CC BY
7
mg/kg in terms of quercetin. The measurements were carried out in 7 days after the false surgical operation or laparotomy. It has been found out that the use of ammonium pyrrolidine dithiocarbamate, dimethyl fumarate, and water-soluble form of quercetin under the combined effects of surgical trauma (laparotomy) and S. typhi LPS significantly reduces the concentration of cortisol in blood plasma and the content of ceruloplasmin in the blood serum, lowers the level of hyperglycemia and hypertriacylglycerolemia.
DOI 10.31718/2077-1096.22.1.129 УДК 616.314-089-085
Френкель Ю.Д.1, Черно В.С.1, Костенко В.О.2
1НДУКЦ1Я ТРАНСКРИПЦ1ЙНОГО ФАКТОРА NRF2 ПРИГН1ЧУ6 ПРОДУКЦ1Ю АКТИВНИХ ФОРМ КИСНЮ I АЗОТУ В ПЕЧ1НЦ1 ЩУР1В ПРИ МОДЕЛЮВАНН1 МЕТАБОЛ1ЧНОГО СИНДРОМУ ЗА УМОВ Ц1ЛОДОБОВОГО ОСВ1ТЛЕННЯ
1 Чорноморський нацюнальний ушверситет ÍMeHÍ Петра Могили, м. МиколаТв
2 Полтавський державний медичний ушверситет, м. Полтава
Метою дослдження було о^нити вплив ¡ндуктора Nrf2 диметилфумарату на продук^ю активних форм кисню та азоту у печнц щурв при моделюванн1 метаболчного синдрому за умов цлодобово-го осв1тлення. Блим щурам на тлi вдтворення метаболчного синдрому (20%-й водний розчин фруктози для пиття та рацюн, збагачений вуглеводами та лШдами) внутршньоочеревинно вводили диметилфумарат у 10%-му розчинi диметилсульфоксиду в дозi 15 мг/кг. У гомогенатi печiнки
щурв визначали швидк1сть генерацИ супероксидного анон-радикала (•О2 ), активнсть загальноУ NO-синтази (NOS), ïï конститутивноï та ¡ндуцибельно'У ¡зоформ (cNOS, iNOS), вмст пероксинт-ритiв лужних та лужноземельних металв. Введення диметилфумарату за умов експерименту
суттево зменшувало в тканинах печ¡нки вироблення •О2 мкросомами та NOS - на 48,9%, м1тохо-ндрями - на 47,3%, NADPH-оксидазою лейкоцитв - на 45,6%, активнсть NOS (загальну та iNOS) на 33,1% та 35,9%, вдповдно, концентра^ю пероксинтритв - на 39,7% порвняно з1 значеннями контрольно'У групи, що отримувала тльки розчинник (10% розчин диметилсульфоксиду). Актив-н1сть cNOS та ¡ндекс спряження перевищували результат контролю у 2,95 та 5,5 раза, вдповдно. Введення ¡ндуктора Nrf2 диметилфумарату при в1дтворенн1 модел1 метаболЫного синдрому за умов цлодобового осв1тлення щурв е ефективним засобом обмеження у тканинах печ¡нки вироб-лення активних форм кисню та азоту.
Ключов1 слова: транскрипцшний фактор Nrf2, диметилфумарат, активы форми кисню та азоту, метабол1чний синдром, цтодобове осв1тлення, печ1нка.
розладiв.
Одним з найважливших механiзмiв самороз-витку патолопчних процеав при МС вважаеться тривала гшерактива^я транскрипцшних факто-рiв (NF-kB, AP-1, STAT та ¡н) з подальшим збн льшенням експреси' гешв, що кодують бюсинтез низки прозапальних та прооксидантних бтюв [6]. Актива^я транскрипцшних факторiв, зокрема NF-kB, може бути пов'язана як з надлишком у рацюш вуглеводiв та жирiв («фета захщного типу») [7], так i зi змшами експреси шдуцибельних гешв центрального та периферичних циркадiан-них осциляторiв при порушены свп"лового режиму [8].
