СТАН СИСТЕМИ БІОТРАНСФОРМАЦІЇ КСЕНОБІОТИКІВ У МІКРОСОМНІЙ ФРАКЦІЇ ПЕЧІНКИ ЩУРІВ ЗА УМОВ ВВЕДЕННЯ БЕНЗОАТУ НАТРІЮ Й АСКОРБІНОВОЇ КИСЛОТИ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2023.02.090Ключові слова:
цитохром Р450, цитохрому b5, мікросомна фракція, печінка, бензоат натрію, аскорбінова кислотаАнотація
У роботі проведено дослідження поєднаного впливу харчових консервантів – бензоату натрію й аскорбінової кислоти на стан компонентів монооксигеназної системи (МОС) у мікросомній фракції клітин печінки щурів. Вивчено зміни рівня цитохрому Р450 і цитохрому b5, а також швидкості відновлення-окислення цих гемопротеїнів у мікросомній фракції печінки щурів за умов введення в організм бензоату натрію й аскорбінової кислоти.
Під час проведення експерименту щурів поділили на чотири групи: І група – контроль (інтактні тварини); ІІ група – щурі, яким вводили аскорбінову кислоту у дозі 30 мг на кг маси тварин; ІІІ група – щурі, яким вводили бензоат натрію у дозі 750 мг на кг маси тварин; ІV група – щурі, яким вводили бензоат натрію за 30 хв до введення аскорбінової кислоти. Бензоат натрію й аскорбінову кислоту вводили щоденно per os протягом 21 доби. Евтаназію тварин проводили під легким ефірним наркозом на 21-шу добу після початку введення бензоату натрію й аскорбінової кислоти.
Встановлено, що тритижневе введення в організм тварин бензоату натрію призводить до зниження рівня цитохрому Р450, яке відбувається за рахунок підвищення швидкості переходу цитохрому Р450 у його неактивну форму Р420. Показано, шо поряд із зниженням цитохрому Р450 у мікросомній фракції печінки знижується рівень цитохрому b5 з одночасним підвищенням швидкості відновлення-окиснення цього гемопротеїну. Вищу деструктивну дію бензоат натрію проявляє при поєднаному введенні його в організм з аскорбіновою кислотою, що виражається знижнням рівня гемопротеїнів МОС та може бути наслідком утворення в організмі небезпечних метаболітів – бензойної кислоти та бензолу.
Посилання
Dar S.A., Chatterjee A., Rather M.A., Chetia D., Srivastava P.P., Gupta S. Identification, functional characterization and expression profiling of cytochrome p450 1A (CYP1A) gene in Labeo rohita against emamectin benzoate. Int J Biol Macromol. 2020:S0141-8130(20)33081-6. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.04.215.
Edition E. Guide for the care and use of laboratory animals. Washington: the national academies press, 2011. 246 p.
Fu L., Zhou L., Geng S., Li M., Lu W., Lu Y., Feng Z., Zhou X. Catalpol coordinately regulates phase I and II detoxification enzymes of Triptolide through CAR and NRF2 pathways to reduce Triptolide-induced hepatotoxicity. Biomed Pharmacother. 2020;129:110379. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110379.
Gál R., Halmosi R. The role of oxidative stress in heart failure. Orv Hetil. 2015;156(47):1916-20. https://doi.org/10.1556/650.2015.30301.
Gutiérrez-Merino C., Martínez-Costa O.H., Monsalve M., Samhan-Arias A.K. Structural features of cytochrome b5-cytochrome b5 reductase complex formation and implications for the intramolecular dynamics of cytochrome b5 reductase. Int J Mol Sci. 2021;23(1):118. https://doi.org/10.3390/ijms23010118.
Harjumäki R., Pridgeon C.S., Ingelman-Sundberg M. CYP2E1 in alcoholic and non-alcoholic liver injury. roles of ROS, reactive intermediates and lipid overload. Int J Mol Sci. 2021;22(15):8221. https://doi.org/10.3390/ijms22158221.
Kehinde O.S., Christianah O.I., Oyetunji O.A. Ascorbic acid and sodium benzoate synergistically aggravates testicular dysfunction in adult Wistar rats. Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol. 2018;10(1):39-46.
Kim D, Kim V, Tateishi Y, Guengerich FP.Cytochrome b5 Binds tightly to several human cytochrome P450 enzymes. Drug Metab Dispos. 2021;49(10):902-909. https://doi.org/10.1124/dmd.121.000475.
Kim D., Kim V., McCarty K.D., Guengerich F.P. Tight binding of cytochrome b5 to cytochrome P450 17A1 is a critical feature of stimulation of C21 steroid lyase activity and androgen synthesis. J Biol Chem. 2021;296:100571. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2021.100571.
