ЛАКТАТДЕГІДРОГЕНАЗНА АКТИВНІСТЬ ТА СПІВВІДНОШЕННЯ ЛАКТАТ/ПІРУВАТ У СКЕЛЕТНИХ М’ЯЗАХ ЩУРІВ ЗА УМОВ ТОКСИЧНОГО УРАЖЕННЯ АЦЕТАМІНОФЕНОМ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2023.02.116Ключові слова:
ацетамінофен, аліментарний дефіцит протеїну, скелетні м’язи, лактатдегідрогеназа, лактат/піруватАнотація
Метою даної роботи було дослідження активності лактатдегідрогенази, вмісту лактату, пірувату та співвідношення лактат/піруват у скелетних м’язах щурів за умов токсичного ураження ацетамінофеном на тлі білкової недостатності. Лактатдегідрогеназну активність визначали кінетичним методом, що базується відновленні пірувату у присутності НАДН, вміст лактату – спектрофотометрично при λ 390 нм за накопиченням лактату заліза, вміст пірувату – спектрофотометрично при λ 440 нм за утворенням гідразону при взаємодії піровиноградної кислоти з 2,4 динітрофенілгідразином. Дослідження проводили на 4 групах тварин: І група – контрольні тварини (К); ІІ – щури, яких утримували на низькопротеїновому раціоні (НПР); ІІІ – тварини з гострим токсичним ураженням ацетамінофеном (ТУ); ІV – щури, яким на тлі низькопротеїнового раціону моделювали гостре токсичне ураження ацетамінофеном (НПР/ТУ). Встановлено, що за умов споживання низькопротеїнового раціону не спостерігається достовірних змін активності лактатдегідрогенази та вмісту лактату, водночас за досліджуваних умов у цитозолі скелетних м’язів знижується вміст пірувату, що, імовірно, свідчить про перетворення пірувату в інших метаболічних шляхах. За умов токсичного ураження ацетамінофеном, незалежно від забезпеченості раціону протеїном, підвищення активності лактатдегідрогенази супроводжується вираженим накопиченням лактату на тлі зниження вмісту пірувату, що може свідчити про активацію анаеробних процесів утворення АТФ. Результати проведених досліджень показали підвищення співвідношення лактат/піруват у цитозолі скелетних м’язів щурів з ацетамінофен-індукованим токсичним ураженням на тлі аліментарного дефіциту протеїну. Отримані результати щодо активності лактатдегідрогенази, вмісту лактату та пірувату у скелетних м’язах щурів за умов токсичного ураження на тлі аліментарного дефіциту протеїну свідчать про активацію анаеробних механізмів енергозабезпечення та можуть розглядатися як адаптивні реакції, спрямовані на підтримання енергетичного гомеостазу.
Посилання
Berg R.M., Jeppesen T.E., Mohammad M., et al. Hyperlactataemia. Ugeskr Laeger. 2021; 183(33): V11200813.
Brooks G.A. Lactate as a fulcrum of metabolism. Redox Biol. 2020; 35: 101454. doi:10.1016/j.redox.2020.101454.
Derave W., Everaert I., Beeckman S., Baguet A. Muscle carnosine metabolism and β-alanine supplementation in relation to exercise and training. Sports Med. 2010; 40(3): 247-263. https://doi.org/10.2165/11530310-000000000-00000.
Feldman A.G., Sokol R.J., Hardison R.M., et al. Pediatric Acute Liver Failure Study Group. Lactate and lactate: pyruvate ratio in the diagnosis and outcomes of pediatric acute liver failure. J Pediatr. 2017; 182: 217-222. https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2016.12.031.
Figueiredo P.A, Powers S.K, Ferreira R.M, et al. Aging impairs skeletal muscle mitochondrial bioenergetic function. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2009; 64A(1): 21-33. https://doi.org/10.1093/gerona/gln048.
Gao Y., Cao Z., Yang X., et al. Proteomic analysis of acetaminophen-induced hepato-toxicity and identification of heme oxygenase 1 as a potential plasma biomarker of liver injury. Proteomics Clin Appl. 2017; 11(1-2): 1-29. https://doi.org/10.1002/prca.201600123.
Go S., Kramer T.T., Verhoeven A.J., et al. The extracellular lactate-to-pyruvate ratio modulates the sensitivity to oxidative stress-induced apoptosis via the cytosolic NADH/NAD redox state. Apoptosis. 2021; 26(1-2): 38-51. https://doi.org/10.1007/s10495-020-01648-8.
Goryachkovsky A.M. Clinical biochemistry in lalaboratory diagnostics. Odessa: Ecology, 2005. 616.
