CC BY
82
С. А. ЦЕПЕЛЕВА1, М. В. ПОКРОВСКИЙ3, Т. Г. ПОКРОВСКАЯ3, М. В. КОРОКИН2, Т. А. ДЕНИСЮК1, Л. В. КОТЕЛЬНИКОВА3, Д. В. ЛОПАТИН3, Л. В.ТИТАРЕВА3, Е. С. ЧЕРНОМОРЦЕВА1, Э. Н. ДУДИНА1, Е. А. КОНОВАЛОВА3, П. И. ЛОСЕНОК1, И. Л. ЛОКТИОНОВА1, Е. Г. ТЕРЕХОВА1, С. А. БАБКО1
КАРДИО- И ЭНДОТЕЛИОПРОТЕКТИВНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИНГИБИТОРА АРГИНАЗЫ L-НОРВАЛИНА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ L-NAME ИНДУЦИРОВАННОГО ДЕФИЦИТА ОКСИДА АЗОТА
кафедра фармакологии Курского государственного медицинского университета;
2НИИ экологической медицины Курского государственного медицинского университета, 3кафедра фармакологии и фармацевтических дисциплин ИПМО Белгородского национального исследовательского университета,
Россия, 305000, г. Курск, ул. К. Маркса, 3. E-mail: satsepeleva@rambler.ru
В статье представлены данные о возможности коррекции L-NAME-индуцированного дефицита оксида азота ингибитором аргиназы L-норвалином. Оксид азота является основным вазодилатирующим и вазопротективным агентом в организме. Главным источником оксида азота служит L-аргинин. Аргиназа - фермент цикла мочевины, катализирующий процесс превращения L-аргинина в орнитин. Угнетение активности этого фермента ингибиторами аргиназы способствует увеличению запасов эндогенного L-аргинина, а следовательно, повышению биодоступности оксида азота.
Ключевые слова: L-аргинин, аргиназа, оксид азота, L-норвалин.
S. A. TSEPELEVA1, M. V. POKROVSKII3, T. G. POKROVSKAYA3, M. V. KOROKIN2, T. A. DENISYUK1,
L. V. KOTELNIKOVA3, D. V. LOPATIN3,
L. V. TITAREVA3, E. S. CHERNOMORTSEVA1, E. N. DUDINA1,
E. A. KONOVALOVA3, P. I. LOSENOK3, I. L. LOKTIONOVA1, E. G.TEREHOVA1, S. A. BABKO1
CARDIO- AND ENDOTELIOPROTECTIVE EFFECTS OF ARGINASE INHIBITOR L-NORVALIN AT MODELLING L-NAME INDUSED DEFICIENCY OF NITRIC OXIDE
Pharmacology department of Kursk state medical university;
2scientific research institute of ecological medicine of Kursk state medical university;
3pharmacology and pharmaceutical discipline department of IPME Belgorog national research university,
Russia, 305000, Kursk, K. Marks str., 3. E-mail: satsepeleva@rambler.ru
The article is about possibilities of correction L-NAME indused deficiency of the nitric oxide by arginase inhibitor L-norvaline. Nitrous oxide is the basic vasodilatative agent in an organism. L-arginine is the basic sourse of nitrous oxide.
Arginase - enzyme of urea cycle, wich catalized metamorphosis of L-arginine in an ornithine. Oppression of activity of this enzyme by arginase inhibitors increases nitrous oxide production.
Key words: L-arginine, arginase, nitrous oxyde, L-norvaline.
Введение
Несмотря на значительные успехи медицинской науки в области кардиологии, число пациентов, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, неуклонно растет, а универсального средства профилактики и лечения данного недуга до сих пор не разработанно. В настоящее время эта патология становится причиной 39% смертей в нашей стране. Около 31 миллиона россиян страдает тем или иным заболеванием сердечно-сосудистой системы, из них 7 миллионов - ишемической болезнью сердца. В патогенезе болезней сердца и сосудов основная роль принадлежит дисфункции эндотелия сосудов.
