Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 5, вересень-жовтень, c. 21-30

doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.05.021

Оксидативний стрес у мітохондріях серця щурів за ротенонової моделі хвороби Паркінсона: корегувальна дія капікору

04.01.2022   Uncategorized   No comments

О. О. Гончар*, О. O. Клименко, Т. І. Древицька, Л. В. Братусь, І. М. Маньковська

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
*e-mail: olga.gonchar@i.ua

Отримано: 22 березня 2021; Затверджнено: 22 вересня 2021

Вивчено біохімічні та генетичні механізми розвитку оксидативного стресу (ОС) в мітохондріях серця щурів за ротенонової моделі хвороби Паркінсона (ХП), а також вплив на ці механізми препарату капікор (комбінація мельдонію дигідрату та гамма-бутиробетаїн дигідрату). Досліди проводили на дорослих щурах-самцях Вістар, яких було поділено на відповідні групи: І – інтактні щури (контроль); ІІ – введення ротенону підшкірно (3 мг/кг маси тіла) 1 раз на день впродовж 2 тижнів; ІІІ – після інтоксикації ротеноном капікор вводили внутрішньоочеревинно (50 мг/кг маси тіла) 1 раз на день впродовж наступних 2 тижнів. У суспензії мітохондрій як біомаркерів оксидативного стресу, досліджували інтенсивність пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ), вміст продуктів окисної модифікації протеїнів (ОМП), продукцію Н2О2, активність MnSOD та GPx, а також показники глутатіонового пулу. Визначали експресію генів – Parkin (PARK2), DJ-1 (PARK7), а також протеїнів MnSOD та DJ-1. Встановлено, що довготривале введення ротенону призводило до розвитку ОС: збільшувались інтенсивність ПОЛ, окисна модифікація протеїнів і продукція Н2О2, у той же час, зменшувались вміст GSH, відношення GSH/GSSG, активність GPx, а також гіперактивація MnSOD. Одночасно реєструвалося падіння рівня експресії гена та протеїну DJ-1. Застосування капікору призводило до послаблення процесів ПОЛ та ОМП, відновлення глутатіонового пулу, нормалізації про- та антиоксидантного балансу в мітохондріях серця щурів. Зростання експресії протеїнів MnSOD та DJ-1 може бути додатковим індикатором посилення антиоксидантного захисту клітин серця. Капікор промотує надекс­пресію генів DJ-1 і PARK 2 в серці, що може вказувати на зростання мітофагії і на зменшення окисних процесів.

Ключові слова: , , , , , ,

Посилання:

  1. Gandhi S, Abramov AY. Mechanism of oxidative stress in neurodegeneration. Oxid Med Cell Longev. 2012;2012:428010. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Wirdefeldt K, Adami HO, Col P, Trichopoulos D, Mandel J. Epidemiology and etiology of Parkinson’s disease: a review of the evidence. Eur J Epidemiol. 2011;26(Suppl 1):S1-S58. PubMed, CrossRef
  3. Gonchar OO, Bratus LV, Karaban IM, Mankovska IM. The effect of Capicor  on the protein markers of  oxidative stress development in rat brain mitochondria under modeling of Parkinson’s disease. Pharmacol Drug Toxicol. 2020; 14(5): 316-322. (In Ukrainian). CrossRef
  4. Hancock DB, Martin ER, Mayhew GM, Stajich JM, Jewett R, Stacy MA, Scott BL, Vance JM, Scott WK. Pesticide exposure and risk of Parkinson’s disease: a family-based case-control study. BMC Neurol. 2008;8:6.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5. Park JH, Kim DH, Park YG, Kwon DY, Choi M, Jung JH, Han  K. Association of Parkinson Disease With Risk of Cardiovascular Disease and All-Cause Mortality: A Nationwide, Population-Based Cohort Study. Circulation. 2020;141(14):1205-1207. PubMed, CrossRef
  6. Truban D, Hou X, Caulfield TR, Fiesel FC, Springer W. PINK1, Parkin, and Mitochondrial Quality Control: What can we Learn about Parkinson’s Disease Pathobiology? J Parkinsons Dis. 2017;7(1):13-29. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Billia F, Hauck L, Grothe D, Konecny F, Rao V, Kim RH, Mak TW. Parkinson-susceptibility gene DJ-1/PARK7 protects the murine heart from oxidative damage in vivo. Proc Natl Acad Sci USA. 2013;110(15):6085-6090. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Disatnik MH, Hwang S, Ferreira JCB, Mochly-Rosen D. New therapeutics to modulate mitochondrial dynamics and mitophagy in cardiac diseases. J Mol Med (Berl). 2015;93(3):279-287. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Mankovska IM, Gonchar OO, Nosar VI, Bratus LV, Karaban IM. Correction of rat liver mitochondrial dysfunction under rotenone intoxication when treated with fixed combination meldonium with gamma-butyro-betaine. Pharmacol Drug Toxicol. 2018;12(6):60-68. (In Ukrainian).
  10. Buege JA, Aust SD. Microsomal lipid peroxidation. Methods Enzymol. 1978;52:302-310. CrossRef
  11. Levine RL, Garland D, Oliver CN, Amici A, Climent I, Lenz G, Ahn BW, Shaltiel S, Stadtman ER. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins. Methods Enzymol. 1990;186:464-478. PubMed, CrossRef
  12. Wolff SP. Ferrous ion oxidation in presence of ferric ion indicator xylenol orange for measurement of hydroperoxides.  Methods Enzymol. 1994;233:182–189. CrossRef
  13. Flohé L, Günzler WA. Assays of glutathione peroxidase. Methods Enzymol. 1984;105:114-121. PubMed, CrossRef
  14. Misra HP, Fridovich I. The role of superoxide anion in the autoxidation of epinephrine and a simple assay for superoxide dismutase. J Biol Chem. 1972;247(10):3170-3175. PubMed, CrossRef
  15. Anderson ME. Determination of glutathione and glutathione disulfide in biological samples. Methods Enzymol. 1985;113:548-555. PubMed, CrossRef
  16. Dawson TM, Dawson VL. The role of parkin in familial and sporadic Parkinson’s disease. Mov Disord. 2010;25(Suppl 1):S32-S39. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Beal MF. Oxidatively modified proteins in aging and disease. Free Radic Biol Med. 2002;32(9):797-803. PubMed, CrossRef
  18. Gonchar OA, Mankovska IN. Moderate intermittent hypoxia/hyperoxia: implication for correction of mitochondrial dysfunction. Cent Eur J Biol. 2012;7(5):801-809. CrossRef
  19. Yamakura F, Kawasaki H. Post-translational modifications of superoxide dismutase. Biochim Biophys Acta. 2010;1804(2):318-325. PubMed, CrossRef
  20. Gonchar O, Mankovska I. Hypoxia/reoxygenation modulates oxidative stress level and antioxidative potential in lung mitochondria: possible participation of p53 and NF-kB target proteins. Arch Pulmonol Respir Care. 2017;3(2):35–43.
  21. Clements CM, McNally RS, Conti BJ, Mak TW, Ting JP. DJ-1, a cancer- and Parkinson’s disease-associated protein, stabilizes the antioxidant transcriptional master regulator Nrf2. Proc Natl Acad Sci USA. 2006;103(41):15091-15096. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  22. Zhou W, Bercur K, Cummiskey J, Luong N, Lebin J, Freed CR. Phenylbutyrate up-regulates the DJ-1 protein and protects neurons in cell culture and in animal models of Parkinson disease. J Biol Chem. 2011;286(17):14941-14951. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. Narendra D, Tanaka A, Suen DF, Youle RJ. Affiliations Parkin is recruited selectively to impaired mitochondria and promotes their autophagy. J Cell Biol. 2008;183(5):795-803. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  24. Wang X, Winter D, Ashrafi G, Schlehe J, Wong YL, Selkoe D, Rice S, Steen J, LaVoie MJ, Schwarz TL. PINK1 and Parkin target Miro for phosphorylation and degradation to arrest mitochondrial motility. Cell. 2011;147(4):893-906. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. Ashrafi G, Schlehe JS, LaVoie MJ, Schwarz TL. Mitophagy of damaged mitochondria occurs locally in distal neuronal axons and requires PINK1 and Parkin. J Cell Biol. 2014;206(5):655-670.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.