АКТИВНІСТЬ ПІРУВАТДЕГІДРОГЕНАЗНОГО КОМПЛЕКСУ У НИРКАХ ЩУРІВ ЗА УМОВ ТОКСИЧНОГО УРАЖЕННЯ АЦЕТА-МІНОФЕНОМ НА ТЛІ БІЛКОВОЇ НЕДОСТАТНОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2022.02.100Keywords:
депривація протеїну, нирки, ацетамінофен, лактат, піруват, лактатдегідрогеназа, піруватдегідрогеназний комплексAbstract
Метою даної роботи було дослідження активності піруватдегідрогеназного комплексу та лактатдегідрогенази, а також визначення співвідношення лактат/піруват в нирках щурів за умов токсичного ураження ацетамінофеном на тлі білкової недостатності. Активність піруватдегідрогеназного комплексу визначали за методом, який базується на реакції окисного декарбоксилювання пірувату з одночасним відновленням NAD+, що реєструють спектрофотометрично при 340 нм. ЛДГ-активність досліджували за оптимізованим оптичним методом, який ґрунтується на реакції перетворення пірувату в лактат з супутнім окисленням NADН. Вміст лактату вимірювали спектрофотометрично при довжині хвилі 390 нм за накопиченням лактату заліза, який утворюється при взаємодії FeCl3 з лактат-іонами. Концентрацію пірувату визначали за модифікованим методом Умбрайта, який базується на реакції взаємодії пірувату з 2,4-динітрофенілгідразином (2,4-ДНФГ) в лужному середовищі з утворенням гідразину, який реєструють фотоелектроколориметрично при λ 440 нм. Дослідження проводили на 4 групах тварин: І група – контрольні тварини (К); ІІ – щури, яких утримували на низькопротеїновому раціоні (НПР); ІІІ – тварини, у яких викликали гостре токсичне ураження ацетамінофеном (ТУ); ІV – щури, яким на тлі низькопротеїнового раціону моделювали гостре токсичне ураження ацетамінофеном (НПР/ТУ). Показано, що за умов аліментарного дефіциту протеїну у нирках спостерігається зниження активності піруватдегідрогеназного комплексу при збереженні на рівні показників контролю співвідношення лактат/піруват та активності лактатдегідрогенази. Проте за умов токсичного впливу ацетамінофену на тлі аліментарного дефіциту протеїну у нирках спостерігається інтенсифікація анаеробного шляху енергозабезпечення, про що свідчить достовірне зниження активності піруватдегідрогеназного комплексу, підвищення співвідношення лактат/піруват на тлі активації лактатдегідрогенази. Отримані результати можуть бути використані для обгрунтування підходів щодо корекції енергодефіциту у тварин за умов передозування ацетамінофеном на тлі протеїнової недостатності.
References
Berg R. M., Jeppesen T. E., Mohammad M., et al. Hyper-lactataemia. Ugeskr Laeger. 2021;183(33):1-9.
Brooks G. A. The Science and Translation of Lactate Shuttle Theory. Cell Metab. 2018;27(4):757-785.
Feldman A. G., Sokol R. J., Hardison R. M., et al. Lactate and Lactate: Pyruvate Ratio in the Diagnosis and Out-comes of Pediatric Acute Liver Failure. J Pediatr. 2017;182:217-222.
Gao Y., Cao Z., Yang X., Abdelmegeed M. A., et al. Pro-teomic analysis of acetaminophen-induced hepatotoxici-ty and identification of heme oxygenase 1 as a potential plasma biomarker of liver injury. Proteomics Clin Appl. 2017;11(1-2):1-29.
Ghanem C. I., Perez M. J., Manautou J. E., Mottino A. D. Аcetaminophen; from liver to brain: new insights into drug pharmacological action and toxicity. Pharmacol Res. 2016;109:119-131.
Go S., Kramer T. T., Verhoeven A. J., Oude Elferink R. P. J., Chang J. C. 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)38-51.
Hinman L. M., Blass J. P. An NADH-linked spectropho-tometric assay for pyruvate dehydrogenase complex in crude tissue homogenates. J Biol Chem. 1981;256(13):6583-6586.
Jialal I., Sokoll L. J. Clinical Utility of Lactate Dehydro-genase: A Historical Perspective. Am J Clin Pathol. 2015;143(2):158-159.
Kennon-McGill S., McGill M. R. Extrahepatic toxicity of acetaminophen: critical evaluation of the evidence and proposed mechanisms. J Clin Transl Res. 2018;3(3):297-310.
Kopylchuk H. P., Nykolaichuk I. M., Lylyk I. S. Indexes of citrulline metabolism in rat liver under the toxic injury against the background of alimentary protein deficiency. Ukr. Biochem. J. 2020;92(1):113-119.
McGill M. R., Li F., Sharpe M. R., Williams C. D., et al. Circulating acylcarnitines as biomarkers of mitochondrial dysfunction after acetaminophen overdose in mice and humans. Arch Toxicol. 2014;88:391-401.
Nagatome M., Kondo Y., Kadowaki D., et al. Ethyl py-ruvate attenuates acetaminophen-induced liver injury in mice and prevents cellular injury induced by N-acetyl-p-benzoquinone imine, a toxic metabolite of acetamino-phen, in hepatic cell lines. Heliyon. 2018;4(2):1-23.
Nasiri A., Sadeghi M., Vaisi-Raygani A., et al. Emerging regulatory roles of mitochondrial sirtuins on pyruvate dehydrogenase complex and the related metabolic dis-eases: Review. Biomed Res and Ther. 2019;7(2):3645-3658.
Ramachandran A., Jaeschke H. Acetaminophen Toxici-ty: Novel Insights Into Mechanisms and Future Perspec-tives. Gene Expr. 2018;18(1):19-30.
Rattu G., Khansili N., Maurya V. K., Krishna P. M. Lac-tate detection sensors for food, clinical and biological applications: a review. Environ Chem Lett. 2021;19:1135-1152.
Reeves P. G., Nielsen F. H., Fahey G. C. Jr. AIN-93 puri-fied diets for laboratory rodents: final report of the Amer-ican Institute of Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet. J Nutr. 1993;123(11):1939-1951.
Stacpoole P. W. Therapeutic Targeting of the Pyruvate Dehydrogenase Complex/Pyruvate Dehydrogenase Ki-nase (PDC/PDK) Axis in Cancer. J Natl Cancer Inst. 2017;109(11):1-14.
Valvona C. J., Fillmore H. L., Nunn P. B., Pilkington G. J. The Regulation and Function of Lactate Dehydrogenase A: Therapeutic Potential in Brain Tumor. Brain Pathol. 2016;26(1):3-17.
Vazquez J. H., Yiew N. K. H, Martino M. R., et al. Block-ing mitochondrial alanine and pyruvate metabolism in hepatocytes worsens acetaminophen-induced liver injury in mice. bioRxiv. 2022. doi: https://doi.org/10.1101/2022.06.14.495517
Voloshchuk O. M., Ursatyy М. S., Kopylchuk G. P. The NADH-ubiquinone reductase and succinate dehydrogen-ase activity in the rat kidney mitochondria under the conditions of different protein and sucrose content in the diet. Ukr.Biochem.J. 2022;94(1):105-113.
Yan M., Huo Y., Yin S., Hu H. Mechanisms of aceta-minophen-induced liver injury and its implications for therapeutic interventions. Redox Biol. 2018;17:274-283.
Zangari J., Petrelli F., Maillot B., Martinou J. C. The Multi-faceted Pyruvate Metabolism: Role of the Mitochondrial Pyruvate Carrier. Biomolecules. 2020;10(7)1-18.
Абдилова Г.Б., Бердимуратова Ж.С., Нурахова А.Д. Сравнительная оценка уровня лактата при критиче-ских состояниях. Вестник хирургии Казахстана. 2015;1:8-11. (in Kazakhstan)
Горячковский А. М. Клиническая биохимия в лабора-торной диагностике. Одесса: Экология, 2005. 616 с.