Дисфункция эндотелия представляет собой нарушение соотношения между вазодилатирующими и вазоконстрикторными факторами. В 1980 году был открыт главный вазодилатирующий агент эндотелия -оксид азота^й) [1]. Поэтому в настоящее время под эндотелиальной дисфункцией понимают нарушение продукции NO в эндотелии сосудов. В организме оксид
азота образуется из аминокислоты 1_-аргинина. В цикле мочевины происходит гидролиз 1_-аргинина до мочевины и орнитина. Этот процесс катализирует фермент аргиназа [3, 4, 5]. Аргиназа в организме представлена в виде двух изоформ: аргиназа I - печеночная форма и аргиназа II - внепеченочная форма [4, 10]. Обе изоформы разнятся своей локализацией в тканях и имму-ногистохимической активностью. Этот энзим отличает чрезвычайно высокая активность [5]. Была выявлена взаимосвязь между увеличением активности аргиназы и развитием дисфункции эндотелия у стареющих крыс, а также при развитии диабетической эректильной дисфункции у человека [7, 8].Другой путь превращения 1_-аргинина - в оксид азота и цитрулин - катализируется ЫО-синтазой. Оба фермента конкурируют между собой за общий субстрат 1_-аргинин. Однако, по данным ряда авторов, активность аргиназы в тысячи раз превышает таковую у ЫО-синтазы. Поэтому базовая часть 1_-аргинина расходуется на образование мочевины и
Кубанский научный медицинский вестник № 4 (127) 2011 УДК 616.°18.74:546.17
Кубанский научный медицинский вестник № 4 (127) 2011
орнитина, а повышенная активность аргиназы ведет к резкому торможению продукции оксида азота. Все это приводит к развитию дефицита оксида азота и возрастанию риска развития заболеваний сердца и сосудов.
В последнее время возник особый интерес к веществам природного происхождения, способным снижать активность аргиназы и повышать биодоступность ЫО, так называемым ингибиторам аргиназы. Среди веществ данной группы наименее изученным остается 1_-норва-лин. 1_-норвалин подавляет аргиназу через ингибирование орнитинтранскарбамилазы, которая катализирует превращение орнитина в цитрулин в цикле мочевины [6]. Таким образом, ингибируя активность аргиназы и повышая эндогенные запасы 1_-аргинина, 1_-норвалин увеличивает продукцию оксида азота, способствуя нормальному функционированию эндотелия [9].
Методика исследования
В нашей лаборатории изучались эндотелио- и кардиопротективные эффекты ингибитора аргиназы 1_-норвалина при 1_-ЫЛМЕ-индуцированном дефиците оксида азота.
Эксперименты проводились на белых крысах-самцах линии Wistar массой 250-300 г. Условия содержания животных: стандартная экспериментальная биологически чистая комната, освещение 12 ч/ 12 ч светлый/темный цикл, t 22-24°. В эксперимент включались следующие группы животных: 1-я - интактные (п=10); 2-я - животные с введением Ы-нитро-1_-аргинин-метилового эфира (1_-ЫЛМЕ) внутрибрюшинно в дозе 25 мг/кг/сут. (п=10) в течение 7 суток с целью моделирования дефицита оксида азота; 3-я - животные, получавшие 1_-норвалин в дозе 10 мг/кг внутрижелудоч-но 1 раз в сутки в течение 7 дней на фоне введения 1_-ЫЛМЕ (п=10); 4-я - животные с введением 1_-норва-лина в дозе 100 мг/кг на фоне введения 1_-ЫЛМЕ (п=10). На 8-й день от начала эксперимента под наркозом (хлоралгидрат 300 мг/кг) вводили катетер в левую сонную артерию для регистрации показателей, болюсное введение фармакологических агентов осуществляли в правую бедренную вену. Показатели кардиогемодина-
мики - систолическое артериальное давление (САД), диастолическое артериальное давление (ДАД), частоту сердечных сокращений (ЧСС), левожелудочковое давление (ЛЖД), максимальную скорость сокращения (+dp/dt), максимальную скорость расслабления (-dp/dt), частоту сердечных сокращений (ЧСС) - измеряли непрерывно посредством аппаратно-программного комплекса «Biopac». Проводились функциональные пробы: эндотелийзависимая вазодилатация (ЭЗВ) -внутривенное введение ацетилхолина (АХ) в дозе 40 мкг/кг, эндотелийнезависимая вазодилатация (ЭНЗВ) - внутривенное введение нитропруссида натрия (НП) в дозе 30 мкг/кг. Функциональные нагрузочные пробы на открытом сердце: проба на адренореактивность, нагрузка сопротивлением (пережатие восходящей дуги аорты на 30 секунд), гипоксическая проба (выключение аппарата искусственной вентиляции легких в условиях открытой грудной клетки с последующим возобновлением принудительной вентиляции, максимум прироста сократимости в период реоксигенации принимали за величину постгипоксической реактивности миокарда).
Достоверность наблюдавшихся при действии исследованного вещества изменений параметров определяли разностным методом описательной статистики с нахождением средних значений сдвигов (М), средней ошибки средней арифметической (±m) и вероятности возможной ошибки (p), рассчитанной с использованием T-test для групп с различной дисперсией. Различия оценивались как достоверные при p<0,05. Статистические расчеты проводились с использованием программы «Microsoft 2003».
Результаты исследования
Семидневное введение L-NAME приводило к блокаде NO-синтазы, что выражалось в развитии артериальной гипертензии (табл. 1).
Для объективной оценки степени коррекции эндотелиальной дисфункции, возникающей при моделировании дефицита оксида азота введением L-NAME, в ходе экспериментов применялся специальный коэффициент эндотелиальной дисфункции (КЭД) [2]. Он
Таблица 1
Показатели гемодинамики при проведении функциональных проб
Группы животных Функциональные пробы САД, мм рт. ст. ДАД, мм рт. ст. ЧСС, уд. в мин
Интактные Исходные 137,7 ± 3,7 101,9 ± 4,3 420,0 ± 9,0
ЭЗВ с АХ 84,3 ± 4,5 38,7 ± 2,8 416,0 ± 14,0
ЭНЗВ с НП 83,0 ± 3,7 42,1 ± 4,4 415,0 ± 10,0
Получавшие L-NAME (25 мг/кг) Исходные 190,3 ± 6,7* 145,0 ± 3,9* 428,0 ± 11
ЭЗВ с АХ 110,6 ± 5,2* 82,8 ± 6,6* 426,0 ± 14,0
ЭНЗВ с НП 88,7 ± 4,7 50,8 ± 4,2 426,0 ± 13,0
L-NAME (25 мг/кг)+ L-норвалин (10 мг/кг) Исходные 180 ± 4,7* 144,6 ± 10,2* 371,4 ± 11
ЭЗВ с АХ 106,7 ± 4,9* 56,1 ± 1,8* 344,2 ± 15
ЭНЗВ с НП 129,3 ± 5,1** 64,6 ± 2,5** 358,3 ± 12
L-NAME (25 мг/кг)+ L-норвалин (100 мг/кг) Исходные 206,3±5,7* 163,9±4,7* 368,7±9
ЭЗВ с АХ 105,6±3,9* 60,4±3,1* 351,4±12
ЭНЗВ с НП 126,7±4,8** 68,9±3,3** 351,1±11
Примечание: * - р<0,05 в сравнении с группой интактных; ** - р<0,05 в сравнении с группой L-NAME,
ЭЗВ - эндотелийвисимая вазодилатация, ЭНЗВ - эндотелийнезависимая вазодилатация
характеризует степень эндотелиальной дисфункции и отражает соотношение площади над реакцией восстановления АД в ответ на введение нитропруссида натрия (НП) к площади над реакцией восстановления АД в ответ на введение ацетилхолина (АХ). Коэффициент эндотелиальной дисфункции рассчитывался у каждого животного в каждой группе. На рисунке 1 - КЭД в группе интактных животных.
□ Интактные ■ ЫЧАМЕ
□ 1_^АМЕ ♦ ЬЫогуаКп (10 мг/кг) ЭЬМАМЕ ♦ ЫЧогуаИп (100 мг/кг)
Рис. 1. Значения коэффициента эндотелиальной дисфункции у различных групп животных
Примечание: * - р<0,05 в сравнении с группой интактных; ** - р<0,05 в сравнении с группой Ь-ЫЛМЕЭЗВ-эндотелийзави-симая вазодилатация, ЭНЗВ - эндо-телийнезависимая вазодилатация.
При анализе показателей сократимости миокарда при проведении нагрузочных проб на открытом сердце установлено, что исходные показатели ЛЖД достоверно снижались по сравнению с группой 1_-ЫАМЕ под влиянием 1_-норвалина. В пробе на адренореактивность выявлена та же тенденция к достоверному снижению абсолютных значений ЛЖД (табл. 2). В пробе на нагрузку сопротивлением отмечается выраженное предотвращение снижения исчерпания миокардиального
- *• Имтактмые —•— 1-ИАМЕ —• Ы*АМЕ ♦ 1.-«ОГ»Ы1п (10 мгГв) —♦ 1_-ИАМЕ ♦ (.-МогудНп (100 мг/кг)
Рис. 2. Значения миокардиального резерва от 5-й к 25-й секунде нагрузки сопротивлением
резерва по сравнению с группой 1_-ЫАМЕ (рис. 2). При проведении гипоксической пробы также было выявлено улучшение показателей абсолютного прироста максимальной реоксигенации (табл. 2).
Обсуждение
В ходе экспериментов установлено, что 1_-норвалин в дозе 100 мг/кг обладает выраженным эндотелиопро-тективным действием, что выражается в снижении КЭД и приближении его к группе интактных животных. Отмечено также кардиопротективное действие 1_-норвалина, о чем свидетельствует положительная динамика при проведении нагрузочных проб. Однако доза 1_-норва-лина 10 мг/кг обладала аналогичными эффектами, которые практически не отличались от сравниваемой дозировки, а в ряде нагрузочных проб превосходили ее. Поэтому более предпочтительно с целью коррекции дефицита оксида азота использование дозы 10 мг/кг в связи с меньшими экономическими затратами и менее выраженными возможными побочными эффектами. В основе механизма действия 1_-норвалина лежит его способность подавлять активность фермента аргиназы, что приводит к увеличению продукции N0 -основного вазодилатирующего медиатора эндотелия (рис. 3).
Таблица 2
Влияние L-норвалина на показатели левожелудочкового давления при проведении нагрузочных проб на фоне моделирования дефицита оксида азота введением ^нитро^-аргинин-метилового эфира (L-NAME) в дозе 25 мг/кг внутрибрюшинно (в мм рт. ст., M±m, п=10)
Группы животных Исходное ЛЖД Адренореактивность Максимальная реоксигенация
Интактные 125,3±12,0** 217,9±8,9** 225,7±9,5
1_^АМЕ 154,7±7,4* 249,9±4,7* 242,9±7,1
1_^АМЕ (25 мг/кг)+ 1_-норвалин (10 мг/кг) 147,8±4,1** 239,6±2,2* 234,5±1,8
1_^АМЕ (25 мг/кг)+ 1_-норвалин (100 мг/кг) 148,0±3,3** 233,4±5,9** 230,3±4,4
Примечание: исходные ЛЖД, данные пробы на адренореактивность, значения максимальной реоксигена-ции представлены в абсолютных значениях; * - при р< 0,05 в сравнении с интактной группой; ** - при р< 0,05 в сравнении с группой 1_^АМЕ-дефицита N0.
Кубанский научный медицинский вестник № 4 (127) 2011
УДК 616.94-022:616.36-071 Кубанский научный медицинский вестник № 4 (127) 2011
Рис. 3. Механизм действия L-норвалина
Таким образом, иллюстрированный путь метаболизма 1_-аргинина направлен на максимальный синтез оксида азота в эндотелии сосудов, в связи с чем применение 1_-норвалина оптимально у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также для их профилактики в связи с наличием у данного вещества выраженных эндотелио- и кардиопротективных эффектов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Петрищев Н. Н. Дисфункция эндотелия. Причины, механизмы, фармакологическая коррекция. - Изд-во СПбГМУ, 2003. -
С. 4-32.
2. Покровский М. В. Методические подходы для количественной оценки развития эндотелиальной дисфункции при 1_^АМЕ-индуцированной модели дефицита оксида азота в эксперименте / М. В. Покровский, В. И. Кочкаров, Т. Г. Покровская
и др. // Кубанский научный медицинский вестник. - Краснодар, 2006. - № 10. - С. 72-77.
3. Arginase and vascular aging / L. Santhanam, D. W. Christianson,
D. Nyhan, D. E. Berkowitz // J. appl. physiology. - 2008. - Vol. 105. -P. 1632-1642.
4. Andreas J. Three decades of endothelium research / Andreas J., Flammer, Thomas et al // Swiss. med. wkly. - 2010. - P. 140-145.
5. Arginase inhibition increases nitric oxide production in bovine pulmonary arterial endothelial cells / L. G. Chicoine, M. L. Paffet, T. L. Young, L. D. Nelin // Am j. physiol. lung. Cell mol. physiol. -2004. - Vol. 287. - P. 60-68.
6. Bode A. M. Glycogenesis from glucose and ureagenesis in isolated perfused rat livers / A. M. Bode, J. D. Foster, R. C. Nordlie // J. biology and chemistry. - 1994. - Vol. 269. - P. 7879-7886.
7. Constitutive expression of arginase in microvascular endothelial cells counteracts nitric oxide-mediated vasodilatory function / C. Zhang, T. W. Hein, W. Wang et al // Faseb j. - 2001. - Vol. 15. -P. 1264-1266.
8. Increased expression of arginase II in human diabetic corpus cavernosum: in diabetic-associated erectile dysfunction / T. J. Biva-lacqua, W. J. Hellstrom, P. J. Kadowitz et al // Biochem. biophys. ResCommun. - 2000. - Vol. 283. - P. 923-927.
9. Inhibition of S6K1 accounts partially for the anti-inflammatory effects of the arginase inhibitor L-norvaline / X. F. Ming, A. G. Pajapakse, J. M. Carvas et al. // BMC cardiovascular disorders. - 2009. - Vol. 9. № 12. - P. 1147-1203.
10. Woo A. Piceatannol-3'-O-p-D-glucopyranoside as an active component of rhubarb activates endothelial nitric oxide synthase through inhibition of arginase activity / A. Woo, B. Min, S. Ryoo // Experimental and molecular medicine. - 2010. - Vol. 42. - № 7. -P. 524-532.
Поступила 23.04.2011
В. H. ЧЕРНОВ, Д. В. МАРЕЕВ
*+ _________________
ИССЛЕДОВАНИЕ БАРЬЕРНОЙ ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ У БОЛЬНЫХ АБДОМИНАЛЬНЫМ СЕПСИСОМ
Кафедра общей хирургии ГОУ ВПО Ростовского государственного медицинского университета
Минздравсоцразвития России,
Россия, 344010, г. Ростов-на-Дону, пр. Ворошиловский, 105;
МЛПУЗ «Городская больница № 1 им. Н. А. Семашко», тел. 8 (863) 2321625. E-mail: v.chernov@mail.ru
В работе показаны патогенетические стороны развития абдоминального сепсиса. В частности, изучена транслокация симбионтной флоры кишечника в брюшную полость в портальную систему, в системную кровь. Показано, что острая энтеральная недостаточность развивается в результате сброса из кровеносного русла в секвестрированную в просвете кишки жидкость иммуноглобулинов классов А, М, G и снижения синтеза секреторного иммуноглобулина SIgA. Наряду с этим из-за транслокации флоры и токсинов в портальную систему гибнут макрофаги в синусоидах печени, что определяет дальнейшее распространение инфекции в виде полиорганной недостаточности и сепсиса. В работе приведены принципы патогенетического лечения абдоминального сепсиса.
Ключевые слова: транслокация симбионтной флоры, гуморальные и клеточные формы иммунитета, коррекция функций кишечника и печени.
V. N. CHERNOV, D. V. MAREEV
RESEARCH OF LIVER BARRIER FUNCTIONS WITH ABDOMINAL SEPSIS PATIENTS
Department of general surgery Rostov state medical university Ministry of health, Russia,
Russia, 344010, Rostov-on-Don, 105 Voroshylovsky av.; central city hospital № 1, tel. 8 (863) 2321625. E-mail: v.chernov@mail.ru