Lidén C., Andersson N., White I.R. Preservatives in non-cosmetic products: Increasing human exposure requires action for protection of health. Contact Dermatitis. 2022;87(5):389-405. https://doi.org/10.1111/cod.14181.
Manna S.K., Mazumdar S. Reversible inactivation of cytochrome P450 by alkaline earth metal ions: auxiliary metal ion induced conformation change and formation of inactive P420 species in CYP101. J Inorg Biochem. 2008;102(5-6):1312-21. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio. 2008.01.013.
McCann S.D., Stahl S.S. Copper-catalyzed aerobic oxidations of organic molecules: pathways for two-electron oxidation with a four-electron oxidant and a one-electron redox-active catalyst. Acc Chem Res. 2015;48(6):1756-66. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.5b00060.
Nogacka A.M., Gómez-Martín M., Suárez A., González-Bernardo O., de Los Reyes-Gavilán C.G., González S. Xenobiotics formed during food processing: their relation with the intestinal microbiota and colorectal cancer. Int J Mol Sci. 2019;20(8):2051. https://doi.org/10.3390/ijms20082051.
Piper J.D., Piper P.W. Benzoate and sorbate salts: a systematic review of the potential hazards of these invaluable preservatives and the expanding spectrum of clinical uses for sodium benzoate. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2017;16(5):868-80. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12284.
Sahoo B.R., Ramamoorthy A. Direct interaction between the transmembrane helices stabilize cytochrome P450 2B4 and cytochrome b5 redox complex. Biophys Chem. 2023;301:107092. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2023.107092.
Samhan-Arias A.K., Almeida R.M., Ramos S., Cordas C.M., Moura I., Gutierrez-Merino C., Moura J.J.G. Topography of human cytochrome b5/cytochrome b5 reductase interacting domain and redox alterations upon complex formation. Biochim Biophys Acta Bioenerg. 2018;1859(2):78-87. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2017.10.005.
Schenkman J.B., Cinti D.L. Preparation of microsomes with calcium. Methods in Enzymology. 1978;52, part c:83-89.
Seetharam J.C., Maiti R., Mishra A., Mishra B.R. Efficacy and safety of add-on sodium benzoate, a D-amino acid oxidase inhibitor, in treatment of schizophrenia: A systematic review and meta-analysis. Asian J Psychiatr. 2022;68:102947. https://doi.org/10.1016/j.ajp.2021.102947.
Shymanskyi I.O., Ketsa O.V., Marchenko M.M., Veliky М.М. Liver cytochrome P450-hydroxylation system of tumor-bearing rats under the influence of ω-3 polyunsaturated fatty acids and vitamin D3. Ukr. Biochem. J. 2018;90(4):36-44. https://doi.org/https://doi.org/10.15407/ubj90.04.036.
Stroppel L., Schultz-Fademrecht T., Cebulla M., Blech M., Marhöfer R.J., Selzer P.M., Garidel P. Antimicrobial preservatives for protein and peptide formulations: an overview. Pharmaceutics. 2023;15(2):563. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15020563.
Tonelli C., Chio I.I.C., Tuveson D.A. Transcriptional Regulation by Nrf2. Antioxid Redox Signal. 2018;29(17):1727-1745. doi: 10.1089/ars.2017.7342.
Walczak-Nowicka Ł.J., Herbet M. Sodium benzoate-harmfulness and potential use in therapies for disorders related to the nervous system: a review. Nutrients. 2022;14(7):1497. doi: 10.3390/nu14071497.
Walczak-Nowicka Ł.J., Herbet M. Sodium benzoate-harmfulness and potential use in therapies for disorders related to the nervous system. Nutrients. 2022;14(7):1497. https://doi.org/10.3390/nu14071497.
Witkowski M., Grajeta H., Gomułka K. Hypersensitivity reactions to food additives-preservatives, antioxidants, flavor enhancers. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(18):11493. https://doi.org/10.3390/ijerph191811493.
Zhao M., Ma J., Li M., Zhang Y., Jiang B., Zhao X., Huai C., Shen L., Zhang N., He L., Qin S. Cytochrome P450 enzymes and drug metabolism in humans. Int J Mol Sci. 2021;22(23):12808. https://doi.org/10.3390/ijms222312808.
Zou Y., Li H., Graham E.T., Deik A.A., Eaton J.K., Wang W., Sandoval-Gomez G., Clish C.B., Doench J.G., Schreiber S.L. Cytochrome P450 oxidoreductase contributes to phospholipid peroxidation in ferroptosis. Nat Chem Biol. 2020;16(3):302-309. https://doi.org/10.1038/s41589-020-0472-6.
