CC BY
3^^ DEVIERI ALE CONTINUTULUI ^AMINOACIZILOR NEUROMEDIATORI LA PACIENTII CU HEPATOPATII CRONICE
Rezumat
Introducere. Unii aminoacizi sunt neurotransmitâtori. Acestia includ glicina (Gly), acidul gamma-aminobutiric (GABA), glutamatul (Glu) si aspartatul (Asp). Ficatul este un organ important pentru metabolismul aminoacizilor. Materiale si metode. Au fost examinati 24 de pacienti cu hepatopatii cronice: 12 pacienti cu infectie cronicâ de HBV (lotul I) si 12 pacienti cu steatozâ hepaticâ (lotul II), lotul de control (LC) a fost format din 12 indivizi practic sânâtosi. Determinarea cantitativâ a Asp, Glu, Gly si GABA în serul sanguin a fost efectuatâ prin metoda cromatografiei lichidiene. Rezultate. La majoritatea pacientilor cu hepatopatii cronice, nivelurile de Gly si Asp au fost în norma regionalâ, în timp ce nivelurile de GABA au fost mai ridicate si cele de Glu au fost sub valorile de referintâ. La pacientii din lotul I, nivelul Gly a fost de 18,76±1,45, GABA - 0,83±0,06, Asp - 5,56±0,97 si Glu - 6,34±0,70 mcM/dL. La pacientii din lotul II, nivelul Gly a fost de 22,37±0,91, GABA - 0,77±0,03, Asp - 5,16±0,74 si Glu - 7,87±1,47mcM/dL. În LC, nivelul Gly a fost 22,93±2,21, GABA - 0,55±0,06, Asp - 2,69±0,45si Glu -12,46±1,92 mcM/ dL. Concluzii. În hepatopatii cronice existâ o încâlcare a metabolismului aminoacizilor neurotransmitâtori. În serul sanguin al pacientilor s-a observat o scâdere a glicinei si a glutamatului, cu o crestere a GABA si a aspartatului. Aceste modificâri au fost mai pronuntate la persoanele cu infectie viralâ cronicâ de tip B.
Cuvinte-cheie: aminoacizi, neurotransmitâtori, glicinâ, acid gamma-aminobutiric, glutamat, aspartat
Summary
Deviations in the content of neurotransmitters amino acids in patients with chronic hepatopathies
Introduction. Some amino acids are neurotransmitters. These include glycine (Gly), gamma-aminobutyric acid (GABA), glutamate (Glu), and aspartate (Asp). The liver is an important organ for the metabolism of amino acids. Materials and methods. It was examined 24 patients with chronic hepatopathy: 12 patients with chronic HBV infection (group I) and 12 patients with hepatic steatosis (group II), the control group (CG) consisted of 12 practically healthy individuals. Quantitative determination of Asp, Glu, Gly and GABA in blood serum was carried out using liquid chromatography. Results. In most patients with chronic hepatopathy Gly and Asp levels were within the regional norms, GABA levels were higher, and Glu levels were below the reference values. In I-stgroup of patients the level of Gly was 18.76±1.45, GABA
- 0.83±0.06, Asp - 5.56±0.97, and Glu - 6.34±0.70 mcM/ dL. In II-nd group: the level of Gly was 22.37±0.91, GABA -0.77±0.03, Asp - 5.16±0.74, and Glu - 7.87±1.47mcM/dL. In CG: the level of Gly was 22.93±2.21, GABA - 0.55±0.06, Asp
- 2.69±0.45, and Glu - 12.46±1.92 mcM/dL. Conclusion. A
CZU: 616.36-036.12-008.9+577.112.3
Elena BEREZOVSCAIA1, Iulianna LUPASCO1, Vlada-Tatiana DUMBRAVA12, Parascovia TURCANU1-3, Galina POSTOLATI1 3
1Laboratorul de Gastroenterologie, IP USMF Nicolae Testemitanu; 2Disciplina de Gastroenterologie, IP USMF Nicolae Testemitanu 3Institutul de Fiziologie si Sanocreatologie
https://doi.org/10.52556/2587-3873.2023.4(97).20
violation of neurotransmitter amino acids metabolism is found in chronic hepatopathy. A decrease in glycine and glutamate was observed in patients' blood serum, with an increase in GABA and aspartate. These disorders are most profound in individuals with chronic viral infection B.
Keywords: amino acids, neurotransmitters, glycine, gamma-aminobutyric acid, glutamate; aspartate
Резюме
Изменения содержания нейромедиаторных аминокислот у больных хроническими гепатопатиями
Введение. Некоторые аминокислоты являются нейро-медиаторами. К ним относятся глицин (Gly), гамма-аминомасляная кистота (GABA), глутамат (Glu) и аспартат (Asp). Печень является важным органом для метаболизма аминокислот. Материалы и методы. Были обследованы 24 пациента с хроническими гепатопатиями: 12 - с хронической HBV инфекцией (группа I) и 12 - с диагнозом стеатоза печени (группа II), группу контроля (ГК) составили 12 практически здоровых лиц. Количественное определение содержания Asp, Glu, Gly и GABA в сыворотке крови проводилось с помощью жидкостной хроматографии. Результаты. У большинства пациентов с хроническими гепатопатиями уровни Gly и Asp находились в пределах региональной нормы, уровень GABA был повышен, а уровень Glu был ниже референсных значений. У пациентов I группы уровень Gly составил 18,76±1,45, GABA - 0,83±0,06, уровень Asp - 5,56±0,97, а Glu - 6,34±0,70 mcM/dL. У пациентов II группы уровень Gly составил 22,37±0,91, GABA - 0,77±0,03, уровень Asp - 5,16±0,74, а Glu - 7,87±1,47 mcM/dL. В ГК уровень Gly составил 22,93±2,21, GABA - 0,55±0,06, уровень Asp -2,69±0,45, а Glu -12,46±1,92 mcM/dL. Заключение. При хронических гепатопатиях наблюдается нарушение метаболизма нейромедиаторных аминокислот. В сыворотке крови пациентов наблюдаетсяь снижение уровней глицина и глутамата, при одновременном повышении уровней GABA и аспартата. Эти изменения наиболее выражены у лиц с хронической вирусной инфекцией B.
Ключевые слова: аминокислоты, нейромедиаторы, глицин, гамма-аминомасляная кислота, глутамат, аспартат.
Introducere
Aminoacizii (AA) sunt substante organice care contin grupe functionale amina si acid carboxilic. Ficatul joaca un rol crucial in sinteza, degradarea si detoxifierea proteinelor, precum si in metabolismul
aminoacizilor. În ficat, se gäsesc atât aminoacizii neesentiali, precum alanina, aspartatul, glutama-tul, glicina si serina, dar si aminoacizii esentiali, precum histidina si treonina [4]. Din punct de ve-dere functional, AA sunt unitatea de bazä a sintezei proteinelor în metabolismul celular; sunt o sursä pentru sinteza substantelor biologic active - proteine, peptide, o serie de lipide, hormoni, vitamine si amine. De asemenea, ei servesc ca metaboliti intermediari care afecteazä biosinteza glutationului, nucleotidelor, glucozaminei si poliaminelor, precum si proliferarea celularä si carbonul circulant al acizilor tricarboxilici [10]. Un rol special este atribuit AA în activitatea sistemului nervos central. O serie de AA si derivatii lor actioneazä ca neurotransmitätori si neuromodulatori. Numerosi cercetätori atribuie proprietäti ale neurotransmitätorilor glicinei, acizilor gamma-aminobutiric, glutamic, aspartic si altora [19] (pp. 26-27). [15] (p. 355).
Pe baza efectului aminoacizilor neurotransmitätori asupra neuronilor, acestia pot fi nrnpärtiti în douä categorii: excitatori sau inhibitori. Acizii excitatori - glutamic si aspartic depolarizeazä membrana postsinapticä, în timp ce AA inhibitori: gamma-aminobutiric, glicina - au un efect hiperpo-larizant [15] (p. 355-356).
Aminoacizii regleazä toate procesele nervoase majore: excitatia si inhibitia, vigilenta si somnul, agresivitatea si anxietatea, plasticitatea sinapticä, emotiile, comportamentul, memoria si capacitatea de mvätare. Astfel, dezechilibrul continutului de aminoacizi în organism este una dintre cauzele unor procese patologice, manifestate prin disfunctii ale sistemului nervos central(SNC), sfere adaptative, emotionale si cognitive, contribuind la dezvoltarea unui numär de boli nervoase si tulburäri mentale sau sindroame.
Aminoacizi neuromediatori-inhibitori
Glicina (Gly) este cel mai important si simplu aminoacid neesential din corpul uman. Aceasta face parte din grupul de AA proteinogeni, fiind prezentä în compozitia proteinelor si participä la formarea multor compusi fiziologic activi. Glicina joacä un rol important în metabolismul azotului si actioneazä ca un aminoacid neuroactiv [19] (p. 74). Potrivit cercetätorilor W. He si G. Wu (2020), Gly si GABA sunt principalii neurotransmitätori inhibitori din SNC [6], îndeplinind, totodatä, functii antioxidante si anti-inflamatorii în tesuturile nervoase [10]. O parte din Gly este furnizatä organismului prin alimente, iar disponibilitatea si absorbtia glicinei alimentare sunt reglementate de microbiotä si metabolismul intestinal [1]. Gly endogenä este sintetizatä din substante precum colina, serina, hidroxiprolina, treonina etc. prin metabolismul interorganic, care implicä în pri-mul rând ficatul si rinichii [19] (p. 74).
Acidul Y-aminobutiric (GABA) este un aminoacid neproteinogen, neesential, reprezentând cel mai important neurotransmitätor inhibitor al SNC uman. GABA este sintetizat din glutamat, iar principala cale de biosintezä a acestuia implicä convertirea gluta-minei si alfa-cetoglutaratului [9]. De asemenea, a fost descrisä calea ornitinei aminotransferazei: conversia L-ornitinei în L-glutamat, urmatä de sinteza GABA
[5]. Ciclul glutaminä-glutamat-GABA reprezintä un flux prin care precursorii GABA sunt transferati de la astrocite la neuroni, iar intensitatea acestui flux depinde de rata de utilizare a glucozei în neuroni [7].
Aminoacizi neuromediatori-excitatori
Acidul glutamic sau glutamatul (Glu) este un aminoacid proteinogen neesential care este prezent atât în proteine, cât si în formä liberä. Glu joacä un rol important în metabolismul azotului, participä la transferul grupärilor amino si leagä amoniacul toxic [19] (pp. 75-76). În plus, acesta joacä un rol central în metabolismul AA din ficat [2] si reprezintä un nod metabolic important care conecteazä meta-bolismul glucozei si AA cu transmiterea sinapticä
[6]. Ca si acidul y-aminobutiric (GABA), Glu este un neurotransmitätor cheie în SNC, inclusiv în nivelul general de excitatie din creier, ceea ce îl face deose-bit de important pentru mentinerea homeostaziei fiziologice [9].
Acidul aspartic sau aspartatul (Asp) este un aminoacid neesential si face parte din grupul de AA proteinogeni, fiind o componentä importantä a proteinelor. De asemenea, joacä un rol esential în metabolismul azotului si participä la formarea ureei [19] (p. 71). Formarea precursorilor Asp are loc predominant în ficat. Asp se formeazä la transaminarea Glu de cätre aspartat transaminaza [12]. În SNC, Glu si Asp sunt principalii neurotransmitätori excitatori [6].
Scopul acestui studiu a fost de a investiga continutul de aminoacizi neurotransmitätori la pacientii cu hepatopatie cronicä. Materiale si metode. În acest studiu, au fost inclusi 24 de pacienti cu hepatopatie cronicä, dintre care 12 pacienti pre-zentau infectie cronicä cu VHB (lotul I) si 12 pacienti aveau steatozä hepaticä (lotul II). Cel de-al treilea grup, numit lotul de control (LC), a fost format din 12 indivizi practic sänätosi, färä afectiuni hepatice. În loturile de studiu si de control, a fost determinat continutul de Asp, Glu, Gly si GABA din serul sanguin. Determinarea cantitativä a continutului de aminoacizi a fost efectuatä folosind cromatografia lichidä cu schimb ionic. Rezultatele au fost prezentate în for-matul M±m mcM/dL, unde M este media aritmeticä, iar m reprezintä eroarea standard a mediei. Datele obtinute au fost analizate cu ajutorul pachetului de „Statistica Descriptivä"al programului de completare „Analiza datelor" Excel 2016. Pentru a determina nivelul de semnificatie statisticä a diferentelor (p), a fost
utilizat testul statistic Mann-Whitney neparametric pentru douä esantioane neînrudite.
Rezultate
În cadrul studiului nostru, la majoritatea pacientilor cu hepatopatie cronicä, nivelul Gly s-a încadrat în norma regionalä, care este de 12,0-28,2 mcM/dL [19] (pp. 130-131). Cu toate acestea, nivelul Gly a fost semnificativ mai mic la pacientii cu infectie cronicä cu VHB 18,76±1,45 mcM/dL comparativ cu pacientii cu steatozä hepaticä, unde aceastä cifrä a fost de 22,37±0,91 mcM/dL (p<0,05), si la indivizi practic sänätosi - 22,93±2,21 mcM/dL (p<0,05). Nu a existat nicio semnificatie statisticä între lotul II si lotul de control (p>0,05).
Nivelurile medii de GABA au fost peste norma regionalä, care este de 0,09-0,53 mcM/dL [19] (pp. 130-131). În plus, la pacientii din loturile I si II, nivelul GABA a fost mai mare în comparatie cu LC. Cele mai mari valori medii au fost observate la pacientii cu infectie cronicä cu VHB, înregistrându-se valoarea de 0,83±0,06 mcM/dL, iar la pacienti cu steatozä hepatica, valoarea a fost usor mai micä, respectiv 0,77±0,03 mcM/dL, iar în LC, aceastä cifrä a fost de 0,55±0,06 mcM/dL. Semnificatia statisticä a diferentelor dintre loturile I si de control a fost mai mare de 99% (p<0,01), iar între lotul II si LC - 95% (p<0,05).
Nivelul Glu a fost sub norma regionalä, care este 13,8-26,3 mcM/dL [19] (pp. 130-131). În plus, nivelurile serice de Glu la pacientii cu hepatopatie au fost semnificativ mai mici decât LC, si au fost 6,34±0,70 mcM/dL - în lotul I si 7,87±1,47 mcM/dL - în lotul II fatä de 12,46±1,92 mcM/dL în LC. Semnificatia statisticä a diferentelor dintre loturile I si cele de control a fost mai mare de 99% (p<0,01), iar între lotul II si cel de control a fost mai mare de 95% (p<0,05). Nu a existat nicio semnificatie statisticä dintre loturile I si II (p>0,05).
La majoritatea pacientilor cu hepatopatie cronicä, nivelul Asp s-a încadrat în norma regionalä, care este de 2,5-5,9 mcM/dL [19] (pp. 130-131). Cu toate acestea, nivelurile de Asp în serul sanguin sunt semnificativ mai mari la pacientii cu patologie hepaticä: 5,56±0,97 mcM/dL - în lotul I si 5,16±0,74 mcM/ dL - în lotul II fatä de 2,69±0,45 mcM/dL. Semnificatia statisticä a diferentelor dintre loturile I, II si lotul de control a fost mai mare de 99% (p<0,01; p<0,01), msä nu s-au identificat diferente semnificative statistice dintre loturile I si II (p >0,05).
Discutii
Scäderea semnificativä a glicinei în grupul de persoane infectate cu infectia VHB este confirmatä de rezultatele publicate, care indicä o reprogramare a cäilor metabolice la pacientii cu CHB, care duc la cäi anormale ale metabolismului Gly [17]. Unele studii publicate anterior nu au observat o scädere semnifi-
cativä statisticá a Gly la pacientii cu steatozá hepaticá [1], in timp ce altele au observat o dereglare a Gly si a altor aminoacizi asociatá cu prezenta steatozei hepatice [8], ceea ce este confirmat si de rezultatele studiului nostru. Totusi, trebuie remarcat faptul cá Xianghui Li si colab. (2018) indicá faptul cá nivelurile de Gly sunt mai scázute la pacientii cu sindrom metabolic decat la persoanele sánátoase si subliniazá cá relatia dintre nivelurile de Gly si sindromul metabolic este mai pronuntatá la persoanele in varstá [13] . Cu toate acestea, nu trebuie sá uitám cá ficatul este un organ esential pentru homeostazia aminoacizilor, iar un dezechilibru al oricárui aminoacid poate fi rezul-tatul deteriorárii functiei hepatice. Simone Leonetti cu coautori (2020) au remarcat dereglarea cáilor de metabolism Gly la pacientii cu NAFLD si au sugerat cá scáderea nivelurilor de Gly are loc ca urmare a con-sumului crescut ca ráspuns la stresul oxidativ [11].
ín literatura moderná, nu existá un consens cu privire la modificárile nivelului acidului y-aminobutiric in patologia ficatului. Astfel, P. Ferenci si coautorii (1983) au indicat cá nivelurile de GABA au fost in limitele normale la majoritatea pacientilor cu hepatitá cronicá compensatá si au crescut odatá cu severitatea patologiei hepatice cronice. Unii autori au observat chiar o scádere a nivelului de GABA in patologia hepaticá [14]. ín acelasi timp, A Kimyeong Kim cu coautorii (2023) au remarcat o relatie dintre nivelul GABA si progresia bolilor metabolice, precum si o legáturá intre nivelul de GABA si intensitatea leziunii hepatocitelor ca urmare a stresului oxidativ in NAFLD [9].
Diverse studii au arátat cá Asp joacá un rol important in procesele fiziologice ale ficatului [10, 16]. Asp este esential pentru sinteza purinei, piri-midinei, asparaginei si argininei si este implicat in sinteza inozitolului si beta-alaninei [16]. S-a raportat cá introducerea suplimentará de Asp in alimentatie are capacitatea de a suprima ateroscleroza si poate impiedica dezvoltarea steatozei si fibrozei hepatice, contribuind la atenuarea deteriorárii ficatului prin suprimarea expresiei mediatorilor proinflamatori [10, 18].
Scáderea nivelului de Glu, obtinutá in cadrul studiului nostru poate fi asociatá cu o scádere a principalului sáu precursor, glutamina. A. Canbay si J.-P. Sowa (2019) au sugerat cá in patologia hepaticá cronicá, inclusiv steatoza hepaticá, rezervele de Glu sunt epuizate [3]. ín plus, scáderea nivelului de Glu poate reflecta si un aport alimentar insuficient de glutaminá si glutamat, aspecte care nu au fost evaluate in studiul nostru.
Concluzii
Astfel, se poate concluziona cá in hepatopatia cronicá existá o incálcare a metabolismului ami-noacizilor neurotransmitátori. ín serul sanguin al
pacientilor investigati, s-a observât, pe de o parte, o diminuare a neurotransmitätorului inhibitor glicinä si a neurotransmitätorului excitator glutamat si, pe de altä parte, o crestere a neurotransmitätorului inhibitor GABA si a neurotransmitätorului excitator as-partat. Aceste tulburäri sunt mai pronuntate în cazul persoanelor afectate de infectia viralä cronicä de tip B. În pofida interesului considerabil al oamenilor de stiintä pentru aceastä problemä, mecanismele fizio-patologice ale acestor modificäri rämän insuficient de elucidate si necesitä studii ulterioare.
Declaratia de conflict de interese. Autorii declarä lipsa conflictului de interese.
Declaratia de finantare. Lucrarea este publi-catä în cadrul Proiectului 20.80009.8007.37 „Bolile cronice hepatice si pancreatice: aspecte nutritionale si chirurgicale".
Bibliografie
1. Alves A. et al. Glycine Metabolism and Its Alterations in Obesity and Metabolic Diseases. În: Nutrients. 2019, vol. 11, p. 1356. doi: 10.3390/nu11061356.
2. Brosnan M. E. and Brosnan J. T. Hepatic glutamate metabolism: a tale of 2 hepatocytes. În: The American Journal of Clinical Nutrition. 2009, vol. 3 (90), pp. 857S-861S. doi: 10.3945/ajcn.2009.27462Z.
3. Canbay A. and Sowa J. P. l-Ornithine l-Aspartate (LOLA) as a Novel Approach for Therapy of Non-alcoholic Fatty Liver Disease. În: Drugs. 2019, vol. 79, (Suppl 1), pp. S39-S44. doi: 10.1007/s40265-018-1020-5.
4. Dejong C. H. C. et al. Aromatic amino acid metabolism during liver failure. În: The Journal of nutrition. 2007, vol. 6, Suppl 1 (137), pp. 1579s-1585s.
5. Ginguay A. et al. Ornithine Aminotransferase, an Important Glutamate-Metabolizing Enzyme at the Crossroads of Multiple Metabolic Pathways. În: Biology. 2017, vol. 6, p. 18. doi: 10.3390/biology6010018.
6. He W. and Wu G. Metabolism of amino acids in the brain and their roles in regulating food intake. În: Advances in Experimental Medicine and Biology. 2020, vol. 1265, pp. 167-185. doi: 10.1007/978-3-030-45328-2_10.
7. Hertz L. and Rothman D. L. Glucose, Lactate, ß-Hydroxybutyrate, Acetate, GABA, and Succinate as Substrates for Synthesis of Glutamate and GABA in the Glutamine-Glutamate/GABA Cycle. În: Advances in Neurobiology. 2016, vol. 13, pp. 9-42. doi: 10.1007/978-3-319-45096-4_2
8. Jin R. et al. Amino acid metabolism is altered in adolescents with NAFLD - an untargeted, high resolution metabolomics study. În: The Journal of pediatrics. 2016, vol. 172, p. 14. doi: 10.1016/j.jpeds.2016.01.026
9. Kim K. and Yoon H. Gamma-Aminobutyric Acid Signaling in Damage Response, Metabolism, and Disease. În: International Journal of Molecular Sciences. 2023, vol. 24, p. 4584. doi: 10.3390/ijms24054584 .
10. Lee D.-Y. and Kim E.-H. Therapeutic Effects of Amino Acids in Liver Diseases: Current Studies and Future Perspectives. În: Journal of Cancer Prevention. 2019, vol. 2 (24), pp. 72-78. Doi: 10.15430/JCP.2019.24.2.72
11. Leonetti S. et al. Glutamate-Serine-Glycine Index: A Novel Potential Biomarker in Pediatric Non-Alcoholic Fatty Liver Disease. În: Children. 2020, vol. 7, pp. 270. doi: 10.3390/children7120270.
12. Levitt D. G. and Levitt M. D. A model of blood-ammonia homeostasis based on a quantitative analysis of nitrogen metabolism in the multiple organs involved in the production, catabolism, and excretion of ammonia in humans. În: Clinical and Experimental Gastroenterology. 2018, vol. 11, pp. 193-215. doi: 10.2147/ CEG.S160921.
13. Li X. et al. Association of serum glycine levels with metabolic syndrome in an elderly Chinese population. În: Nutrition & Metabolism. 2018, vol. 1, Dec 17;15:89. doi: 10.1186/s12986-018-0325-4.
14. Morley K. C. et al. Brain GABA levels are reduced in alcoholic liver disease: A proton magnetic resonance spectroscopy study. În: Addiction Biology. 2020, vol. 1 (25), p. e12702. doi: 10.1111/adb.12702.
15. Reinis S. and Goldman J. M. Amino Acids as Neurotransmitters. Chapter of The Chemistry of Behavior. A Molecular Approach to Neuronal Plasticity. New York, NY: Plenum Press, New York NY, 1982, pp. 355-380. doi: 10.1007/978-1-4613-3590-0_20.
16. Wu G. Functional amino acids in nutrition and health. În: Amino Acids. 2013. № 3 (45). C. 407-411. doi: 10.1007/s00726-013-1500-6.
17. Yang L. et al. Covariation Analysis of Serumal and Urinary Metabolites Suggests Aberrant Glycine and Fatty Acid Metabolism in Chronic Hepatitis B. În: PLOS ONE. 2016. № 5 (11). C. e0156166. doi: 10.1371/ journal.pone.0156166.
18. Yanni A. E. et al. Oral supplementation with L-aspar-tate and L-glutamate inhibits atherogenesis and fatty liver disease in cholesterol-fed rabbit. În: Amino Acids. 2010. № 5 (38). C. 1323-1331. doi: 10.1007/s00726-009-0340-x.
19. Гараева С., Редкозубова Г., Постолати Г. Аминокислоты в живом организме/С. Гараева, Г. Редкозубова, Г. Постолати, Tipogr. AS-е изд., Chisinäu: Академия наук Молдовы, Институт Физиологии и Санокреатологии, 2009. 552 c.
Autor corespondent: Elena Berezovscaia, cercetätor stiintific, Laboratorul de Gastroenterologie, IP USMF Nicolae Testemitanu tel. 078489980;
e-mail: [email protected]