Дшсно, продук^я АФК у тканинах печшки значно посилюеться при поеднанш цтодобового осв^лення щурiв та ВЛД [9]. Введення за цих умов шпбтору ядерно! транслокацп NF-kB тро-лщиндитюкарбамату амошю iстотно послаблюе маркери окиснювально-штрозативного стресу в тканинах печшки [7]. Однак цей шпбтор NF-kB виявляе високу генотоксичнiсть [10].
Нестача продукци мелатонiну може супрово-джуватися зниженням активностi транскрипцш-ного фактора Nrf2 (англ. Nuclear Factor Erythroid
Вступ
Численнi експериментальнi та кл^чш дослн дження показують, що порушення свiтлового режиму, що супроводжуються ппомелатоншемн ею, призводять до змш вуглеводного та лшщно-го метаболiзму, системно! запальноТ вiдповiдi, артерiальноТ ппертензи, ендотелiальноТ дисфун-кц1Т та надлишковоТ продукци активних форм кисню та азоту (АФК / АФА). Вс ц порушення е компонентами метаболiчного синдрому (МС). В останш роки отримала пiдтвердження точка зору про патогенетичну еднють МС та неалкогольно! жировоТ хвороби печiнки [3].
Рашше нами було показано, що цтодобове осв^лення щурiв, що перебували на вуглевод-но-лiпiднiй дiетi (ВЛД), супроводжуеться бiльш вираженими метаболiчними порушеннями (п-перiнсулiнемiею, дислiпопротеТнемiею, ппо-а-лiпопротеТнемiею, збiльшенням маси вюцераль-ного жиру) порiвняно з окремим застосуванням [4]. Проте застосування за цих умов мелатоншу лише частково зменшуе ц ознаки, iстотно не впливаючи на шдекс iнсулiнорезистентностi [5]. Таким чином, корек^я рiвня мелатонiну виявля-еться недостатньою для лiквiдацiТ метаболiчних
2-Related Factor 2) [11]. Система Nrf2 / антиокси-дант респонсивний елемент (Antioxidant Response Element, ARE) вважаеться антагоню-тичною по вiдношенню до NF-кВ-залежноТ сиг-налiзацiТ. Nrf2 регулюе базальну та шдуковану експресiю генiв багатьох антиоксидантних та ци-топротекторних бтмв, включаючи гемоксигена-зу-1, NAD(P)H-хiнондегiдрогеназу 1, с-глутамiлцистеТнсинтетазу, глутатiонпероксидазу 1, глутатюн^-трансферазу, глутатiонредуктазу, супероксиддисмутазу та ш. [12]. Виявлено про-тективну дш iндукторiв Nrf2 при гострiй недоста-тностi печiнки, ТТ iшемiТ-реперфузiТ, алкогольному та неалкогольному стеатогепатит^ вiрусному гепатитi та раку печiнки [13].
Однак мехашзми, що лежать в основi позитивно' дм iндукторiв Nrf2 при вiдтвореннi рiзних моделей МС, все ще е недостатньо з'ясованими.
Мета дослщження
Оцшити вплив шдуктора Nrf2 диметилфума-рату на продукцш активних форм кисню та азоту в печшц щурiв при моделюванн метаболiчного синдрому за умов цтодобового освiтлення.
Матерiал та методи
Експерименти були виконан на 21 бтому щурi лiнiТ Вiстар масою 215-255 г, розподiлених на 3 групи по 7 тварин. Тварин 1-Т групи (контроль I) утримували на стандартному рацюш вь варiю та рiвному чергуваннi пер^в свiтла та темряви. Щурам 2-Т групи моделювали МС за умов цтодобового осв^лення тварин (контроль II). Тваринам 3-Т групи на ™i вiдтворення МС внутрiшньоочеревинно вводили диметилфума-рат («Sigma-Aldrich, Inc.», США) у 10%-му розчи-нi диметилсульфоксиду в дозi 15 мг/кг [14] 3 рази на тиждень, починаючи з 30 доби експериме-нту. Тваринам перших двох груп замють диме-тилфумарату внутрiшньоочеревинно вводили «плацебо» - 1 мл 10%-го розчину диметилсу-льфоксиду.
