Научная статья на тему 'Кардио- и эндотелиопротективные эффекты ингибитора аргиназы L-норвалина при моделировании L-NAME индуцированного дефицита оксида азота'

Кардио- и эндотелиопротективные эффекты ингибитора аргиназы L-норвалина при моделировании L-NAME индуцированного дефицита оксида азота Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
417
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
L-АРГИНИН / АРГИНАЗА / ОКСИД АЗОТА / L-НОРВАЛИН / L-ARGININE / ARGINASE / NITROUS OXYDE / L-NORVALINE

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Цепелева С. А., Покровский М. В., Покровская Т. Г., Корокин М. В., Денисюк Т. А.

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Цепелева С. А., Покровский М. В., Покровская Т. Г., Корокин М. В., Денисюк Т. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CARDIO- AND ENDOTELIOPROTECTIVE EFFECTS OF ARGINASE INHIBITOR L-NORVALIN AT MODELLING L-NAME INDUSED DEFICIENCY OF NITRIC OXIDE

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.

Текст научной работы на тему «Кардио- и эндотелиопротективные эффекты ингибитора аргиназы L-норвалина при моделировании L-NAME индуцированного дефицита оксида азота»

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

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

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

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.