Gump B.S., Mc Mullan D.R., Cauthon D.J., et al. Short-term acetaminophen consumption enhances the exercise-induced increase in Achilles peritendinous IL-6 in humans. J Appl Physiol. 2013; 115(6): 929-36. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00219.2013.
Hashimoto T., Hussien R., Oommen S., et al. Lactate sensitive transcription factor network in L6 cells: activation of MCT1 and mitochondrial biogenesis. FASEB J. 2007; 21(10): 2602-12. https://doi.org/10.1096/fj.07-8174com.
Hunt T.K., Aslam R.S., Beckert S., et al. Aerobically derived lactate stimulates revascularization and tissue repair via redox mechanisms. Antioxid Redox Signal. 2007; 9(8): 1115-24. https://doi.org/10.1089/ars.2007.1674.
Klein R., Nagy O., Tóthová C., Chovanová F. Clinical and diagnostic significance of lactate dehydrogenase and its isoenzymes in animals. Vet Med Int. 2020; 2020: 5346483. https://doi.org/10.1155/2020/5346483.
Mast C., Dardevet D., Papet I. Impact of medication on protein and amino acid metabolism in the elderly: the sulfur amino acid and paracetamol case. Nutr Res Rev. 2018; 31(2): 179-192. https://doi.org/10.1017/S0954422418000021.
Mast C., Pouyet C., Centeno D., et al. Le traitement par cures au paracétamol induit une réduction de la masse et la synthèse des protéines musculaires chez le rat âgé. Nutrition clinique et metabolisme. 2013; (27): S28-S29. https://doi.org/10.1016/S0985-0562(13)70283-8
Medina S., Villaño D., Ignacio Gil J., et al. Metabolomics Markers in Acute and Endurance/Resistance Physical Activity: Effect of the Diet. Foodomics: Advanced Mass Spectrometry in Modern Food Science and Nutrition. 2013; 405 p. https://doi.org/10.1002/9781118537282.ch14.
Mukund K., Subramaniam S. Skeletal muscle: A review of molecular structure and function, in health and disease. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2020; 12(1): e1462. https://doi.org/10.1002/wsbm.1462.
Patel S.H., D'Lugos A.C., Eldon E.R., et al. Impact of acetaminophen consumption and resistance exercise on extracellular matrix gene expression in human skeletal muscle. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2017; 313(1): R44-R50. https://doi.org/ 10.1152/ajpregu.00019.2017.
Rattu G., Khansili N., Maurya V.K., Krishna P.M. Lactate detection sensors for food, clinical and biological applications: A review. Environ Chem Lett. 2021; 19: 1135-1152. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01106-6.
Reeves P.G., Nielsen F.H., Fahey Jr G.C. AIN-93 purified diets for laboratory rodents: final report of the American Institute of Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet. J Nutr. 1993; 123(11): 1939-1951. https://doi.org/10.1093/jn/123.11.1939.
Seheult J., Fitzpatrick G., Boran G. Lactic acidosis: an update. Clin Chem Lab Med. 2017; 1;55(3): 322-333. https://doi.org/10.1515/cclm-2016-0438.
Shah A.D., Wood D.M., Dargan P.I. Understanding lactic acidosis in paracetamol (acetaminophen) poisoning. Br J Clin Pharmacol. 2011; 71(1): 20-8. https://doi.org/10.1111/j.1365-2125.2010.03765.x.
Strava C.C., Rusu A.M. Acetaminophen effect on reaction speed and lower limbs power. Timisoara Physical Education and Rehabilitation Journal. 2015; 8(15): 7-11. https://doi.org/10.1515/tperj-2015-0009.
Trappe T.A, White F., Lambert C.P, et al. Effect of ibuprofen and acetaminophen on postexercise muscle protein synthesis. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002; 282(3): E551-6. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00352.2001.
Weishaar H. D. The photometric determination of LDH. Med Welt. 1975; 26: 387-390.
Wu M., Liu H., Fannin J., et al. Acetaminophen improves protein translational signaling in aged skeletal muscle. Rejuvenation Res. 2010; 13(5): 571-9. https://doi.org/10.1089/rej.2009.1015.
Yan M., Huo Y., Yin S., Hu H. Mechanisms of acetaminophen-induced liver injury and its implications for therapeutic interventions. Redox biol. 2018; 17: 274-283. https://doi.org/10.1016/j.redox.2018.04.019.
Zoremba N., Homola A., Rossaint R., Syková E. Interstitial lactate, lactate/pyruvate and glucose in rat muscle before, during and in the recovery from global hypoxia. Acta Vet Scand. 2014; 56(1): 1-5. https://doi.org/10.1186/s13028-014-0072-0.
