CC BY
11
DOI 10.31718/2077-1096.21.4.164
УДК 611.7:612.08:599.323.4
Френкель Ю.Д., Черно В.С., Костенко В.О.
ПОЛ1ФЕНОЛИ ЯК ЗАСОБИ КОРЕКЦП ОКСИДАТИВНО-Н1ТРОЗАТИВНОГО СТРЕСУ В СКЕЛЕТНИХ М'ЯЗАХ ЩУР1В ЗА УМОВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТАБОЛ1ЧНОГО СИНДРОМУ
Чорноморський нацюнальний уыверситет iMeHi Петра Могили, м. МиколаТ'в, Полтавський державний медичний уыверситет
Дослiдження були проведен на 35-х б/лих щурах-самцях лш В/стар масою 215-255 г, розподлених на 5 груп: /нтактн/ тварини (1-ша група, контроль I); тваринам нших груп упродовж часу ц/лодобового осв/тлення (1500 лк протягом останн/х 30 д/б експерименту) на тлi вуглеводно-л/п/дноУ дieти (60 д/б) щоденно внутршньошлунково через зонд вводили 1 мл 20%-го водного розчину фруктози (2-га група, «плацебо», контроль II), еп/галокатех/н-3-галат (3-тя група, денна доза 40 мг/кг), кверцетин (4-та група, денна доза 200 мг/кг) та ресвератрол (5-та група, денна доза 5 мг/кг). Полiфеноли вводили разом з вуглеводами - 20%-м водним розчином фруктози, що зб/льшувало Ухню розчиннсть i б/одос-тупн/сть. В/дтворення моделi метабол/чного синдрому (МС) супроводжувалося розвитком ознак ок-сидативно-н/трозативного стресу в м'язах стегна: збльшенням у них генерування супероксидного ан/он-радикала НАДФН- i НАдН-залежними електронно-транспортними системами (мкросомальни-ми монооксигеназами та NO-синтазою, дихальним ланцюгом м/тохондр/й), активностi NO-синтази за рахунок УУ /ндуцибельного iзоферменту, концентрацИ' пероксинiтритiв. Введення полiфенолiв (епi-галокатехiну-3-галату, кверцетину та ресвератролу) при моделюванн/ МС ефективно обмежувало у м'язах стегна ознаки оксидативно-н/трозативного стресу, що п/дтверджувалося зменшенням виро-блення супероксидного ан/он-радикала НАДФН- i НАдН-залежними електронно-транспортними системами та конститутивною iзоформою NO-синтази, пад/нням активностi NO-синтази за рахунок УУ iндуцибельноУ iзоформи та зменшенням концентрацИ' пероксинiтритiв. Зроблено висновок, що здат-н/сть б'/офлавоно'Уд'/в та ресвератролу обмежувати оксидативно-нтрозативний стрес у скелетних м'язах за умов експерименту обфунтовуе доцльн/сть подальшого Ух досл/дження як безпечних засо-б/в л/кування та попередження метабол/чного синдрому, пов'язаного з д/ею таких його чинник/в, як «д/ета зах/дного типу» та порушення св/тлового режиму.
Ключов1 слова: експериментальний метабол1чний синдром, цтодобове осв1тлення, вуглеводно-лодна д1ета, пол1феноли, еглгалокатехш-Э-галат, кверцетин, ресвератрол, оксидативно-нлтрозативний стрес, скелеты м'язи.
Робота е фрагментом НДР Чорноморського нацiонального унiверситету /мен/ Петра Могили «Роль екологiчно-небезпечних чинник/в у мэхан/змах розвитку хвороб цивл/зац/)» (№ державно)'рэестрацп 0120U002026).
Порушення циркадiанних ритмiв, пов'язан 3i змшами тривалост циктв «свггло - темрява», розладами свгглового режиму, часу сну, вжи-ванням Тж у другш половин дня, в наш час роз-глядають як один з головних чинниш метаболн чного синдрому (МС) [1]. Примггно, що вразi по-еднано'Т дм цтодобового осв^лення (ЦО) та 60-денного знаходження щурiв на висококалоршнш вуглеводно-лтщнш дieтi (ВЛД, 20 % розчин фруктози та вщповщний рацюн) штенсивнють метаболiчних порушень збтьшуеться: зростае рiвень ппомелатоншемп, ппершсулшемм, дислн попроте'Тнеми, ппо-а-лтопроте'Тнеми, ппертриа-цилглщеролемп, пщвищуеться маса вюцераль-ного жиру [2]. Прим^но, що ц розлади у повнш мiрi не компенсуються призначенням мелатоншу [3], що, вочевидь, пов'язано з саморозвитком ендогенних механiзмiв формування МС за принципом формування «патолопчно'Т системи», де-термшантою якоТ може бути тривала актива^я редокс-чутливих транскрипцшних факторiв, зок-рема NF-kB [4, 5]. Введення шпбтора активацiT останнього -пiролiдиндитiокарбамату амонiю, за нашими даними, суттево обмежувало розлади вуглеводного та лтщного метаболiзму, а також гальмувало розвиток системно' запальноТ вщпо-вiдi (прозапальну гiперцитокiнемiю та реакцш гостроТ фази) [6]. Застосування ^е'Т речовини
значно зменшувало у тканинах шсулшочутливих органiв (скелетних м^в, печiнки) вироблення маркерiв оксидативно-нiтрозативного стресу -активних форм кисню та азоту (АФК / АФА) [7]. Проте шролщиндитюкарбамат амонш виявляе низку побiчних ефек^в, зокрема, генотоксичнiсть [8], що потребуе знаходження нових потен^аль-них лкарських засобiв серед модуляторiв ре-докс-чутливих транскрипцiйних факторiв, що в^зняються достатнiм профiлем безпеки.
Прикладом таких сполук можуть бути пред-ставники рослинних полiфенолiв, зокрема, бю-флавоно'Тди - епiгалокатехiн-3-галат (EGCG), активний компонент зеленого чаю (Camellia sinensis), та кверцетин, здатн пригычувати ак-тивнiсть 26S протеасоми [9, 10], внаслщок чого порушуеться убiквiтинзалежний протеолiз шпбь торного бiлка IkB та подальша транслокацiю бт-кiв родини NF-kB у ядро [11]. Ва наведенi вище полiфеноли активують сигнальну системи Nrf2 -антиоксидант респонсивний елемент (ARE), що е антагонютичною щодо NF-kB [12, 13]. Рашше було виявлено, що застосування EGCG та водо-розчинно'Т форми кверцетину (корв^ину) при вщ-твореннi лтополюахарид-шдуковано'Т системно'' запальноТ вiдповiдi зменшувало таю NF-kB-залежнi процеси, як гiперiнсулiнемiя, шсулшоре-зистентнiсть (1Р) та оксидативно-штрозативний
стрес [14-16].
1ншим перспективним модулятором транс-крипцшних факторiв е стильбеноТд ресвератрол, який впливае на реакцп деацетилювання бшмв, опосередкованi сиртуТном-1, мiшенями якого е транскрипцшш фактори NF-kB, FoxO 1 i 3, STAT-3, р53, HEY2, PPAR-y та транскрипцiйний коак-тиватор останнього PGC-1a [17]. Нещодавно ви-явлено здатнiсть ресвератролу активувати сиг-нальну систему Nrf2 / ARE [18].
Це дае пщстави сподiватися на позитивну дш цих полiфенолiв на метаболiзм шсулшочутливих органiв, якими е скелетнi м'язи.
Метою роботи було з'ясування впливу полн фенолiв (EGCG, кверцетину та ресвератролу) на показники оксидативно-штрозативного стресу в м'язах стегна щурiв за умов експерименталь-ного МС.
Матерiал та методи дослiдження
Дослiдження були проведен на 35-х бiлих щурах-самцях лшп Вiстар масою 215-255 г, роз-подiлених на 5 груп: штактш тварини (1-ша гру-па, контроль I), тваринам шших груп протягом часу ЦО на ™i ВЛД щоденно вводили внутрш ньошлунково через зонд 1 мл 20%-й водний розчин фруктози (2-га група, «плацебо», контроль II), EGCG (3-тя група, денна доза 40 мг/кг), кверцетин (4-та група, денна доза 200 мг/кг) та ресвератрол (5-та група, денна доза 5 мг/кг). КраТна походження сполук - США ^рма "Sigma-Aldrich, Inc."). Полiфеноли вводили разом з вуглеводами - 20%-м водним розчином фруктози (краТна походження - США, торгова марка "Vitamin", виробник - УкраТна), що збтьшувало Тхню розчиннють i бiодоступнiсть [10].
Для моделювання МС щурам протягом 2-х мюя^в призначали ВЛД, що складаеться з 20% водного розчину фруктози для пиття i рацюну харчування зпдно з описом до патенту УкраТни на корисну модель [19]. Окрiм того, тварин, по-чинаючи з 30 доби експерименту, пщдавали ць лодобовому освп"ленню iнтенсивнiстю 1500 лк упродовж наступних 30 дшв. Щурiв декаштували пiд етерним наркозом.
Швидкiсть генераци супероксидного анюн-
радикала (О2) у гомогенат м'язiв стегна оцшю-вали спектрофотометрично при проведены тесту з штросишм тетразолием з шдукторами у ви-
Вплив пол/фенол/в на вироблення супероксидного ан1он-рад
глядi вщновленого шкотинамщаденшдинуклео-тиду (НАДН) i шкотинамщаденшдинуклеотид-фосфату (НАДФН), а також лтополюахариду Salmonella typhi (препарат «^рогенал», фiрма
«Медгамал», Росiя). Оцшювали продукцiю О2 НАДФН-залежними ^кросомальним i NO-синтазним) електронно-транспортними ланцю-гами (ЕТЛ), НАДН-залежним (мiтохондрiальним) ЕТЛ i НАДФН-оксидазою лейкоцитiв, вiдповiдно [20].
Активнють загально'1 NO-синтази (NOS) [6], ïï конститутивно!' iзоформи (cNOS) [21] у гомогена-тi м'язiв стегна дослщжували спектрофотометрично. Активнiсть шдуцибельно'Г iзоформи цього ферменту (iNOS) визначали за формулою: активнють iNOS = активнiсть загально'1 NOS - активнють cNOS. Для оцшки здатностi cNOS у не-
спряженому стаж продукувати О2 розрахову-вали iндекс спряження cNOS як вщношення ак-
тивностi cNOS до швидкост вироблення О2 НАДФН-залежними ЕТЛ. Утворення пероксишт-риту оцшювали за вмютом пероксинiтритiв луж-них та лужноземельних металiв [22].
Отриман результати статистично обробляли з використанням пакету програм Microsoft Office Excel з розширенням Real Statistics 2019 з використанням Shapiro-Wilk тесту для перевiрки но-рмальностi дисперсш. Оскiльки всi вибiрки мали нормальний розподт використовували параме-тричний метод дисперсшного аналiзу ANOVA з наступним попарним порiвнянням груп за Student's t-критерieм для незалежних вибiрок та аналiзом за Tukey's HSD (Honestly Significant Difference) процедурою. Для уникнення феномену множинних порiвнянь була використана поправка за Dunn-Sidâk. Рiзницю вважали статистично значущою при p<0.05.
Результати до^дження та ïx обговорення
Вiдтворення моделi МС (ЦО + ВЛД) супро-воджувалося вiрогiдним збiльшенням у гомоге-
натi м'язiв стегна генерування О2 мiкросомаль-ними монооксигеназами та NOS - на 95.4%, ди-хальним ланцюгом мiтохондрiй - на 98.0% порн вняно з контролем I (табл. 1).
Таблиця 1.
) р1зними джерелами у гомогенатi м'яз!в стегна за умов екс-периментального метаболiчного синдрому (M+m)
Джерела генераци' О 2 , нмоль/г с Ытактш тварини (контроль I) Сполуки, як вводили за умов цтодобового освп"лення тварин та вуглеводно-лтщноТ дieти
«Плацебо» (контроль II) EGCG Кверцетин Ресвератрол
Мiкросомальнi моно-оксигенази та NO-синтазою 15.48±0.24 30.25±0.85 * 17.28±0.42 *,** 17.01±0.37 *,** 16.57±0.47 **
Дихальний ланцюг мн тохондрш 14.42±0.23 28.55±0.97 * 16.54±0.40 *,** 17.27±0.53 *,** 16.80±0.65 *,**
npuMimка (тут i в табл. 2): * - Р<0.05 порiвняно 3i значеннями 1-Ïгрупи (контролю I); ** - Р<0.05 порiвняно 3i значеннями 2-Ï групи (контролю II).
Введення EGCG i кверцетину за умов експе-рименту зменшувало у гомогенатi м^в стегна
генерування О2 мiкросомальними монооксиге-назами та NOS - на 42.9 i 43.8%, дихальним ланцюгом мтохондрш - на 42.1 i 39.5% вщповн дно (вс при p<0.001) порiвняно з вщповщними результатами контролю II.
При застосуванш ресвератролу за цих умов
вироблення О2 у гомогенатi м^в НАДФН- i НАДН-зележними електронно-транспортними системами було нижчим за значення 2-ï групи -на 45.2 i 41.2% вщповщно (обидва при p<0.001).
У наш час оксидативний стрес визнаний як
ключовий механiзм IP [23]. АФК, таю як О2, пе-роксид водню та гiдроксильнi радикали, е агентами оксидативного стресу i виробляються у ни-зьких фiзiологiчних концентра^ях переважно в мiтохондрiях i мiкросомах [24]. Мiтохондрiальнi розлади вважаються важливою причиною нако-пичення «токсичних» лтщних метаболiтiв i, як наслiдок, резистентност скелетних м'язiв до ш-сулшу, при цьому мiтохондрiальна дисфункцiя не е ранньою подiею в розвитку IP, а розгляда-еться скорее як ускладнення гiперпродукування АФК, спричиненого гiперлiпiдемiею, що сприяе змiнам функцюнального стану дихального лан-цюга мтохондрш, накопиченню лiпiдiв та пригш-ченню дiï iнсулiну [25]. Дослiдники виявили, що рiзнi шляхи розвитку IP можуть дiяти синергети-чно, осктьки вироблення аФк мiтохондрiями та шшими джерелами призводить до мiтохондрiа-льно'Г дисфункцiï, яка, в свою чергу, ще бтьше збiльшуе генерування АФК, що утворюе шкщли-
Вплив пол/фенол/в
ву петлю позитивного зворотного зв'язку.
АФК здатш активувати NF-kB через мехашзм, що включае 1кВа, фосфорилювання тирозину, фосфорилювання серину та/або треоншу з по-дальшим фосфорилюванням бтюв родини NF-кВ, наприклад, p65 (ser529) [26]. Активацiя NF-кВ супроводжуеться розвитком усiх компонентiв МС (IP, вiсцерального ожирiння, дислтопроте1-немп, системноï запальноï вiдповiдi, артерiаль-ноГ гiпертензiï, ендотелiальноï дисфункцiï та ш.)
[27-29]. Тому, обмеження вироблення О2 у ш-сулiнчутливих органах при застосуванш полiфе-нолiв, здатних пригшчувати NF-кB-сигналiзацiю та iндукувати антагонютичну щодо неТ сигнальну системи Nrf2 / ARE, може розглядатися як дiева технологiя попередження прогресування МС.
Знаходження щурiв на ЦО та ВЛД вiрогiдно збiльшувало у гомогенат м'язiв стегна загальну активнiсть NOS - у 1.93 раза, активнють ïï шду-цибельного iзоферменту - в 2.16 раза (обидва при p<0.001) порiвняно з контролем I (табл. 2). Активнють cNOS, навпаки, знижувалася - в 1.73 раза (p<0.001). При цьому iндекс ïï спряження в 1.85 раза (p<0.001) поступався даними контролю I, що вказуе на можливють cNOS у неспряжено-
му станi виробляти О2 замiсть оксиду азоту (NO). Це вщбуваеться за умов нестачi необхщ-них для функцiонування ферменту субстра^в i кофакторiв (L-аргiнiну, кисню, тетрагщробюпте-рину) [30].
Вмiст пероксиштри^в лужних та лужноземе-льних металiв, що утворюються за наявностi у
середовищi вмiсту О2 та NO, збтьшувався у гомогенатi м^в стегна в 1.74 раза (p<0.001).
Таблиця 2
утворення активних форм азоту в гомогенатi м'яз!в стегна за умов експериментального метаболiчного синдрому (M+m)
Iнтактнi тварини (контроль I) Сполуки, якi вводили за умов цтодобового освiтлення тварин та вуглеводно-лтщноУ дiети
Показники «Плацебо» (контроль II) EGCG Кверцетин Ресвератрол
Загальна активнють
- 4.23±0.24 8.17±0.39 * 4.39±0.61 ** 5.06±0.39 ** 4.51±0.62 **
NOS, мкмоль NÜ 2 /гхв.
Активнiсть cNOS,
- 0.52±0.07 0.14 ±0.03 * 0.43±0.01 ** 0.41±0.02 ** 0.42±0.01 **
мкмоль ЫО 2 /г хв.
Активнють iNOS,
- 3.71±0.25 8.03±0.38 * 3.96±0.60 ** 4.65±0.39 ** 4.09±0.63 **
мкмоль NО 2 /г хв.
Ыдекс спряження cNOS 0.033±0.004 0.005±0.001 * 0.025±0.001 ** 0.024±0.001 *,** 0.025±0.001 **
Вмiст пероксинiтритiв
лужних та лужноземель-них металiв, 1.05±0.04 1.83±0.07 * 1.25±0.04 *,** 1.18±0.04 *,** 1.18±0.04 *,**
мкмоль/г
Зменшення пщ впливом полiфенолiв продук-
цiï О2 та NO закономiрно обмежуе утворення шших високотоксичних АФК / АФА, зокрема, пе-роксинiтритiв. У свою чергу, зростання спряжен-ня cNOS покращуе утворення NO, що виконуе не
цитотоксичну, як це вщбуваеться за умов NF-кВ-залежно! активацп iNOS, а сигнальну функцю
Висновки
1. Вiдтворення моделi метаболiчного синдрому шляхом поеднано1 дiï цiлодобового осв^-
лення та 60-денного знаходження щурiв на висококалоршнш вугпеводно-птщнш дieтi (20 % розчин фруктози та вщповщний рацюн) супро-воджуеться розвитком ознак оксидативно-нiтрозативного стресу в м'язах стегна: збть-шенням у них генерування супероксидного аш-он-радикапа НАДФН- i НАДН-залежними елект-ронно-транспортними системами ^кросомаль-ними монооксигеназами та NO-синтазою, диха-льним ланцюгом мiтохондрiй), активностi NO-синтази за рахунок ïï шдуцибельного iзофермен-ту, концентрацiï пероксинiтритiв.
2. Введення полiфенолiв (етгалокатехшу-3-галату, кверцетину та ресвератролу) при вщтво-ренн модепi метабопiчного синдрому е ефекти-вним засобом обмеження у м'язах стегна ознак оксидативно-штрозативного стресу, що пщтвер-джуеться зменшенням вироблення супероксидного анюн-радикала НАДФН- i НАДН-залежними електронно-транспортними системами та конститутивною iзоформою NO-синтази, падiнням активност NO-синтази за рахунок ïï шдуцибель-но'Т iзоформи та зменшенням концентраци перо-ксинiтритiв.
3. Здатнють бюфлавоно'Тфв та ресвератролу обмежувати оксидативно-нiтрозативний стрес у скелетних м'язах за умов експерименту обфунтовуе доцтьнють подальшого Т'х доспiдження як безпечних засобiв пiкування та попередження метабопiчного синдрому, пов'язаного з дiею таких його чинниш, як «фета захщного типу» та порушення свiтпового режиму.
Лтература
1. Kaydashev IP. Rol' molekulyarnykh chasov tsirkadiannykh ritmov v patogeneze metabolicheskogo sindroma [The role of the molecular clock of circadian rhythms in the pathogenesis of metabolic syndrome]. Endokrynolohiya. 2020;25(2):158-170. (Russian).
2. 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).
3. Belikova OI, Cherno VS, Kostenko VO. Poyednanyy vplyv mela-toninu ta metforminu hidrokhlorydu na biokhimichni markery syn-dromu insulinorezystentnosti v umovakh eksperymental'noho hi-popinealizmu [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).
4. Frenkel' YuD, Cherno VS. Rol' transkriptsionnogo yadernogo fak-tora kB v mekhanizmakh narusheniy okislitel'nogo metabolizma v golovnom mozge krys pri khronicheskoy gipomelatoninemii [Role of transcription nuclear factor kB in mechanisms impairing oxida-tive metabolism in rats brain under chronic hypomelatoninemia]. Georgian Med News. 2014 Jul-Aug;(232-233):99-102. (Russian).
5. Yavtushenko IV, Kostenko VO. Pryhnichennya transkryptsiynykh chynnykiv NF kappa B ta AP-1 obmezhuye rozvytok okysno-nitrozatyvnoho stresu v tkanyni velykykh pivkul' holovnoho mozku shchuriv pislya vidtvorennya eksperymental'noyi cherepno-mozkovoyi travmy [Inhibition of transcription factors NF kappa B and AP-1 limits the progression of oxidative-nitrosative stress in the tissue of cerebral hemispheres in rats after modelled traumatic brain injury]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny. 2020;20(1):80-85. (Ukrainian).
6. Belikova OI, Frenkel' YuD, Cherno VS, Kostenko VO. Vplyv inhibi-tora yadernoho chynnyka kB na biokhimichni markery syndromu insulinorezystentnosti v umovakh hipopinealizmu ta pryznachen-nya vysokokaloriynoyi vuhlevodno-lipidnoyi diyety [Influence of nuclear factor kB inhibitor on biochemical markers of insulin resistance syndrome under hypopinealism and high-calorie carbohy-drate-lipid diet]. Svit Med Biol. 2017;(3):80-82. (Ukrainian).
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. Chabicovsky M, Prieschl-Grassauer E, Seipelt J et al. Pre-clinical safety evaluation of pyrrolidine dithiocarbamate. Basic Clin Pharmacol Toxicol. 2010;107(3):758-767.
9. Yang H, Landis-Piwowar K, Chan TH, Dou QP. Green tea polyphenols as proteasome inhibitors: implication in chemoprevention. Curr Cancer Drug Targets. 2011 ;l1(3):296-306.
10. Moybenko AA, editor. Bioflavonoidy kak organoprotektory (kvertsetin, korvitin, kvertin) [Bioflavonoids as organoprotectors (quercetin, corvitin, quertin)]. Kyiv: Naukova dumka; 2012. 274 p. (Russian).
11. Kravtsova-Ivantsiv Y, Ciechanover A. The ubiquitin-proteasome system and activation of NF-kB: involvement of the ubiquitin ligase KPC1 in p105 processing and tumor suppression. Mol Cell Oncol. 2015;2(4):e1054552.
12. Du X, Yu J, Sun X et al. Impact of epigallocatechin-3-gallate on expression of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 and y-glutamyl cysteine synthetase genes in oxidative stress-induced mouse renal tubular epithelial cells. Mol Med Rep. 2018;17:7952-7958.
13. Sharma A, Parikh M, Shah H, Gandhi T. Modulation of Nrf2 by quercetin in doxorubicin-treated rats. Heliyon. 2020;6(4):e03803.
14. Yavtushenko IV, Nazarenko SM, Katrushov OV, Kostenko VO. Quercetin limits the progression of oxidative and nitrosative stress in the rats' tissues after experimental traumatic brain injury. Wiad Lek. 2020;73(10):2127-2132.
15. Yelins'ka AM, Liashenko LI, Kostenko VO. Quercetin potentiates antiradical properties of epigallocatechin-3-gallate in periodontium of rats under systemic and local administration of lipopolisaccha-ride of Salmonella typhi. Wiad Lek. 2019;2(8):1499-1503.
16. Yelins'ka AM, Kostenko VO. Poyednana diya kvertsetynu ta mo-dulyatoriv redoks-chutlyvykh chynnykiv na pokaznyky systemnoyi zapal'noyi vidpovidi, vuhlevodnoho ta lipidnoho metabolizmu v krovi shchuriv za umov vnutrishn'oocherevynnoho ta vnutrishn'oyasennoho vvedennya lipopolisakharydu Salmonella typhi [Combined effects of quercetin and modulators of redox sensitive factors on the indicators of systemic inflammatory response, carbohydrate and lipid metabolism in rats exposed to intraperito-neal and intragingival administration of Salmonella typhi lipopoly-saccharide]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny. 2020;20(1):13-18.
17. Kaydashev IP. Sirtuiny - universal'nyye regulyatory kletochnykh funktsiy [Sirtuins - universal regulators of cell function]. Biopolymers and Cell. 2012;28(2):93-102. (Russian).
18. Kim EN, Lim JH, Kim MY, et al. Resveratrol, an Nrf2 activator, ameliorates aging-related progressive renal injury. Aging (Albany NY). 2018;10(1):83-99.
19. 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.
20. Kostenko VO, Tsebrzhins'kii OI. Produktsiya superoksydnoho an-ion-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).
21. Yelins'ka AM, Akimov OYe, Kostenko VO. Role of AP-1 transcrip-tional factor in development of oxidative and nitrosative stress in periodontal tissues during systemic inflammatory response. Ukr Biochim J. 2019;91(1):80-85.
22. Akimov O Ye, 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; 88(6):70-75.
23. Hurrle S, Hsu WH. The etiology of oxidative stress in insulin resistance. Biomed J. 2017;40(5):257-262.
24. Akimov OYe, Kostenko VO. Oksydatyvno-nitrozatyvnyy stres ta metody yoho doslidzhennya [Oxidative-nitrosative stress and methods of its research]. Lviv: Mahnoliya; 2021. 152 p.
25. Di Meo S, Iossa S, Venditti P. Skeletal muscle insulin resistance: role of mitochondria and other ROS sources. J Endocrinol. 2017 Apr;233(1):R15-R42.
26. Forrester SJ, Kikuchi DS, Hernandes MS, Xu Q, Griendling KK. Reactive Oxygen Species in Metabolic and Inflammatory Signaling. Circ Res. 2018 Mar 16;122(6):877-902.
27. Kaydashev IP. Aktyvatsiya NF-kB pry metabolichnomu syndromi [Activation of NF-kB under metabolic syndrome]. Fiziol Zhurn. 2012;58(1):93-101.
28. Baker RG, Hayden MS, Ghosh S. NF-kB, inflammation, and metabolic disease. Cell Metab. 2011;13(1):11-22.
29. Chen L, Chen R, Wang H, Liang F. Mechanisms Linking 30. Luo S, Lei H, Qin H, Xia Y. Molecular mechanisms of endothelial
Inflammation to Insulin Resistance. Int J Endocrinol. NO synthase uncoupling. Curr Pharm Des. 2014;20(22):3548-
2015;2015:508409. 3553.
31. Morgan MJ, Liu ZG. Crosstalk of reactive oxygen species and NF-kB signaling. Cell Res. 2011;1:103-115.
Реферат
ПОЛИФЕНОЛЫ КАК СРЕДСТВА КОРРЕКЦИИ ОКСИДАТИВНО-НИТРОЗАТИВНОГО СТРЕССА В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ КРЫС В УСЛОВИЯМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА Френкель Ю.Д., Черно В.С., Костенко В.А.
Ключевые слова: экспериментальный метаболический синдром, круглосуточное освещение, углеводно-липидная диета, полифенолы, эпигаллокатехин-3-галлат, кверцетин, ресвератрол, оксидативно-нитрозативный стресс, скелетные мышцы.
Исследования были проведены на 35-х белых крысах-самцах линии Вистар массой 215-255 г, распределенных на 5 групп: интактные животные (1-я группа, контроль I); животным других групп во время круглосуточного освещения (1500 лк в течение последних 30 суток эксперимента) на фоне угле-водно-липидной диеты (60 суток) ежедневно внутрижелудочно через зонд вводили 1 мл 20%-го водного раствора фруктозы (2-я группа, «плацебо», контроль II), эпигаллокатехин-3-галлат (3-я группа, дневная доза 40 мг/кг), кверцетин (4-я группа, дневная доза 200 мг/кг) и ресвератрол (5-я группа, дневная доза 5 мг/кг). Полифенолы вводили вместе с углеводами - 20%-ным водным раствором фруктозы, что увеличивает их растворимость и биодоступность. Воспроизведение модели метаболического синдрома (МС) сопровождалось развитием признаков оксидативно-нитрозативного стресса в мышцах бедра: увеличением в них генерирования супероксидного анион-радикала НАДФН- и НАДН-зависимыми электронно-транспортными системами (микросомальными монооксигеназами и NO-синтазой, дыхательной цепью митохондрий), активности NO-синтазы за счет ее индуцибельного изо-фермента, концентрации пероксинитритов. Введение полифенолов (эпигаллокатехина-3-галлата, кверцетина и ресвератрола) при моделировании МС эффективно ограничивало в мышцах бедра признаки оксидативно-нитрозативного стресса, что подтверждалось уменьшением выработки супероксидного анион-радикала НАДФН- и НАДН-зависимыми электронно-транспортными системами и конститутивной изоформой NO-синтазы, падением активности NO-синтазы за счет её индуцибельной изоформы и уменьшением концентрации пероксинитритов. Сделан вывод, что способность биофла-воноидов и ресвератрола ограничивать оксидативно-нитрозативный стресс в скелетных мышцах в условиях эксперимента обосновывает целесообразность дальнейшего их исследования как безопасных средств лечения и предупреждения метаболического синдрома, связанного с действием таких его факторов, как «диета западного типа» и нарушение светового режима
Summary
POLYPHENOLS AS A MEANS TO CORRECT OXIDATIVE-NITROSATIVE STRESS IN SKELETAL MUSCLES OF RATS UNDER EXPERIMENTAL METABOLIC SYNDROME Frenkel Yu.D., Cherno V.S., Kostenko V.O.
Key words: experimental metabolic syndrome, round-the-clock lighting, carbohydrate-lipid diet, polyphenols, epigallocatechin-3-gallate, quercetin, resveratrol, oxidative-nitrosative stress, skeletal muscles.
The studies were carried out on 35 Wistar white male rats weighing 215-255 g, divided into 5 groups: intact animals (group 1, control I); animals of other groups exposed to round-the-clock illumination (1500 lux during the last 30 days of the experiment) and kept on a carbohydrate-lipid diet (60 days) daily received 1 ml of a 20% aqueous fructose solution (group 2, "placebo", control II), epigallocatechin-3-gallate (group 3, a daily dose of 40 mg/kg), quercetin (group 4, a daily dose of 200 mg/kg), and resveratrol (group 5, a daily dose of 5 mg/kg). The substances were administered intragastrically. Polyphenols were injected together with carbohydrates, a 20% aqueous fructose solution, which increases their solubility and bioavailability. Modelled metabolic syndrome (MS) manifested the development of signs of oxidative-nitrosative stress in the muscles of the thigh: an increase in the superoxide anion radical generation by NADPH- and NADH-dependent electron transport systems (by microsomal monooxygenases and NO-synthase, by the mitochondrial respiratory chain); elevation in the activity of NO-synthase due to its inducible isoenzyme, and peroxyni-trite concentration. The administration of polyphenols (epigallocatechin-3-gallate, quercetin, and resveratrol) over the MS modelling has been found out as an effective means to restrain the signs of oxidative-nitrosative stress in the muscles of the thigh that is confirmed by a decrease in the production of superoxide anion radicals by NADPH- and NADH-dependent electron transport systems and constitutive isoform of NO-synthase, by lowered activity of NO-synthase due to its inducible isoform and a fall in the concentration of peroxyni-trites. Thus, the capability of bioflavonoids and resveratrol to restrict oxidative-nitrosative stress in skeletal muscles under experimental conditions gives grounds to investigate them as safe and effective means in the therapy and prevention of metabolic syndrome associated with the impact of such factors as the modern "Western diet" and the light regime impairment.
