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: нітрозативний стрес, ниркова недостатність, окислювальний стрес, рабдоміоліз, цукровий діабет I типу, чутлива до семікарбазиду аміноксидаза
Посилання:
- 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
- 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
- Obata T. Semicarbazide-sensitive amine oxidase (SSAO) in the brain. Neurochem Res. 2002;27(4):263-268. PubMed, CrossRef
- Cooper amine oxidases. Structure, catalytic mechanisms and role in pathophisiology. Ed. by G. Floris, B. Mondovi. CRC Press, 2009. 374 p.
- 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 - 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
- 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
- Morris SM Jr. Arginine metabolism: boundaries of our knowledge. J Nutr. 2007;137(6 Suppl 2):1602S-1609S. PubMed, CrossRef
- Brosnan ME, Brosnan JT. Renal arginine metabolism. J Nutr. 2004;134(10 Suppl):2791S-2795S. PubMed, CrossRef
- Wang JY and Casero RA. Polyamine cell signaling: Physiology, Pharmacology, and Cancer Research. 2006; Humana Press. 490 p. CrossRef
- 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
- Baylis C. Nitric oxide deficiency in chronic kidney disease. Am J Physiol Renal Physiol. 2008;294(1):F1-F9. PubMed, CrossRef
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Gudkova OO, Latyshko NV, Gudkova LV, Mikhailovsky VO. Rat liver catalase under artificial hypobiosis conditions. Biopolym Cell. 2005;21(1):28-34. CrossRef
- 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
- 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
- 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 - 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
- Slack AJ, Wendon J. The liver and kidney in critically ill patients. Blood Purif. 2009;28(2):124-134. PubMed, CrossRef
- Slack A,Yeoman A, Wendon J. Renal dysfunction in chronic liver disease. Crit Care. 2010;14(2):214. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Lambert MP. Platelets in liver and renal disease. Hematology Am Soc Hematol Educ Program. 2016;2016(1):251-255. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- 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.
- 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
- 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
- Radicals for Life: the Various Forms of Nitric Oxide. Eds. van Faassen E, Vanin AF. Elsevier Science, 2007. 442 p. CrossRef
- Habib S, Ali A. Biochemistry of nitric oxide. Indian J Clin Biochem. 2011;26(1):3-17. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- 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
- Gödecke A. On the impact of NO-globin interactions in the cardiovascular system. Cardiovasc Res. 2006;69(2):309-317. PubMed, CrossRef
- Buenger JW, Mauro VF. Organic nitrate-induced methemoglobinemia. DICP. 1989;23(4):283-288. PubMed, CrossRef
- 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
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.