CC BY
22
УДК 612.79-015-092.18-092.9:615.916'175
РОЛЬ NO-СИНТАЗИ I АРГ1НАЗИ У МЕХАН1ЗМАХ ДЕЗОРГАНIЗАЦIÏ СПОЛУЧНОÏ ТКАНИНИ ШК1РИ ЩУР1В ЗА УМОВ НАДЛИШКОВОГО НАДХОДЖЕННЯ В ОРГАН1ЗМ
Н1ТРАТУ НАТР1Ю
У експеримент на 35 бiлих щурах дослщжено вплив ÎHriôÎTopÎB NO-синтази i аргiнази на показники деполiмеризацiï колагену та протеоглжашв i бiомеханiчнi властивост шкiри за умов 30-денно'1 штоксикаци нiтратом натрiю. Виявлено, що селективне пригшчення iндуцибельноï NO-синтази амiногуанiдином за умов експерименту зменшуе колагенолiз та деполiмеризацiю протеоглiканiв у дермЦ тдвищуе мiцнiсть та еластичнiсть шюри, що вказуе на патогенетичне значення цього iзоферменту у процесi дезорганiзацiï сполучно'' тканини шкiри та порушеннi ïï бiомеханiчних властивостей. Пригнiчення аргiнази L-норвалшом за умов експерименту збiльшуе у тканинах шюри колагенолiз та деполiмеризацiю иротеоглкашв, зменшуе ïï мiцнiсть та еластичшсть, що свiдчить про дерматоиротекторш властивостi ферментiв аргiназного шляху метаболiзму L-аргiнiну.
Ключовi слова: iнтоксикацiя штратами, NO-синтаза, аргшаза, сполучна тканина, колагенолiз, деполiмеризацiя иротеоглжашв, шюра.
Робота е фрагментом НДР «Роль активних форм кисню, системи оксиду азоту та транскрипцшних факторiв у мехатзмах патологiчного системогенезу», № держреестраци 0114U004941.
Основним бшком сполучноï тканини шюри, що забезпечуе ïï пружшсть i еластичшсть, е колаген. Ця макромолекула мае ушкальний амшокислотний склад - 33% глщину i близько 20% амшокислот пролшу i оксипролшу. Саме збшьшення концентрацiï останнього в тканинах розцшюеться як маркер колагенол1зу, осюльки лише до 1% оксипролшу знаходиться у вшьному вигляд1 [8].
1ншим важливим компонентом сполучноï тканини шюри е протеогакани -високомолекулярш агрегати, що складаються з глшозамшоглшашв (ГАГ) i бшкового кора, об'еднаних трисахаридною ланкою [3]. Вони забезпечують таю характеристики шюри як пдратащя, мщшсть на стиск, здатшсть деформуватися i долати деформащю, вщновлювати свш пдратований стан. Це також сприяе правильнш оргашзацп колагенових волокон (упаковщ молекул тропоколагену в ф1брили) i обмежуе 1хне зростання в довжину [8].
Нещодавно показано, що надлишкове утворення оксиду азоту (NO) з екзогенних попередниюв (штрат1в, штрипв) значно змшюе спрямовашсть ф1зюлопчних ефекпв цiеï молекули, обумовлюе розвиток окисно-штративного стресу [4, 6]. Останнш викликае дезоргашзащю сполучноï тканини, зокрема, юсток [2].
В останш роки виявлено, що патогенез окисно-штративного стресу може бути пов'язаний з порушенням мехашзму авторегуляцп р1вня NO в тканинах («цикл оксиду азоту»), що призводить до надмiрноï активацiï iндуцибельноï NOS (iNOS) i дисфункцiï аргшазного метабол1чного шляху, який конкуруе з NO-синтазним за субстрат - L-аргшш [4,10].
Проте мехашзми дезорганiзацiï сполучноï тканини шюри ссавщв, залежш вщ функцiональноï активносп NOS i аргшази, залишаються нез'ясованими.
Метою роботи було вивчення впливу шпб1тор1в NOS i аргшази на показники деполiмеризацiï колагену та протеоглшашв i бюмехашчш властивосп шюри щур1в за умов 30-денноï iнтоксикацiï штратом натрда.
Матер1ал та методи дослщження. Дослщження були проведеш на 35 бших щурах-самцях лшп Вютар масою 180-220 г у 5-ти сер1ях дослав: у першш необхщш показники вивчали у штактних тварин (контрольна сер1я), у другш - шсля вщтворення 30-денноï штоксикаци штратом натр1ю, у третш, четвертш i п'ятш - тваринам поряд з призначенням штрату натр1ю вводили вщповщно селективний шпбгтор нейрональноï NOS (nNOS) - 7-штрошдазол (7-NI), селективний шпбгтор iNOS - амшогуашдин (AG), а також неселективний шпб1тор аргшази - L-норвалш.
Нират натрда призначали внутршньошлунково за допомогою зонда в доз1 200 мг/кг маси тша у вигляд1 водного розчину. 1нпб1тори NOS i аргшази (вс виробництва ф1рми "Sigma-Aldrich, Inc.", США) вводили внутршньоочеревинно, починаючи з 15-ï доби штоксикаци, у дозах: 7-NI i AG - вщповщно 30 мг/кг та 20 мг/кг (2 рази на тиждень) [1], L-норвалш - 10 мг/кг (через день) [5]. Тварин декаштували шд еф1рним наркозом. Стан колагену i протеоглшашв визначали за вмютом в гомогенап шюри вшьного оксипролшу (ВО) [7] i гексуронових кислот (ГК) [9]. Бюмехашчш
характеристики шюри оцшювали на тдстав1 досл1дження розривного навантаження i в1дносного подовження стандартного зразка шюри спини (5 х 2 см).
