Протективные эффекты L-аргинина на митохондрии эпидидимиса крыс при гипергомоцистеинемии, вызванной длительной метиониновой нагрузкой

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Введение. Исследование маркеров окислительного стресса, метаболитов оксида азота (II) (NOx) и баланса фракций карнитина в митохондриях эпидидимиса крыс позволит оценить протективную роль L-аргинина в условиях экспериментальной гипергомоцистеинемии.

Цель. Изучить влияние L-аргинина на показатели энергетического обмена, уровень метаболитов NO, окислительной модификации белков и баланс фракций карнитина в митохондриях головки и хвоста эпидидимиса крыс в условиях гипергомоцистеинемии.

Материалы и методы. Животным 1 группы (n = 8) моделировали тяжелую гипергомоцистеинемию (ГГЦ) путем введения суспензии метионина в дозе 1,5 г/кг дважды в день в течение 21 дня с добавлением 1% метионина в питьевую воду; крысы 2 группы (n = 8) получали суспензионную основу без метионина; животным 3 группы (n = 8) на фоне метиониновой нагрузки с 11 дня по 21 день ежедневно внутрижелудочно вводили раствор L-аргинина в дозе 500 мг/кг; 4 группе (n = 8) назначали L-аргинин в дозе 500 мг/кг в течение 10 дней; группа 5 (n = 8) служила контролем для группы 4 и получала внутрижелудочно питьевую воду. В сыворотке определяли концентрацию общего гомоцистеина и NOx. В митохондриальной фракции гомогената тканей эпидидимиса оценивали уровень окислительно-модифицированных белков (ОМБ), концентрацию NOx, лактата и фракций карнитина, активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), супероксидисмутазы (СОД), Н+-АТФазы, сукцинатдегидрогеназы (СДГ).

Результаты. ГГЦ сопровождалась снижением уровня NOx в сыворотке крови и митохондриях тканей головки эпидидимиса. В митохондриях тканей головки и хвоста эпидидимиса наблюдалось выраженное снижение всех фракций карнитина, активности ЛДГ, Н+-АТФазы, СДГ, повышение активности СОД и уровня ОМБ. L-аргинин на фоне моделирования ГГЦ уменьшал выраженность гипергомоцистеинемии, предотвращал снижение уровня NOx в сыворотке крови и головке эпидидимиса и снижал содержание ОМБ митохондрий эпидидимиса.

Заключение. L-аргинин при совместном введении с метионином снижает степень выраженности гипергомоцистеинемии. Также подтверждено его положительное влияние на рост концентрации метаболитов NOx сыворотки крови и митохондрий эпидидимиса в условиях метиониновой нагрузки. L-аргинин проявляет антиоксидантные свойства, снижая выраженность окислительного стресса, вызванного гипергомоцистеинемией. Продемонстрированы различия в адаптивном ответе на окислительный стресс митохондрий головки и хвоста эпидидимиса.

Об авторах

Валентина Ивановна Звягина

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: vizvyagina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2800-5789
SPIN-код: 7553-8641

к.б.н., доцент

Россия, Рязань

Константин Борисович Шумаев

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук

Email: tomorov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8835-5188
SPIN-код: 7765-3295

д.б.н.

Россия, Москва

Эдуард Сергеевич Бельских

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: ed.bels@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1803-0542
SPIN-код: 9350-9360

к.м.н.

Россия, Рязань

Олег Михайлович Урясьев

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: uryasev08@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8693-4696
SPIN-код: 7903-4609

д.м.н., профессор

Россия, Рязань

Сабина Руслановна Ахмедова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: danfeyt@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6437-8120
Россия, Рязань

Юлия Александровна Марсянова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: yuliyamarsyanova@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-4948-4504
SPIN-код: 4075-3169

 

 
Россия, Рязань

Анна Михайловна Шитикова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: anyakudlaeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4004-9058
SPIN-код: 3416-3961

к.б.н.

Россия, Рязань

Ольга Николаевна Сучкова

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова

Email: suchkovaon@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5227-7288
SPIN-код: 2282-3653
Россия, Рязань

Список литературы

  1. Agarwal A., Mulgund A., Hamada A., et al. A unique view on male infertility around the globe // Reproductive Biology and Endocrinology. 2015. Vol. 13. P. 37. doi: 10.1186/s12958-015-0032-1
  2. Datta J., Palmer M.J., Tanton C., et al. Prevalence of infertility and help seeking among 15 000 women and men // Human Reproduction. 2016. Vol. 31, № 9. P. 2108–2118. doi: 10.1093/humrep/dew123
  3. Aitken R.J., Baker M.A. The Role of Genetics and Oxidative Stress in the Etiology of Male Infertility-A Unifying Hypothesis? // Frontiers in Endocrinology. 2020. Vol. 11. P. 581838. doi: 10.3389/fendo.2020.581838
  4. Aitken R.J., Flanagan H.M., Connaughton H., et al. Involvement of homocysteine, homocysteine thiolactone, and paraoxonase type 1 (PON-1) in the etiology of defective human sperm function // Andrology. 2016. Vol. 4, № 2. P. 345–360. doi: 10.1111/andr.12157
  5. Sies H., Jones D.P. Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 2020. Vol. 21, № 7. P. 363–383. doi: 10.1038/s41580-020-0230-3
  6. Ramalho–Santos J., Varum S., Amaral S., et al. Mitochondrial functionality in reproduction: from gonads and gametes to embryos and embryonic stem cells // Human Reproduction Update. 2009. Vol. 15, № 5. P. 553–572. doi: 10.1093/humupd/dmp016
  7. Бельских Э.С., Звягина В.И., Урясьев О.М. Современные представления о патогенезе и подходах к коррекции митохондриальной дисфункции // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2016. № 1. С. 104–112.
  8. Smits R.M., Mackenzie–Proctor R., Yazdani A., et al. Antioxidants for male subfertility // The Cochrane Database of Systematic Reviews. 2019. Vol. 3, № 3. P. CD007411. doi: 10.1002/14651858.CD007411.pub4
  9. Jung J.H., Seo J.T. Empirical medical therapy in idiopathic male infertility: Promise or panacea? // Clinical and Experimental Reproductive Medicine. 2014. Vol. 41, № 3. P. 108–114. doi: 10.5653/cerm.2014.41.3.108
  10. Agarwal A., Leisegang K., Majzoub A., et al. Utility of Antioxidants in the Treatment of Male Infertility: Clinical Guidelines Based on a Systematic Review and Analysis of Evidence // The World Journal of Men’s Health. 2021. Vol. 39, № 2. P. 233–290. doi: 10.5534/wjmh.200196
  11. West S.G., Likos–Krick A., Brown P., et al. Oral L-arginine improves hemodynamic responses to stress and reduces plasma homocysteine in hypercholesterolemic men // The Journal of Nutrition. 2005. Vol. 135, № 2. P. 212–217. doi: 10.1093/jn/135.2.212
  12. Lee S.J., Park S.H., Chung J.F., et al. Homocysteine-induced peripheral microcirculation dysfunction in zebrafish and its attenuation by L-arginine // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 35. P. 58264–58271. doi: 10.18632/oncotarget.16811
  13. Elbashir S., Magdi Y., Rashed A., et al. Epididymal contribution to male infertility: An overlooked problem // Andrologia. 2021. Vol. 53, № 1. P. e13721. doi: 10.1111/and.13721
  14. Park Y.–J., Pang M.–G. Mitochondrial Functionality in Male Fertility: From Spermatogenesis to Fertilization // Antioxidants. 2021. Vol. 10, № 1. P. 98. doi: 10.3390/antiox10010098
  15. Медведев Д.В., Звягина В.И., Фомина М.А. Способ моделирования тяжелой формы гипергомоцистеинемии у крыс // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2014. № 4. С. 42–46.
  16. Sun X., Sharma S., Fratz S., et al. Disruption of endothelial cell mitochondrial bioenergetics in lambs with increased pulmonary blood flow // Antioxidants & Redox Signaling. 2013. Vol. 18, № 14. P. 1739–1752. doi: 10.1089/ars.2012.4806
  17. Прохорова М.И., Золотова Л.А., Флеров М.А., и др.; Прохорова М.И., ред. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен). Л.: Издательство Ленинградского государственного университета; 1982.
  18. Метельская В.А., Гуманова Н.Г. Скрининг-метод определение уровня метаболитов оксида азота в сыворотке крови // Клиническая лабораторная диагностика. 2005. № 6. С. 15–17.
  19. Серебров В.Ю., Суханова Г.А., ред. Биоэнергетика клетки. Томск: Сибирский государственный медицинский университет; 2008. С. 79–82.
  20. Костюк В.А., Потапович А.И., Ковалева Ж.В. Простой и чувствительный метод определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина // Вопросы медицинской химии. 1990. Т. 36, № 2. С. 88–91.
  21. Фомина М.А., Абаленихина Ю.В. Окислительная модификация белков тканей при изменении синтеза оксида азота. М.: ГЭОТАР- Медиа; 2018.
  22. Wan L., Hubbard R.W. Determination of free and total carnitine with a random-access chemistry analyzer // Clinical Chemistry. 1998. Vol. 44, № 4. P. 810–816.
  23. Звягина В.И., Бельских Э.С., Урясьев О.М., и др. Влияние карнитина хлорида на митохондрии сердца крыс при моделировании гипер- гомоцистеинемии // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2018. Т. 13, № 1-1. С. 78–81. doi: 10.14300/mnnc.2018.13022
  24. Zvyagina V.I., Belskikh E.S. Carnitine Chloride Reduces the Severity of Experimental Hyperhomocysteinemia and Promotes Lactate Utilization by the Mitochondrial Fraction of the Rat Epididymis // Biochemistry (Moscow). Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2021. Vol. 15. P. 326–336. doi: 10.1134/S1990750821040119
  25. Zvyagina V.I., Belskikh E.S. Comparative Assessment of the Functional Activity of Rat Epididymal Mitochondria in Oxidative Stress Induced by Hyperhomocysteinemia and L-NAME Administration // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022. Vol. 58. P. 364–379. doi: 10.1134/S0022093022020065
  26. Banjarnahor S., Rodionov R.N., König J., et al. Transport of L-Arginine Related Cardiovascular Risk Markers // Journal of Clinical Medicine. 2020. Vol. 9, № 12. P. 3975. doi: 10.3390/jcm9123975
  27. Liu X., Hou L., Xu D., et al. Effect of asymmetric dimethylarginine (ADMA) on heart failure development // Nitric Oxide. 2016. Vol. 54. P. 73–81. doi: 10.1016/j.niox.2016.02.006
  28. Урясьев О.М., Шаханов А.В., Канатбекова Ж.К. Оксид азота и регуляторы его синтеза при хронической обструктивной болезни легких // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2021. Т. 29, № 3. C. 427–434. doi: 10.17816/PAVLOVJ62681
  29. Tain Y.–L., Hsu C.–N. Toxic Dimethylarginines: Asymmetric Dimethylarginine (ADMA) and Symmetric Dimethylarginine (SDMA) // Toxins. 2017. Vol. 9, № 3. P. 92. doi: 10.3390/toxins9030092
  30. Tain Y.–L., Hsu C.–N. Interplay between Oxidative Stress and Nutrient Sensing Signaling in the Developmental Origins of Cardiovascular Disease // International Journal of Molecular Sciences. 2017. Vol. 18, № 4. P. 841. doi: 10.3390/ijms18040841
  31. Fulton M.D., Brown T., Zheng Y.G. The Biological Axis of Protein Arginine Methylation and Asymmetric Dimethylarginine // International Journal of Molecular Sciences. 2019. Vol. 20, № 13. P. 3322. doi: 10.3390/ijms20133322
  32. Robinson J.W., Felber J.P. A survey of the effect of other amino-acids on the absorption of L-arginine and L-lysine by the rat intestine // Gastroenterologia. 1964. Vol. 101. P. 330–338. doi: 10.1159/000202330
  33. Robinson J.W. Interactions between neutral and dibasic amino acids for uptake by the rat intestine // European Journal of Biochemistry. 1968. Vol. 7, № 1. P. 78–89. doi: 10.1111/j.1432-1033.1968.tb19577.x
  34. Stühlinger M.C., Tsao P.S., Her J.H., et al. Homocysteine impairs the nitric oxide synthase pathway: role of asymmetric dimethylarginine // Circulation. 2001. Vol. 104, № 21. P. 2569–2575. doi: 10.1161/hc4601.098514
  35. Liang M., Wang Z., Li H., et al. L-Arginine induces antioxidant response to prevent oxidative stress via stimulation of glutathione synthesis and activation of Nrf2 pathway // Food and Chemical Toxicology. 2018. Vol. 115. P. 315–328. doi: 10.1016/j.fct.2018.03.029
  36. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Grachev D.I., et al. Possible mechanism of antioxidant action of dinitrosyl iron complexes // Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2021. Vol. 15. P. 313–319. doi: 10.1134/S1990750821040090
  37. Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., Shumaev K.B., et al. Protective Effect of Dinitrosyl Iron Complexes Bound with Hemoglobin on Oxidative Modification by Peroxynitrite // International Journal of Molecular Sciences. 2021. Vol. 22, № 24. P. 13649. doi: 10.3390/ijms222413649

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Концентрация NOx, гомоцистеина, общего и свободного карнитина в сыворотке крови исследуемых групп животных, Me [Q1; Q3].

Скачать (46KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сравнение уровней метаболитов NO (II) и лактата митохондрий в исследуемых моделях, Me [Q1; Q3].

Скачать (54KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сравнение исследуемых показателей окислительного стресса митохондрий в исследуемых моделях, Me [Q1; Q3].

Скачать (71KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение активностей ферментов митохондрий в исследуемых моделях, Me [Q1; Q3].

Скачать (109KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Сравнение содержания L-карнитина в митохондриях гомогенатов головки и хвоста эпидидимиса в исследуемых моделях, Me [Q1; Q3].

Скачать (74KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Уровни метаболитов NO (II) и карнитина в сыворотке крови интактных животных и на фоне введения L-аргинина, Me [Q1; Q3].

Скачать (39KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Изменения исследуемых показателей митохондрий головки и хвоста эпидидимиса на фоне назначения L-аргинина, Me [Q1; Q3].

Скачать (91KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Схема возможных механизмов снижения уровня гомоцистеина на фоне назначения L-аргинина.

Скачать (66KB)
Метаданные

© Звягина В.И., Шумаев К.Б., Бельских Э.С., Урясьев О.М., Ахмедова С.Р., Марсянова Ю.А., Шитикова А.М., Сучкова О.Н., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах