factor-1 subunits in the adult rat epididymis. Biol Reprod. 2004;70(4):1121–1130. doi: 10.1095/biolreprod.103.023085.
  7. Perry AC, Jones R, Hall L. Isolation and characterization of a rat cDNA clone encoding a secreted superoxide dismutase reveals the epididymis to be a major site of its expression. Biochem J. 1993;293(1):21–25. doi: 10.1042/bj2930021.
  8. Sullivan R, Mieusset R. The human epididymis: its function in sperm maturation. Hum Reprod Update. 2016;22(5):574–587. doi: 10.1093/humupd/dmw015.
  9. Лобанова Е.Г., Кондратьева Е.В., Минеева Е.Е., Караман Ю.К. Мембранный потенциал митохондрий тромбоцитов у пациентов с хронической обструктивной болезнью лёгких. Клиническая лабораторная диагностика. 2014;59(6):13–16. EDN: SKJAKH.
  10. Бельских Э.С., Урясьев О.М., Звягина В.И., Фалетрова С.В. Исследование окислительного стресса и функции митохондрий в мононуклеарных лейкоцитах крови у больных с хроническим бронхитом и с хронической обструктивной болезнью лёгких. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2018;6(2):203–210. doi: 10.23888/HMJ201862203-210.
  11. Фомина М.А. Способ комплексной оценки содержания продуктов окислительной модификации белков в тканях и биологических жидкостях. Методические рекомендации. Рязань: РИО РязГМУ; 2014. 60 с.
  12. Космачевская О.В., Насыбуллина Э.И., Шумаев К.Б., Новикова Н.Н., Топунов А.Ф. Влияние комплексов железа с оксидом азота на реакционную способность цистеинов гемоглобина. Прикладная биохимия и микробиология. 2020;56(5):436–445. doi: 10.1134/S0003683820050099.
  13. Levenez M, Lambrechts K, Mrakic-Sposta S, Vezzoli A, Germonpré P, Pique H, Virgili F, Bosco G, Lafère P, Balestra C. Full-face mask use during scuba diving counters related oxidative stress and endothelial dysfunction. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(2):965. doi: 10.3390/ijerph19020965.
  14. Лукьянова Л.Д., Кирова Ю.И., Сукоян Г.В.. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции. Биологические мембраны. 2012;29(4):238. EDN: OZKFHX.
  15. Gao F, Hayashi Y, Saravanaperumal SA, Gajdos GB, Zhong J, Kaur J, Ordog Т. Hypoxia-Inducible Factor 1 Alpha (HIF1A) cooperates with the cohesin complex component Rad21 to stimulate neuronal Nitric Oxide Synthase (NOS1) Transcription by modifying chromatin conformation. Gastroenterology. 2019;156(6):211. doi: 10.1016/s0016-5085(19)37324-x.
  16. Shemarova I, Nesterov V, Emelyanova L, Korotkov S. Mitochondrial mechanisms by which gasotransmitters (H2S, NO and CO) protect cardiovascular system against hypoxia. Front. Biosci. (Schol Ed). 2021;13(2):105–130. doi: 10.52586/S556.
  17. Miranda KM, Ridnour LA, McGinity CL, Bhattacharyya D, Wink DA. Nitric oxide and cancer: When to give and when to take away? Inorg Chem. 2021;60(21):15941–15947. doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c02434.
  18. Гудырев О.С., Файтельсон А.В., Соболев М.С., Покровский М.В., Покровская Т.Г., Корокин М.В., Поветка Е.Е., Миллер Э.С., Солдатов В.О. Изучение остеопротективного действия l-аргинина, l-норвалина и розувастатина на модели гипоэстроген-индуцированного остеопороза у крыс. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2019;27(3):325–332. doi: 10.23888/PAVLOVJ2019273325-332.
  19. Brown GC, Cooper CE. Nanomolar concentrations of nitric oxide reversibly inhibit synaptosomal respiration by competing with oxygen at cytochrome oxidase. FEBS Lett. 1994;356(2–3):295–298. doi: 10.1016/0014-5793(94)01290-3.
  20. Hagen T, Taylor CT, Lam F, Moncada S. Redistribution of intracellular oxygen in hypoxia by nitric oxide: effect on HIF1alpha. Science. 2003;302(5652):1975–1978. doi: 10.1126/science.1088805.
  21. Звягина В.И., Бельских Э.С., Медведев Д.В., Головач Н.А. Изучение функционального состояния митохондрий придатка яичка крыс в условиях изменения синтеза оксида азота (II). Казанский медицинский журнал. 2015;96(5):814–818. doi: 10.17750/KMJ2015-814.
  22. Cai Z, Yan LJ. Protein oxidative modifications: Beneficial roles in disease and health. J Biochem Pharmacol Res. 2013;1(1):15–26. PMID: 23662248.
  23. Kosmachevskaya OV, Shumaev KB, Topunov AF. Electrophilic signaling: The role of reactive carbonyl compounds. Biochemistry (Mosc). 2019;84:S206–S224. doi: 10.1134/S0006297919140128.
  24. Wetzelberger K, Baba SP, Thirunavukkarasu M, Ho YS, Maulik N, Barski OA, Conklin DJ, Bhatnagar A. Postischemic deactivation of cardiac aldose reductase: role of glutathione S-transferase P and glutaredoxin in regeneration of reduced thiols from sulfenic acids. J Biol Chem. 2010;285(34):26135–26148. doi: 10.1074/jbc.M110.146423.
  25. Zepeda AB, Calaf GM, Figueroa CA, Farías JG. Blueberries prevent the effect of intermittent hypobaric hypoxia in rat epididymis. Andrologia. 2014;46(7):766–769. doi: 10.1111/and.12146.
