Ukr.Biochem.J. 2022; Том 94, № 1, січень-лютий, c. 23-32

doi: https://doi.org/10.15407/ubj94.01.023

Рабдоміоліз послаблює активність семікарбазид-чутливої аміноксидази як маркера нефропатії у діабетичних щурів

О. Гудкова*, І. Крисюк, Л. Дробот, Н. Латишко

Відділ клітинної сигналізації, Інституту біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: ogudkova@biohem.kiev.ua

Отримано: 22 грудня 2021; Затверджено: 21 січня 2022

Амінооксидази беруть участь у розвитку багатьох захворювань та їх ускладнень, зокрема ниркової недостатності, через утворення трьох токсичних метаболітів (H2O2, альдегідів та амонію) в реакціях окисного дезамінування біогенних амінів. Участь перших двох продуктів у патогенезі нирки наразі переконливо доведено, тоді як роль амонію, як потенційного індуктора нітрозативного стресу, залишається нез’ясованою. Метою цього дослідження було перевірити, як подальше посилення окисидативного стресу вплине на метаболічні зміни, зумовлені цукровим діабетом. Для цього було використано модель гліцерол-стимульованого рабдоміолізу у щурів, як джерела потужного оксидативного стресу внаслідок вивільнення лабільного Fe3+ із зруйнованих міоцитів, на тлі стрептозотоцин-індукованого діабету. Було сформовано наступні експериментальні групи: 1 група – «Контрольна», 2 група – «Діабет», 3 група – «Діабет + рабдоміоліз». У тварин 2-ї групи порівняно з контролем спостерігалось багаторазове підвищення активності семікарбазидчутливої аміноксидази (SSAO) в нирці і крові, рівня вільних радикалів (ВР), MetHb і 3-нітротирозину (3-NT) в крові, а також поява HbNO в плазмі та динітрозильних комплексів заліза (ДНКЗ) в печінці. У тварин групи «Діабет+рабдоміоліз» порівняно з групою «Діабет» продемонстровано додаткове підвищення рівня ВР, HbNO в крові та ДНКЗ в печінці, що корелювало з появою в крові тварин 3-ї групи великої кількості Fe3+, яке було повніс­тю відсутнє у інтактних тварин. Несподівано, у тварин групи «Діабет+рабдоміоліз» ми виявили позитивні регуляторні ефекти порівняно з групою «Діабет», зокрема, зниження активності SSAO в нирці та рівня 3-NT у плазмі, а також нормалізацію активностей про- та антиоксидантних ензимів в крові та печінці. Такі наслідки, опосередковані рабдоміолізом, можуть бути результатом виключення NO з кровообігу тварин через надмірне утворення його стабільних комплексів в крові та печінці. Отримані дані дозволяють розглядати активність SSAO як маркер ниркової недостатності за цукрового діабету. Крім того, ми припускаємо значну роль нітрозативного стресу у розвитку даної патології, на основі чого можемо рекомендувати пастки NO в комплексному лікуванні ускладнень діабету.

Ключові слова: , , , , ,


Посилання:

  1. Sánchez-Jiménez F, Ruiz-Pérez MV, Urdiales JL, Medina MA. Pharmacological potential of biogenic amine-polyamine interactions beyond neurotransmission. Br J Pharmacol. 2013;170(1):4-16. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Boomsma F, Bhaggoe UM, van der Houwen AM, van den Meiracker AH. Plasma semicarbazide-sensitive amine oxidase in human (patho)physiology. Biochim Biophys Acta. 2003;1647(1-2):48-54. PubMed, CrossRef
  3. Obata T. Semicarbazide-sensitive amine oxidase (SSAO) in the brain. Neurochem Res. 2002;27(4):263-268. PubMed, CrossRef
  4. Cooper amine oxidases. Structure, catalytic mechanisms and role in pathophisiology. Ed. by G. Floris, B. Mondovi. CRC Press, 2009. 374 p.
  5. Hernandez-Guillamon M, Solé M, Delgado P, García-Bonilla L, Giralt D, Boada C, Penalba A, García S, Flores A, Ribó M, Alvarez-Sabin J, Ortega-Aznar A, Unzeta M, Montaner J. VAP-1/SSAO plasma activity and brain expression in human hemorrhagic stroke. Cerebrovasc Dis. 2012;33(1):55-63.
    PubMed, CrossRef
  6. Wu G,Bazer FW, Davis TA, Kim SW, Li P, Rhoads JM, Satterfield MC, Smith SB, Spencer TE, Yin Y. Arginine metabolism and nutrition in growth, health and disease. Amino Acids. 2009;37(1):153-168. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Levillain O, Hus-Citharel A, Morel F, Bankir L. Localization of arginine synthesis along rat nephron. Am J Physiol. 1990;259(6 Pt 2):F916-F923. PubMed, CrossRef
  8. Morris SM Jr. Arginine metabolism: boundaries of our knowledge. J Nutr. 2007;137(6 Suppl 2):1602S-1609S. PubMed, CrossRef
  9. Brosnan ME, Brosnan JT. Renal arginine metabolism. J Nutr. 2004;134(10 Suppl):2791S-2795S. PubMed, CrossRef
  10. Wang JY and Casero RA. Polyamine cell signaling: Physiology, Pharmacology, and Cancer Research. 2006; Humana Press. 490 p. CrossRef
  11. Han KH, Jung JY, Chung KY, Kim H, Kim J. Nitric oxide synthesis in the adult and developing kidney. Electrolyte Blood Press. 2006;4(1):1-7. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Baylis C. Nitric oxide deficiency in chronic kidney disease. Am J Physiol Renal Physiol. 2008;294(1):F1-F9. PubMed, CrossRef
  13. Pacher P, Obrosova IG, Mabley JG, Szabó C. Role of nitrosative stress and peroxynitrite in the pathogenesis of diabetic complications. Emerging new therapeutical strategies. Curr Med Chem. 2005;12(3):267-275. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Weiner ID, Mitch WE, Sands JM. Urea and Ammonia Metabolism and the Control of Renal Nitrogen Excretion. Clin J Am Soc Nephrol. 2015;10(8):1444-1458. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Gudkova OO, Latyshko NV, Shandrenko SG. Amine oxidases as important agents of pathological processes of rhabdomyolysis in rats. Ukr Biochem J. 2016;88(1):79-87. PubMed, CrossRef
  16. Kitada M, Ogura Y, Koya D. Rodent models of diabetic nephropathy: their utility and limitations. Int J Nephrol Renovasc Dis. 2016;9:279-290. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. Latyshko N, Gudkova O, Dmytrenko M. Semicarbazide as potential source of formaldehyde and nitric oxide formation. Drugs Therapy Studies. 2012;2(e9):43-47. CrossRef
  18. Anderson RF, Patel KB, Reghebi K, Hill SA. Conversion of xanthine dehydrogenase to xanthine oxidase as a possible marker for hypoxia in tumours and normal tissues. Br J Cancer. 1989 Aug;60(2):193-197. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Gudkova OO, Latyshko NV, Gudkova LV, Mikhailovsky VO. Rat liver catalase under artificial hypobiosis conditions. Biopolym Cell. 2005;21(1):28-34. CrossRef
  20. Eriksson UJ, Borg LA. Protection by free oxygen radical scavenging enzymes against glucose-induced embryonic malformations in vitro. Diabetologia. 1991;34(5):325-331. PubMed, CrossRef
  21. Beers RF Jr, Sizer IW. A spectrophotometric method for measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. J Biol Chem. 1952;195(1):133-140. PubMed
  22. Rotruck JT, Pope AL, Ganther HE, Swanson AB, Hafeman DG, Hoekstra WG. Selenium: biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science. 1973;179(4073):588-590.
    PubMed, CrossRef
  23. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72:248-254. PubMed, CrossRef
  24. Slack AJ, Wendon J. The liver and kidney in critically ill patients. Blood Purif. 2009;28(2):124-134. PubMed, CrossRef
  25. Slack A,Yeoman A, Wendon J. Renal dysfunction in chronic liver disease. Crit Care. 2010;14(2):214. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  26. Lambert MP. Platelets in liver and renal disease. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2016;2016(1):251-255. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Tokarchuk K, Krysyuk I, Shandrenko S. Changes of Carbonyl Stress Parameters in Rats with Diabetes and Rhabdomyolysis. Int J Biochem Res Rev. 2015;6(4):151-159.
  28. Mikkelsen RB, Wardman P. Biological chemistry of reactive oxygen and nitrogen and radiation-induced signal transduction mechanisms. Oncogene. 2003;22(37):5734-5754. PubMed, CrossRef
  29. Tian S, Liu J, Cowley RE, Hosseinzadeh P, Marshall NM, Yu Y, Robinson H, Nilges MJ, Blackburn NJ, Solomon EI, Lu Y. Reversible S-nitrosylation in an engineered azurin. Nat Chem. 2016;8(7):670-677. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Radicals for Life: the Various Forms of Nitric Oxide. Eds. van Faassen E, Vanin AF. Elsevier Science, 2007. 442 p. CrossRef
  31. Habib S, Ali A. Biochemistry of nitric oxide. Indian J Clin Biochem. 2011;26(1):3-17. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Bleier L, Dröse S. Superoxide generation by complex III: from mechanistic rationales to functional consequences. Biochim Biophys Acta. 2013;1827(11-12):1320-1331. PubMed, CrossRef
  33. Gödecke A. On the impact of NO-globin interactions in the cardiovascular system. Cardiovasc Res. 2006;69(2):309-317. PubMed, CrossRef
  34. Buenger JW, Mauro VF. Organic nitrate-induced methemoglobinemia. DICP. 1989;23(4):283-288. PubMed, CrossRef
  35. Zotti FD, Lobysheva II, Balligand JL. Nitrosyl-hemoglobin formation in rodent and human venous erythrocytes reflects NO formation from the vasculature in vivo. PLoS One. 2018;13(7):e0200352. PubMed, PubMedCentral, CrossRef

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