Для моделювання МС щурам протягом 2-х мюя^в призначали ВЛД, що складаеться з 20% водного розчину фруктози для пиття (торгова марка "Vitamin", виробник - УкраТна, краТна по-ходження - США) та рацюну харчування наступ-ного складу: рафшована пшенична мука - 45%, сухе знежирене коров'яче молоко - 20%, крох-маль - 10%, столовий маргарин iз вмютом жирiв (72-82)% - 20%, переокиснена соняшникова олiя - 4%, натрш хлорид - 1%. Окрiм того, тварин, починаючи з 30-Т доби експерименту, пщдавали цiлодобовому освiтленню штенсивнютю 1500 лк протягом наступних 30 дiб [15].
Тварин декапiтували пщ етерним наркозом, дотримуючись положень «европейськоТ конвен-цiТ по захисту хребетних тварин, яких використо-вують в експериментальних та шших наукових цтях» (Страсбург, 1986). Згiдно з висновком ко-мiсiТ з бiоетики Чорноморського нацюнального унiверситету iменi Петра Могили, ва процедури,
пов'язанi з гуманним поводженням з тваринами та ïx використанням в експериментах, було до-тримано.
Швидкють генерацiï супероксидного анюн-
радикала (•О2 ) в гомогенат печiнки оцiнювали при проведены тесту з штросиним тетразолieм з використанням спектрофотометра Ulab 101 (Китай) з шдукторами у виглядi шкотинамщаденш-динуклеотиду вiдновленого (NADH, "Sigma-
Aldrich") для оцшки продукцiï •О2 дихальним ланцюгом мiтоxондрiй, ыкотинамщаденшдинук-леотидфосфату вiдновленого (NADPH, "Sigma-Aldrich, Inc.", США) - мiкросомальними моноок-сигеназами та NOS, лiпополiсаxариду Salmonella typhi (препарат «^рогенал», «Мед-гамал», РФ) - NADPH-оксидазою лейкоцитiв [16].
Активнють загальноï NO-синтази (NOS) [17] та ïï конститутивноï iзоформи (cNOS) [18] у гомо-генатi печшки оцiнювали спектрофотометрично. Активнiсть шдуцибельно!' iзоформи (iNOS) ви-значали за рiзницею мiж активностями NOS i cNOS. Для оцшки здатност останньоï в роз'ед-
наному станi продукувати •О2 розраховували шдекс спряження cNOS як вiдношення активнос-
тi cNOS до швидкост вироблення •О2 NADPH-залежними електронно-транспортними ланцю-гами (ЕТЛ). Про утворення пероксиштриту судили за вмютом у гомогенат печшки пероксиштри-^в лужних та лужноземельних металiв [17].
Отриман результати обробляли статистично за допомогою Microsoft Office Excel з розширен-ням Real Statistics 2019 з використанням тесту Shapiro-Wilk для перевiрки нормальностi диспе-рсш. Оскiльки всi вибiрки мали нормальний роз-подiл, використовували параметричний метод дисперсшного аналiзу ANOVA з наступним по-парним порiвнянням груп за t-критерieм Student для незалежних вибiрок та аналiзом за Tukey's HSD (Honestly Significant Difference). Щоб уник-нути феномен множинних порiвнянь, була вико-ристана поправка за Dunn-Sidâk. Рiзницю вва-жали статистично значущою при p<0,05.
Результати та обговорення
Зростання продукци •О2 у тканинах печшки NADPH- i NADH-залежними ЕТЛ за умов моделювання МС при цтодобовому освптенш нами детально обговорювалося в нашiй попереднш
публiкацiï [7]. Вироблення за цих умов •О2 мк-росомальними монооксигеназами та NOS (табл. 1) зростала на 93,1%, дихальним ланцюгом мн тохондрш - на 88,8%, NADPH-оксидазою фаго-цитiв - удвiчi (всi на рiвнi p<0,001) порiвняно з вiдповiдними результатами 1-ï групи.
Таблиця 1
Вплив диметилфумарату на утворення супероксидного анон-радикала у тканинах печшки за умов моделювання метабол!чного синдрому при цтодобовому осв1тленн1 (M+m)
Джерела генерацп' •О 2 , нмоль/г с 1-ша група (контроль I) Моделювання МС + цiлодобове освiтлення
+ «плацебо» (10%-й розчин диметилсульфокси-ду, контроль II) + диметилфумарат у 10%-му розчин диметилсульфоксиду
Мiкросомальнi монооксигенази та NOS 22,05±0,66 42,57±0,81 * 21,76±0,38 */**
Дихальний ланцюг мiтохондрiй 26,98±0,74 50,95±0,92 * 26,87±0,48 **
NADPH-оксидаза фагоцитiв 1,37±0,07 2,74±0,06 * 1,49±0,03 **
Прим1тка: * - р<0.05 пор1вняно 3i значеннями 1-Ï групи; ** - р<0.05 пор1вняно 3i значеннями 2-Ï групи.
Введення шдуктора Nrf2 диметилфумарату за умов моделювання МС та цтодобового освн тлення тварин суттево зменшувало у тканинах
печшки вироблення •О2 ЕТЛ мiкросом та NOS на 48,9%, мтохондрш - на 47,3%, NADPH-оксидази лейкоци^в - на 45,6% (на рiвнi p<0,001) порiвняно з вщповщними значеннями 2-Ï групи.
в тканинах печшки за умов моделюв<
При цтодобовому освнтены щурiв за умов моделювання МС активносп NOS (загально' та ïï шдуцибельного iзоферменту) в тканинах печн нки (табл. 2) перевищувала у 2,35 та 2,57 рази (обидва результати на рiвнi p<0,001), вщповщно, величини контролю I Активнють cNOS, навпаки, на 70,4% поступалася (p<0,001) результату 1-Ï групи.
Таблиця 2
Вплив диметилфумарату на утворення активних форм азоту метаболiчного синдрому при цлодобовому освiтленнi (M+m)
Показники 1-ша група (контроль I) Моделювання МС + цтодобове освiтлення
+ «плацебо» (10%-й розчин диметилсульфоксиду, контроль II) + диметилфумарат у 10%-му розчинi диметилсульфоксиду
Активнiсть NOS, мкмоль NО 2 /гхв 8.42±0.88 19.84±1.28 * 13.28±0.85 *,**
Активнiсть cNOS, мкмоль NО 2 /г хв 0.81±0.03 0.24±0.02 * 0.71±0.03 *,**
Активнiсть iNOS, мкмоль NО 2 /г хв 7.61±0.87 19.6±1.28 * 12.57±0.86 *,**
Ыдекс спряження cNOS 0.037±0.002 0.006±0.001 * 0.033±0.002 **
Концентрацiя пероксинiтритiв, мкмоль/г 1.42±0.05 2.39±0.08 * 1.44±0.03 **
Примiтка: * - р<0.05 порiвняно з'1 значеннями 1-Ï групи; ** - р<0.
При цьому шдекс спряження cNOS був мен-шим на 83,8% (p<0.001), ыж результат 1-Ï групи, що вказуе на роз'еднаний стан ^eï iзоформи
NOS i продукцш нею •О2 замють оксиду азоту (NO). Найчаспшими причинами цього порушен-ня е дефщит субстра^в cNOS (L-аргiнiну, молекулярного кисню) та 'ÏÏ кофактора - тетрагщробн оптерину [19], що можливе при ''хньому надмiр-ному споживанн за умов гiперактивацiï iNOS.
Наслщком надлишково' продукцiï •О2 та NO е утворення шших АФК / АФА. Так, за умов на-шого експерименту на 68,3% (p<0,001) збтьшу-валася концентрацiя пероксиштри^в.
Вiдомо, що надмiрна продукцiя АФК / АФА супроводжуеться порушенням функцюнального стану печiнки, що сприяе розвитку при МС неалкогольного стеатогепатиту [20].
Застосування диметилфумарату за умов моделювання МС та цтодобового осв^лення тварин суттево зменшувало у тканинах печшки активнють NOS (загально' та IT шдуцибельного
05 порiвняно з'1 значеннями 2-Ï групи.
iзоферменту) на 33,1% (p<0,01) та 35,9% (p<0,001), вщповщно, порiвняно зi значеннями контролю II. Активнють cNOS за цих умов пере-вищувала результат 2-Ï групи в 2,95 раза (p<0,001).
При цьому шдекс сполучення cNOS зростав у 5,5 рази (p<0,001) по вщношенню до значення контролю II, що свщчить про вщновлення спря-женого стану цього iзоферменту. За цих умов cNOS генеруе фiзiологiчнi концентрацiï NO, що виконують роль не цитотоксичного агента, а сиг-нально' молекули [21].
Зниження продукци •О2 та цитотоксично' кн лькостi NO, що генеруеться iNOS, закономiрно позначалося на рiвнi пероксинiтриту в тканинах печшки. Концентра^я пероксинiтритiв лужних та лужноземельних металiв за цих умов на 39,7% (p<0,001) поступалася даними контролю II.
Отриман результати свiдчать, що ютотний вплив iндуктора Nrf2 на показники окиснюваль-но-нiтрозативного стресу в тканинах печшки, що залежать вщ активност транскрипцiйного фактора NF-kB, очевидно, пов'язанi зi здатнiстю си-
стеми Nrf2 / ARE пригшчувати NF-kB-сигналiзацiю, зменшуючи тим самим пов'язану з нею експресш reHiB, що кодують бiосинтез про-запальних та прооксидантних бшмв: цитокiнiв, iNOS, фeрмeнтiв амейства P450, gp91 phox та ш. [6].
Ранiшe було показано, що при нокдаунi Nrf2 значно збтьшуеться транскрипцiя пщконтроль-них NF-kB геыв у вiдповiдь на введення лтопо-лiсахариду, що свiдчить про здатнють Nrf2 пе-решкоджати NF-кB-залeжнiй сигналiзацiï [22]. Введення iндукторiв Nrf2 пригшчуе фосфорилю-вання на дiлянцi IkB кiназний комплекс / IkB (6i-лок-iнгiбiтор NF-kB), що порушуе активацш NF-kB (ядерну транслокацiю його субодиниц p65) [23].
Крiм того, протирадикальн ефекти iндукторiв Nrf2 можуть бути пов'язанi з ARE-залежною ак-тивацiею експреси гeнiв антиоксидантних бтюв (глутатiонпeроксидази 1, глутатiонрeдуктази, су-пероксиддисмутази, тюредоксину та iн.) [24].
Здатнють диметилфумарату обмежувати окиснювально-нiтрозативний стрес у тканинах печшки за умов експериментального МС обфун-товуе доцтьнють подальшого дослiджeння ^eï сполуки як потенцшного засобу патогенетично'Г терапи та профтактики патологи пeчiнки, особливо при впливi таких eтiологiчних чинникiв МС як «фета захiдного типу» та порушення циркадн анного ритму.
Висновки
1. Введення шдуктора Nrf2 диметилфумарату при вiдтворeннi модeлi мeтаболiчного синдрому за умов цiлодобового осв^лення щурiв е ефек-тивним засобом обмеження в тканинах печшки вироблення супероксидного анюн-радикалуа рн зними джерелами: мiкросомальними моноокси-геназами i конститутивними iзоформами NO-синтази в неспряженому стаж, дихательним ла-нцюгом мтохондрш, NADPH-оксидазою фагоци-тiв.
2. 1ндук^я транскрипцiйного фактора Nrf2 за умов експерименту ефективно знижуе у тканинах печшки генерацш активних форм азоту, що пщтверджуеться значним обмеженням активно-стi NO-синтази (за рахунок ïï шдуцибельно'Г iзо-форми) та зменшенням концентраци пероксишт-ритiв.
Лтература
1. Cardinali DP, Hardeland R. Inflammaging, Metabolic Syndrome and Melatonin: A Call for Treatment Studies. Neuroendocrinology. 2017;104(4):382-397
2. Gombert M, Martin-Carbonell V, Pin-Arboledas G et al. Melatonin Levels in Children with Obesity Are Associated with Metabolic Risk and Inflammatory Parameters. Nutrients. 2021 Oct 16;13(10):3629.
3. Williams T. Metabolic Syndrome: Nonalcoholic Fatty Liver Disease. FP Essent. 2015 Aug;435:24-29.
4. Belikova OI, Cherno VS, Frenkel' YuD, Kostenko VO. Vplyv khronichnoyi hipomelatoninemiyi na vuhlevodnyy i lipidnyy obmin za umov pryznachennya shchuram «diyety zakhidnoho typu»
[Influence of chronic hypomelatoninemia on carbohydrate and lipid metabolism of rats kept on "western pattern diet"]. Fiziol Zhurn. 2018;64(3):52-60. (Ukrainian).
5. Belikova OI, Cherno VS, Kostenko VO. Poyednanyy vplyv melatoninu ta metforminu hidrokhlorydu na biokhimichni markery syndromu insulinorezystentnosti v umovakh eksperymental'noho hipopinealizmu [Effects produced by co-administration of melatonin and metformin hydrochloride on biochemical markers of insulin resistance syndrome in modeled hypopinealism]. Farmakolohiya ta likars'ka toksykolohiya. 2017:(4-5):57-65. (Ukrainian).
6. Chen L, Deng H, Cui H et al. Inflammatory responses and inflammation-associated diseases in organs. Oncotarget. 2017 Dec 14;9(6):7204-7218.
7. Frenkel YuD, Cherno VS, Kostenko VO. Vplyv pirolidynditiokarbamatu amoniyu na utvorennya aktyvnykh form kysnyu ta azotu v pechintsi shchuriv za umov yikh tsilodobovoho osvitlennya ta utrymannya na vuhlevodno-lipidniy diyeti [Effect of ammonium pyrrolidine dithiocarbambate on the formation of ractive oxygen and nitrogen species in liver of rats kept on carbohydrate-lipid diet and exposed to round-the-clock lighting]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny. 2021;21(3):214-218. (Ukrainian).
8. Pham L, Baiocchi L, Kennedy L et al. The interplay between mast cells, pineal gland, and circadian rhythm: Links between histamine, melatonin, and inflammatory mediators. J Pineal Res. 2021 Mar;70(2):e12699.
9. Belikova OI. Prooksydantno-antyoksydantnyy stan insulin-chutlyvykh orhaniv shchuriv za umov hipomelatoninemiyi ta pryznachennya vuhlevodno-lipidnoyi diyety [Pro-oxidative and antioxidant state of insulin-sensitive organs of rats kept on carbon-lipid disease under conditions of hypomelatoninemia]. Ukrayins'kyy zhurnal medytsyny, biolohiyi ta sportu. 2018;(2):16-20. (Ukrainian).
10. Chabicovsky M, Prieschl-Grassauer E, Seipelt J et al. Pre-clinical safety evaluation of pyrrolidine dithiocarbamate. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2010 Sep;107(3):758-767.
11. Ahmadi Z, Ashrafizadeh M. Melatonin as a potential modulator of Nrf2. Fundam Clin Pharmacol. 2020 Feb;34(1):11-19.
12. Tu W, Wang H, Li S et al. The Anti-Inflammatory and Anti-Oxidant Mechanisms of the Keap1/Nrf2/ARE Signaling Pathway in Chronic Diseases. Aging Dis. 2019 Jun 1;10(3):637-651.
13. Xu D, Xu M, Jeong S et al. The Role of Nrf2 in Liver Disease: Novel Molecular Mechanisms and Therapeutic Approaches. Front Pharmacol. 2019 Jan 8;9:1428.
14. Zhao X, Sun G, Zhang J et al. Dimethyl Fumarate Protects Brain From Damage Produced by Intracerebral Hemorrhage by Mechanism Involving Nrf2. Stroke. 2015 Jul;46(7):1923-1928.
15. Frenkel' YuD, Belikova OI, Cherno VS, Larycheva OM, Chebotar LD, inventors; Frenkel' YuD, assignee. Method of metabolic syndrome modeling. Ukraine patent UA 122249, publ. 12/26/2017, Bull. № 24.
16. Kostenko VO, Tsebrzhins'kii OI. Produktsiya superoksydnoho anion-radykala ta oksydu azotu u tkanyni nyrok pislya khirurhichnoho vtruchannya [Production of superoxide anion radical and nitric oxide in renal tissues sutured with different surgical suture material]. Fiziol Zh. 2000; 46(5):56-62. (Ukrainian).
17. Akimov OY, Kostenko VO. Functioning of nitric oxide cycle in gastric mucosa of rats under excessive combined intake of sodium nitrate and fluoride. Ukr Biochem J. 2016 Nov-Dec;88(6):70-75.
18. Yelins'ka A.M., Akimov O.Ye., Kostenko V.O. Role of AP-1 transcriptional factor in development of oxidative and nitrosative stress in periodontal tissues during systemic inflammatory response. Ukr Biochim J. 2019. V.91(1). P. 80-85.
19. Mys LA, Strutynska NA, Strutynskyi VR, Sagach, VF. Activation of endogenous hydrogen sulfide synthesis inhibits mitochondrial permeability transition pore opening and restores constitutive NO-synthase coupling in old rat heart. Int J Physiol Pathophysiol. 2018;9(1):59-67.
20. Yeo YH, Lai YC. Redox Regulation of Metabolic Syndrome: Recent Developments in Skeletal Muscle Insulin Resistance and Non-alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD). Curr Opin Physiol. 2019 Jun;9:79-86.
21. Ignarro LJ, Freeman B, eds. Nitric Oxide: Biology and Pathobiology; 3rd ed. Academic Press; 2017. 434 p.
22. Ahmed SM, Luo L, Namani A et al. Nrf2 signaling pathway: Pivotal roles in inflammation. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2017 Feb;1863(2):585-597.
23. Xu C, Shen G, Chen C et al. Suppression of NF-kappaB and NF-kappaB-regulated gene expression by sulforaphane and PEITC through IkappaBalpha, IKK pathway in human prostate cancer PC-3 cells. Oncogene. 2005 Jun 30;24(28):4486-4495.
24. Tonelli C, Chio IIC, Tuveson DA. Transcriptional Regulation by Nrf2. Antioxid Redox Signal. 2018 Dec 10;29(17):1727-1745.
Реферат
ИНДУКЦИЯ ТРАНСКРИПЦИОННОГО ФАКТОРА NRF2 УГНЕТАЕТ ПРОДУКЦИЮ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА И АЗОТА В ПЕЧЕНИ КРЫС ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА В УСЛОВИЯХ КРУГЛОСУТОЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ Френкель Ю.Д., Черно В.С., Костенко В.А.
Ключевые слова: транскрипционный фактор Nrf2, диметилфумарат, активные формы кислорода и азота, метаболический синдром, круглосуточное освещение, печень.
Целью исследования было оценить влияние индуктора Nrf2 диметилфумарата на продукцию активных форм кислорода и азота в печени крыс при моделировании метаболического синдрома в условиях круглосуточного освещения. Белым крысам на фоне воспроизведения метаболического синдрома (20%-й водный раствор фруктозы для питья и рацион, обогащенный углеводами и липидами) вну-трибрюшинно вводили диметилфумарат в 10%-м растворе диметилсульфоксида в дозе 15 мг/кг. В
гомогенате печени крыс определяли скорость генерации супероксидного анион-радикала (Ю2), активность общей NO-синтазы (NOS), её конститутивной и индуцибельной изоформ (cNOS, iNOS), содержание пероксинитритов щелочных и щелочно-земельных металлов. Введение диметилфумарата в
условиях эксперимента существенно уменьшало в тканях печени выработку Ю2 микросомами и NOS - на 48,9%, митохондриями - на 47,3%, NADPH-оксидазой лейкоцитов - на 45,6%, активность NOS (общую и iNOS) на 33,1% и 35,9%, соответственно, концентрацию пероксинитритов - на 39,7% по сравнению со значениями контрольной группы, получавшей только растворитель (10%-й раствор диметилсульфоксида). Активность cNOS и индекс сопряжения превышали результат контроля в 2,95 и 5,5 раза, соответственно. Введение индуктора Nrf2 диметилфумарата при воспроизведении модели метаболического синдрома в условиях круглосуточного освещения крыс является эффективным средством ограничения в тканях печени выработки активных форм кислорода и азота.
Summary
INDUCTION OF NRF2 TRANSCTIPTION FACTOR INHIBITS FORMATION OF RACTIVE OXYGEN AND NITROGEN SPECIES IN LIVER OF RATS UNDER MODELLING METABOLIC SYNDROME BY EXPOSURE TO ROUND-THE-CLOCK LIGHTING Frenkel' Yu.D., Cherno V.S., Kostenko V.O.
Key words: Nrf2 transcription factor, dimethyl fumarate, reactive oxygen and nitrogen species, metabolic syndrome, round-the-clock lighting, liver.
Aim: To evaluate the effect of dimethyl fumarate, an Nrf2 inducer, on the production of reactive oxygen and nitrogen species in the liver of rats under the conditions of modeling the metabolic syndrome with round-the-clock illumination. Dimethyl fumarate in 10% dimethyl sulfoxide solution in a dose of 15 mg/kg was administered intraperitoneally to white rats over the modeled metabolic syndrome (a 20% aqueous fructose solution for drinking and a diet enriched with carbohydrates and lipids). In the liver homogenate of rats, the
rate of generation of the superoxide anion radical (Ю2), the activity of total NO synthase (NOS), its constitutive and inducible isoforms (cNOS, iNOS), and the content of peroxynitrites of alkali and alkaline earth metals were determined. The administration of dimethyl fumarate under the experimental conditions
significantly restrained the •О2 production by microsomes and NOS in the liver tissues by 48.9%, by mitochondria by 47.3%, by leukocyte NADPH oxidase by 45.6%; it also reduced NOS activity (total and iNOS) by 33.1% and 35.9%, respectively, and the concentration of peroxynitrites by 39.7% compared with the values of the control group that received only the solvent (10% dimethyl sulfoxide solution). The cNOS activity and coupling index exceeded the control result in 2.95 and 5.5 times, respectively. The introduction of the Nrf2 inductor, dimethyl fumarate, during the simulation of the metabolic syndrome by round-the-clock lighting to rats is an effective means of limiting the production of reactive oxygen and nitrogen species in the liver tissues.