  26. Zhang X, Zeng W, Zhang Y, Yu Q, Zeng M, Gan J, Zhang W, Jiang X, Li H. Focus on the role of mitochondria in NLRP3 inflammasome activation: A prospective target for the treatment of ischemic stroke (Review). Int J Mol Med. 2022;49(6):74. doi: 10.3892/ijmm.2022.5130.
  27. Стасюк О.Н., Альфонсова Е.В., Авсеенко Н.Д. Экспериментальное исследование влияния дефицита кислорода на кислотно-основное состояние. Современные проблемы науки и образования. 2016;(6):130–137. doi: 10.17513/spno.25558.
  28. Ball MK, Waypa GB, Mungai PT, Nielsen JM, Czech L, Dudley VJ, Beussink L, Dettman RW, Berkelhamer SK, Steinhorn RH, Shah SJ, Schumacker PT. Regulation of hypoxia-induced pulmonary hypertension by vascular smooth muscle hypoxia-inducible factor-1α. Am J Respir Crit Care Med. 2014;189(3):314–324. doi: 10.1164/rccm.201302-0302OC.
  29. Марсянова Ю.А., Звягина В.И., Сучкова О.Н. Способ моделирования нормобарической хронической гипоксии у крыс самцов сток Wistar. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2022;10(2):147–156. . doi: 10.23888/HMJ2022102147-156.
  30. Wang ZY, Hakanson R. Role of nitric oxide (NO) in ocular inflammation. Br J Pharmacol. 1995;116:244–245. doi: 10.1111/j.1476-5381.1995.tb15094.x.
  31. Арапова А.И., Фомина М.А. Аутокаталитические эффекты лизосомальных цистеиновых протеиназ гладкой мышцы аорты крыс. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2015;(4):27–32. EDN: VBKXEP.
  32. Арутюнян А.В. Методы оценки свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма. СПб.: Фолиант; 2000. 104 с.
  33. Метельская В.А., Гуманова Н.Г. Скрининг-метод определения уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови человека. Клиническая лабораторная диагностика. 2005;(6):15–18. EDN: OJCLRV.
  34. Абаленихин А.А., Абаленихина Ю.В., Груздев Е.Е. Программа определения уровня карбонильных производных белков и резервно-адаптационного потенциала в норме и при патологии. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2020611566, опубл. 04.02.2020.
  35. Vanin AF. Dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands as a “working form” of endogenous nitric oxide. Nitric Oxide. 2016;54:15–29. doi: 10.1016/j.niox.2016.01.006.
  36. Cross BA, Silver IA. Neurovascular control of oxygen tension in the testis and epididymis. J Reprod Fertil. 1962;3:377–795. doi: 10.1530/jrf.0.0030377.
  37. Caballero J, Frenette G, Sullivan R. Post testicular sperm maturational changes in the bull: important role of the epididymosomes and prostasomes. Vet Med Int. 2010;2011:757194. doi: 10.4061/2011/757194.
  38. Vaara M. Agents that increase the permeability of the outer membrane. Microbiol Rev. 1992;56(3):395–411. doi: 10.1128/mr.56.3.395-411.1992.
  39. Зорина О.А., Борискина О.А., Басова А.А., Тупицин А.А., Проходная В.А. Гипоксия-зависимый контроль активности врождённого антимикробного иммунитета у пациентов с кариесом дентина. Стоматология. 2019;98(5):60–65. doi: 10.17116/stomat20199805160.
  40. Nickel D, Busch M, Mayer D, Hagemann B, Knoll V, Stenger S. Hypoxia triggers the expression of human β defensing 2 and antimicrobial activity against Mycobacterium tuberculosis in human macrophages. J Immunol. 2012;188(8):4001–4007. doi: 10.4049/jimmunol.1100976.
  41. Economopoulou M, Bdeir K, Cines DB, Fogt F, Bdeir Y, Lubkowski J, Lu W, Preissner KT, Hammes HP, Chavakis T. Inhibition of pathologic retinal neovascularization by alpha-defensins. Blood. 2005;106(12):3831–3838. doi: 10.1182/blood-2005-03-0889.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. А — сравнение количества метаболитов оксида азота (II) (в нмоль/мг белка); В — активность супероксиддисмутазы (в у.е./мг белка); *p <0,05 по сравнению с группой контроля; #p <0,05 по сравнению с группой хронической нормобарической гипоксии (ХНГ); L-NAME — метиловый эфир L-нитроаргинина

Скачать (31KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры поглощения 2,4-динитрофенилгидразин-производных аминокислот в белках; А — в митохондриях головки эпидидимиса; В — в митохондриях хвоста эпидидимиса; ось х — длина волны, ось у — условные единицы оптической плотности; ХНГ — хроническая нормобарическая гипоксия; L-NAME — метиловый эфир L-нитроаргинина

Скачать (50KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение изменения резервно-адаптационного потенциала; 100% — металл-зависимая окислительная модификация белков (ОМБ), моделируемая в лабораторных условиях, окрашенная часть шкалы — доля спонтанной окислительной модификации белков от металл-зависимой (%), неокрашенная часть шкалы — резервно-адаптационный потенциал (доля потенциально возможной окислительной модификации белков; %); *p <0,05 при сравнении с группой контроля; L-NAME — метиловый эфир L-нитроаргинина

Скачать (26KB)
Метаданные

© 2022 Эко-Вектор




Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах