Ukr.Biochem.J. 2020; Том 92, № 2, березень-квітень, c. 86-97

doi: https://doi.org/10.15407/ubj92.02.086

Екзогенний сірководень запобігає пошкодженню брижі, пов’язаного з фруктозо-індукованими порушеннями шляхом гальмування окисного стресу

21.12.2020   Uncategorized   No comments

О. Ревенко1*, Н. Заічко2, Дж. Л. Уоллес3, О. Заячківська1

1Кафедра нормальної фізіології, Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Україна;
2Кафедра біологічної та загальної хімії, Вінницький національний медичний університет ім. М. І. Пирогова, Вінниця, Україна;
3Кафедра фізіології та фармакології, Університет Калгарі, Канада;
*e-mail: wersus35@gmail.com

Отримано: 30 грудня 2019; Затверджено: 27 березня 2020

Патологічні зміни адипоцитів брижі (AM), спричинені дієтою з високим вмістом фруктози (HFD), є джерелом багатьох супутніх захворювань. Менше з тим, їх патогенез залишається мало дослідженим і не існує ефективних препаратів, які б запобігали ремоделюванню АМ. Нещодавні дослідження показали, що сірководень (H2S) має сильну цитопротекторну дію. Метою даного дослідження було вивчити чинники, що лежать в основі патологічних змін АМ щурів, які перебували на HFD та дослідити дію H2S у разі екзогенного застосування. Дорослих самців щурів розділили на групи, група на стандартній дієті (SD, контрольна група) та експериментальні групи, що перебували на HFD, та які піддавалися впливу гострого водно-імерсійної стресу (WIS). Вплив на АМ екзогенного гидросульфида натрію (NaHS, 5,6 мг/кг/день протягом 9 днів) та збагаченого Н2S гібридного аспірину (ASA) (H2S-ASA [ATB-340], 17,5 мг/кг/день) у даному досліджені порівнювали з дією звичайного аспірину ASA (10 мг/кг/день). Адаптивні зміни АМ оцінювали на субклітинному рівні за допомогою електронної мікроскопії. Концентрацію глюкози в сироватці, рівні реактивних субстанції тіобарбітурової кислоти (TBARS), та активність цістатіон-γ-ліази (CSE) і цістатіон-β-синтази (CBS) було досліджено біохімічними методами з використанням спектрофотометрії. У тварин із HFD застосування NaHS спричиняло захисний вплив на АМ, ендотеліальні та субендотеліальні структури мікросудин брижі порівняно до щурів, що отримували плацебо, і мали ознаки ендотеліальної та мітохондіальної дисфункції, пошкодження АМ. Використання H2S-ASA характеризувалось захисною дією на АМ у тварин із HFD та WIS, зниженням вмісту TBARS у крові та підвищенням активності CSE та CBS. Дія дієти з високим вмістом фруктози впродовж 4-х тижнів є достатньою причиною для виникнення окисного пошкодження АМ, появі мітохондріальної дисфункції та змін ендотелію. H2S відіграє важливу роль у виживанні адипоцитів брижі за умов окисного стресу, спричиненого HFD, за рахунок зменшення продукції TBARS та мітохондріальної дисфункції. Застосування H2S може сприяти появі нового підходу у лікуванні ожиріння.

Ключові слова: , , , , , , ,

Посилання:

  1. Bezpalko L, Gavrilyuk O, Zayachkivska O. Inflammatory response in visceral fat tissue and liver is prenatally programmed: experimental research. J Physiol Pharmacol. 2015: 66(1): 57-64. PubMed
  2. Mancuso P, Bouchard B. The impact of aging on adipose function and adipokine synthesis. Front Endocrinol. 2019; 10: 137. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Kuprinenko N. Endocrine and neurological diseases: problems of comorbidity. Int J Endocrinol. 2018; 14(6): 610-616. CrossRef
  4. Corsello T, Komaravelli N, Casola A. Role of hydrogen sulfide in NRF2- and sirtuin-dependent maintenance of cellular redox balance. Antioxidants. 2018; 7(10): 129. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Hotamisligil GS. Inflammation, metaflammation and immunometabolic disorders. Nature. 2017; 542(7640): 177-185. PubMed, CrossRef
  6.  Argikar AA, Argikar UA. The mesentery: an ADME perspective on a ‘new’ organ. Drug Metab Rev. 2018; 50(3): 398-405. PubMed, CrossRef
  7. Coffey JC, O’Leary DP. The mesentery: structure, function, and role in disease. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2016; 1(3): 238-247. PubMed, CrossRef
  8. Cinti S. Adipose organ development and remodeling. Compr Physiol. 2018; 8(4): 1357-1431. PubMed, CrossRef
  9. Rivera ED, Coffey JC, Walsh D, Ehrenpreis ED. The mesentery, systemic inflammation, and Crohn’s disease. Inflamm Bowel Dis. 2019; 25(2): 226-234. PubMed, CrossRef
  10. Cao X, Ding L, Xie ZZ, Yang Y, Whiteman M, Moore PK, Bian JS. A review of hydrogen sulfide synthesis, metabolism, and measurement: is modulation of hydrogen sulfide a novel therapeutic for cancer? Antioxid Redox Signal. 2019; 31(1): 1-38. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Cui J, Liu L, Zou J, Qiao W, Liu H, Qi Y, Yan C. Protective effect of endogenous hydrogen sulfide against oxidative stress in gastric ischemia-reperfusion injury. Exp Ther Med. 2013; 5(3): 689-694. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Giuffrè A, Vicente JB. Hydrogen sulfide biochemistry and interplay with other gaseous mediators in mammalian physiology. Oxid Med Cell Longev. 2018; 2018: Article ID 6290931. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Mishanina TV, Libiad M, Banerjee R. Biogenesis of reactive sulfur species for signaling by hydrogen sulfide oxidation pathways. Nat Chem Biol. 2015; 11(7): 457-464.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Olson KR, Gao Y, Arif F, Arora K, Patel S, DeLeon ER, Sutton TR, Feelisch M, Cortese-Krott MM, Straub KD. Metabolism of hydrogen sulfide (H2S) and production of reactive sulfur species (RSS) by superoxide dismutase. Redox Biol. 2018; 15: 74-85.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Smirnov A, Comte C, Mager-Heckel AM, Addis V, Krasheninnikov IA, Martin RP, Entelis N, Tarassov I. Mitochondrial enzyme rhodanese is essential for 5 S ribosomal RNA import into human mitochondria. J Biol Chem. 2010; 285(40): 30792-30803. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Wallace JL, Blackler RW, Chan MV, Da Silva GJ, Elsheikh W, Flannigan KL, Gamaniek I, Manko A, Wang L, Motta JP, Buret AG. Anti-inflammatory and cytoprotective actions of hydrogen sulfide: translation to therapeutics. Antioxid Redox Signal. 2015; 22(5): 398-410. PubMed, CrossRef
  17. Wallace JL, de Nucci G, Sulaieva O. Toward more GI-friendly anti-inflammatory medications. Curr Treat Options Gastroenterol. 2015; 13(4): 377-385. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  18. Wallace JL, Motta JP, Buret AG. Hydrogen sulfide: an agent of stability at the microbiome-mucosa interface. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2018; 314(2): G143-G149. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Takagi K, Kasuya Y, Watanabe K. Studies on the drugs for peptic ulcer. A reliable method for producing stress ulcer in rats. Chem Pharma Bull (Tokyo). 1964; 12(4): 465-472.  PubMed, CrossRef
  20. Takagi K, Okabe S. The effects of drugs on the production and recovery processes of the stress ulcer. Jpn J Pharmacol. 1968; 18(1): 9-18. PubMed, CrossRef
  21. Wallace J, Pshyk-Titko I, Muscara MN, Bula N, Pavlovsky Y, Gavriluk E, Zayachkivska O. Influence of hydrogen sulfide-releasing aspirin on mucosal integrity of esophageal and gastric mucosa. Proc Shevchenko Sci Soc. Med Sci. 2015; 43(27): 63-74.
  22. Zaichko N, Pentyuk N, Melnik A. The formation of hydrogen sulfide in the organs of rats. Med Chem. 2009; 11(4): 7-13.
  23. Dombkowski RA, Russell MJ, Olson KR. Hydrogen sulfide as an endogenous regulator of vascular smooth muscle tone in trout. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004; 286(4): R678-R685.  PubMed, CrossRef
  24. Gomaa AA, Farghaly HSM, El-Sers DA, Farrag MM, Al-Zokeim NI. Inhibition of adiposity and related metabolic disturbances by polyphenol-rich extract of Boswellia serrata gum through alteration of adipo/cytokine profiles. Inflammopharmacology. 2019; 27(3): 549-559. PubMed, CrossRef
  25. Jack BU, Malherbe CJ, Mamushi M, Muller CJF, Joubert E, Louw J, Pheiffer C. Adipose tissue as a possible therapeutic target for polyphenols: A case for cyclopia extracts as anti-obesity nutraceuticals. Biomed Pharmacother. 2019; 120: 109439. PubMed, CrossRef
  26. Ng LT, Gruber J, Moore PK. Is there a role of H2S in mediating health span benefits of caloric restriction? Biochem Pharmacol. 2018; 149: 91-100. PubMed, CrossRef
  27. Weidinger C, Hegazy AN, Siegmund B. The role of adipose tissue in inflammatory bowel diseases. Curr Opin Gastroenterol. 2018; 34(4): 183-186. PubMed,CrossRef
  28. Untereiner A, Wu L. Hydrogen sulfide and glucose homeostasis: a tale of sweet and the stink. Antioxid Redox Signal. 2018; 28(16): 1463-1482. PubMed, CrossRef
  29. Kabil O, Banerjee R. Redox biochemistry of hydrogen sulfide. J Biol Chem. 2010; 285(29): 21903-21907. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. McGonigle P, Ruggeri B. Animal models of human disease: challenges in enabling translation. Biochem Pharmacol. 2014; 87(1): 162-171. PubMed, CrossRef
  31. Ma X, Lee P, Chisholm DJ, James DE. Control of adipocyte differentiation in different fat depots; implications for pathophysiology or therapy. Front Endocrinol. 2015; 6: 1. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Rose P, Moore PK, Zhu YZ. H2S biosynthesis and catabolism: new insights from molecular studies. Cell Mole Life Sci. 2017; 74(8): 1391-1412. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  33. Van Dingenen J, Pieters L, Vral A, Lefebvre RA. The H2S-releasing naproxen derivative ATB-346 and the slow-release H2S donor GYY4137 reduce intestinal inflammation and restore transit in postoperative ileus. Front Pharmacol. 2019; 10: 116.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Nakajima T. Roles of sulfur metabolism and rhodanese in detoxification and anti-oxidative stress functions in the liver: responses to radiation exposure. Med Sci Monit. 2015; 21: 1721-1725. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  35. Schrattenholz A, Groebe K, Soskic V. Systems Biology Approaches and Tools for Analysis of Interactomes and Multi-target Drugs. In: Yan Q. (eds) Systems Biology in Drug Discovery and Development. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols), vol 662. Humana Press, Totowa, NJ, 2010: 29-58. CrossRef
  36. d’Emmanuele di Villa Bianca R, Fusco F, Mirone V, Cirino G, Sorrentino R. The Role of the Hydrogen Sulfide Pathway in Male and Female Urogenital System in Health and Disease. Antioxid Redox Signal. 2017; 27(10): 654-668. PubMed, CrossRef
  37. Magierowski M, Magierowska K, Hubalewska-Mazgaj M, Sliwowski Z, Pajdo R, Ginter G, Kwiecien S, Brzozowski T. Exogenous and endogenous hydrogen sulfide protects gastric mucosa against the formation and time-dependent development of ischemia/Reperfusion-induced acute Lesions progressing into deeper Ulcerations. Molecules. 2017; 22(2): 295. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.