Ukr.Biochem.J. 2021; Том 93, № 5, вересень-жовтень, c. 63-71

doi: https://doi.org/10.15407/ubj93.05.063

Залучення металотіонеїнів у патогенез запалення синовіальної тканини в щурів із гострим гонартритом

04.01.2022   Uncategorized   No comments

Т. Р. Мацьків1,2, Д. В. Литкін3, С. К. Шебеко3, В. В. Хома2,
В. В. Мартинюк2, Л. Л. Гнатишина1,2, О. Б. Столяр2*

1Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського, кафедра загальної хімії, Україна;
2Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, кафедра хімії та методики її навчання, Україна;
3Національний фармацевтичний університет, навчально-науковий інститут прикладної фармації, Харків, Україна;
*e-mail: Oksana.Stolyar@tnpu.edu.ua

Отримано: 02 червня 2021; Затверджнено: 22 вересня 2021

Цинк (Zn) залучений у пригнічення запальних процесів, проте його участь за гонартриту (ГА) у колінному суглобі не з’ясована. Метою роботи було дослідити роль Zn-буферних та стрес-реактивних протеїнів металотіонеїнів (МТ) у функціональній активності синовіальних тканин за експериментального гострого ГА. Запалення індукували внутрішньосуглобовим введенням щурам карагенану. У синовіальній тканині визначали концентрацію загального (MTSH) та Zn-вмісного (Zn-MTs) МТ, вміст Zn, показники окисного стресу та активність холін­естерази. Рівень сіалових кислот оцінювали в сироватці крові. Розвиток патології засвідчили зростанням рівня сіалової кислоти на 42% та пригніченням холінестеразної активності. У тварин із ГА загальний рівень Zn у тканині відповідав контролю. Проте рівень як MTSH, так і Zn-MT зростав, але непропорційно (на 79 та 46% відповідно), що можна пояснити частковим окисленням цього тіолу. Супероксиддисмутазна активність за ГА була підвищена, загальна антиоксидантна активність та рівень карбонілювання протеїнів відповідали контролю, але каталазна та глутатіон-S-трансферазна активність і вміст глутатіону були нижчими на 28-44% порівняно з контролем, тоді як рівень пероксидного окислення ліпідів (ТБК-АП) – вищим на 59%. Аналіз основних компонентів підтвердив сильний взаємозв’язок між МТ та індексами пероксидзалежного окисного стресу. Внаслідок дослідження виявлено молекулярні основи дисбалансу Zn під час гострого ГА як наслідку послаблення редокс-статусу клітинних тіолів, що дає можливість рекомендувати ці біомаркери для оцінки патологій колінного суглоба.

Ключові слова: , , ,

Посилання:

  1. Rice JM, Zweifach A, Lynes MA. Metallothionein regulates intracellular zinc signaling during CD4(+) T cell activation. BMC Immunol. 2016;17(1):13. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Krężel A, Maret W. The biological inorganic chemistry of zinc ions. Arch Biochem Biophys. 2016;611:3-19. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Frangos T, Maret  W. Zinc and Cadmium in the Aetiology and Pathogenesis of Osteoarthritis and Rheumatoid Arthritis. Nutrients. 2020;13(1):53. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Sun J, Li L, Li L, Ding L, Liu X, Chen X, Zhang J, Qi X, Du J, Huang Z. Metallothionein-1 suppresses rheumatoid arthritis pathogenesis by shifting the Th17/Treg balance. Eur J Immunol. 2018;48(9):1550-1562. PubMed, CrossRef
  5. Lespasio MJ, Piuzzi NS, Husni ME, Muschler GF, Guarino A, Mont MA. Knee Osteoarthritis: A Primer. Perm J. 2017;21:16-183. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Sur B, Kang S, Kim M, Oh S. Inhibition of Carrageenan/Kaolin-Induced Arthritis in Rats and of Inflammatory Cytokine Expressions in Human IL-1β-Stimulated Fibroblast-like Synoviocytes by a Benzylideneacetophenone Derivative. Inflammation. 2019;42(3):928-936. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  7. Viarengo A, Ponzano E, Dondero F, Fabbri R. A simple spectrophotometric method for metallothionein evaluation in marine organisms: an application to Mediterranean and Antarctic Molluscs. Mar Environ Res. 1997;44(1):69-84.  CrossRef
  8. Suzuki KT.  Purification of vertebrate metallothioneins. Methods Enzymol. 1991;205:252-263. PubMed, CrossRef
  9. Wang J, Niu Y, Zhang C, Chen Y. A micro-plate colorimetric assay for rapid determination of trace zinc in animal feed, pet food and drinking water by ion masking and statistical partitioning correction. Food Chem. 2018;245:337-345. PubMed, CrossRef
  10. Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, Rice-Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic Biol Med. 1999;26(9-10):1231-1237. PubMed, CrossRef
  11. Beauchamp C, Fridovich I. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal Biochem. 1971;44(1):276-287. PubMed, CrossRef
  12. Aebi H, Bergmeyer HU. Catalase. Methods Enzym Anal. 1974;2:673-677.  CrossRef
  13. Habig WH, Pabst MJ, Jakoby WB. Glutathione S-transferases. The first enzymatic step in mercapturic acid formation. J Biol Chem. 1974;249(22):7130-7139. PubMed, CrossRef
  14. Griffith OW. Determination of glutathione and glutathione disulfide using glutathione reductase and 2-vinylpyridine. Anal Biochem. 1980;106(1):207-212. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Ohkawa H, Ohishi N, Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal Biochem. 1979;95(2):351-358. PubMed, CrossRef
  16. Reznick AZ, Packer L. Oxidative damage to proteins: spectrophotometric method for carbonyl assay. Methods Enzymol. 1994;233:357-363. PubMed, CrossRef
  17. Ellman GL, Courtney KD, Andres VJr, Featherstone RM. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochem Pharmacol. 1961;7:88-95. PubMed, CrossRef
  18.  Khoma V, Gnatyshyna L, Martinyuk V, Mackiv T, Mishchenko L, Manusadžianas L, Stoliar O. Common and particular biochemical responses of Unio tumidus to herbicide, pharmaceuticals and their combined exposure with heating. Ecotoxicol Environ Saf. 2021;208:111695. PubMed, CrossRef
  19. Lynes MA, Zaffut K, Unfricht DW, Marusov G, Samson JS, Yin X. The physiological roles of extracellular metallothionein. Exp Biol Med (Maywood). 2006;231(9):1548-1554. PubMed, CrossRef
  20. Grider A, Cousins RJ. Role of metallothionein in copper and zinc metabolism: special reference to inflammatory conditions. In: Milanino R, Rainsford KD, Velo GP (Eds.). Copper and Zinc in Inflammation. Inflammation and Drug Therapy Series. Dordrecht, Springer 1989;4:21-32.  CrossRef
  21. Hwang J, Jin J, Jeon S, Moon SH, Park MY, Yum DY, Kim JH, Kang JE, Park MH, Kim EJ, Pan JG, Kwon O, Oh GT.  SOD1 suppresses pro-inflammatory immune responses by protecting against oxidative stress in colitis. Redox Biol. 2020;37:101760. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  22. Scott JL, Gabrielides C, Davidson RK, Swingler TE, Clark IM, Wallis GA, Boot-Handford RP, Kirkwood TBL, Taylor RW, Young DA. Superoxide dismutase downregulation in osteoarthritis progression and end-stage disease. Ann Rheum Dis. 2010;69(8):1502-1510. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. García-González A, Gaxiola-Robles R, Zenteno-Savín T. Oxidative stress in patients with rheumatoid arthritis. Rev Invest Clin. 2015;67(1):46-53. PubMed
  24. Dunning DL, Holmes J, Gathercole SE. Does working memory training lead to generalized improvements in children with low working memory? A randomized controlled trial. Dev Sci. 2013;16(6):915-925. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  25. Dröge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol Rev. 2002;82(1):47-95. PubMed, CrossRef
  26. Rudyk O, Eaton P. Biochemical methods for monitoring protein thiol redox states in biological systems. Redox Biol. 2014;2:803-813. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Wang Y, Weisenhorn E, MacDiarmid CW, Andreini C, Bucci M, Taggart J, Banci L, Russell J, Coon JJ, Eide DJ. The cellular economy of the Saccharomyces cerevisiae zinc proteome. Metallomics. 2018;10(12):1755-1776. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  28. Hoover DB. Cholinergic modulation of the immune system presents new approaches for treating inflammation. Pharmacol Ther. 2017;179:1-16. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  29. Itoh Y. Metalloproteinases in Rheumatoid Arthritis: Potential Therapeutic Targets to Improve Current Therapies. Prog Mol Biol Transl Sci. 2017;148:327-338. PubMed, CrossRef
  30. Won Y, Shin Y, Chun CH, Cho Y, Ha CW, Kim JH, Chun JS. Pleiotropic roles of metallothioneins as regulators of chondrocyte apoptosis and catabolic and anabolic pathways during osteoarthritis pathogenesis. Ann Rheum Dis. 2016;75(11):2045-2052. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.