Отримаш даш обробляли вар1ацшно-статистичним методом з використанням критерда Ст'юдента.
Результати дослiдження та ïx обговорення. Введения штрату натрда протягом 30 д1б (див. табл.) шдвищуе вмют у тканинах шюри ВО та ГК вщповщно на 66,5% (p<0,001) та у 2,4 рази (p<0,001), що вказуе на суттеву активащю у дерм1 процешв колагенол1зу та депол1меризацИ' ГАГ. При цьому знижуються величини розривного навантаження та вщносного подовження зразюв шюри - на 19,1% (p<0,001) та 16,5% (p<0,001), що свщчить про зниження механ1чно1 мщност шюри та ïï еластичносп.
Таблиця
Вплив ÏHri6iTopÏB NOS i аргiнази на маркери дезоргашзацн сполучно'1 тканини шк1ри та ïï тензометричнi характеристики за умов надлишкового надходження нiтрату натрiю у
Показники Серп дослвдв
1нтактш тварини Введення штрату натрш (30 д1б)
Контроль + 7-NI + AG + L-иорвалiи
ВО, мкмоль/г 4,00±0,24 6,66±0,16 * 7,11±0,16 * 3,83±0,17 ** 7,82±0,16 */**
ГК, мкмоль/г 20,82±2,88 50,08±1,69 * 45,83±2,8 * 26,94±2,34 ** 55,31±1,19 */**
Розривне навантаження, Н 83,9±0,7 67,9±1,4 * 71,1±1,8 * 77,8±1,4 */** 60,7±1,6 */**
Вщносне подовження,% 18,2±0,6 15,2±0,2 * 14,8±0,5 * 18,0±0,2 ** 12,1±0,3 */**
Примаки: * - р<0,05 у пор1внянш з даними iитактиих щур1в; ** - р<0,05 у порiвияииi з даними другоï серiï.
Введення 7-NI за умов експерименту не позначаеться на концентраци ВО та ГК у тканинах шюри щурiв у порiвияннi з даними другоï серп. Проте застосування AG зменшуе у шкiрi вмiст цих сполук - вщповщно на 42,5% (p<0,001) та 46,2% (p<0,001). Це пiдкреслюе роль iNOS у активацiï колагенолiзу та деполiмеризацiï протеоглiканiв у дермi за умов надлишкового надходження штрату натрда у органiзм щурiв.
Застосування L-норвалiну за умов експерименту пiдвищуе у дермi вмiст ВО та ГК -вщповщно на 17,4% (p<0,001) та 10,4% (p<0,05) у порiвняннi з даними друго1' серiï.
Отримаш результати вщдзеркалюють роль аргiнази як протектора сполучно1' тканини, що регулюе синтез колагену та протеоглiканiв у дермi та запобiгае 1'хню деполiмеризацiю [12].
Все це закономiрно призводить до змiн тензометричних параметрiв шюри. Так, призначення AG збiльшуе розривне навантаження та вщносне подовження - вщповщно на 14,6% (p<0,001) та 18,4% (p<0,001), що свiдчить про зростання механiчноï мiцностi шкiри та ïï еластичносп. Застосування L-норвалiну, навпаки, зменшуе розривне навантаження та подовження зразюв шюри - на 10,6% (p<0,01) та 20,4% (p<0,001) у порiвняннi з даними другоï серп, що свщчить про зменшення механiчноï мiцностi та еластичностi шкiри щурiв.
Вiдомо, що саме аргiназний шлях метаболiзму L-аргiнiну постачае полiамiни - важливi регулятори бiосинтезу бiлка та клiтинноï пролiферацiï [11].
1. Селективне пригшчення iNOS за умов надлишкового надходження штрату натрда, на вiдмiну вiд nNOS, зменшуе колагенолiз та деполiмеризацiю протеоглiканiв у дермi, шдвищуе мщшсть та еластичнiсть шкiри, що вказуе на патогенетичне значення цього iзоферменту у процесi дезорганiзацiï сполучноï тканини шкiри щурiв та порушенш ïï бiомеханiчних властивостей.
2. Пригшчення аргшази L-норвалiном за умов експерименту збшьшуе у тканинах шкiри колагенолiз та деполiмеризацiю протеоглiканiв, зменшуе ïï мщшсть та еластичшсть, що свщчить про дерматопротекторнi властивостi ферментiв аргшазного метаболiчного шляху.
1. Bogdanov A. V. Mehanizmyi dizregulyatsii nitroksidergichnoy sistemyi v tkanyah parodonta kryis pri izbyitochnom postuplenii nitrata i ftorida natriya / A. V. Bogdanov, Yu. M. Grishko, V. A. Kostenko // Wiad Lek. - 2016. - Vol. 69, No.3 (Pt. 2). - P. 457-461.
2. Dolzhkova K. P. Vplyv pryhnichennia ta induktsii NO-syntaz na biokhimichnyi sklad kistkovoi tkanyny nyzhnoi shchelepy pry vidtvorenni yii perelomu na tli khronichnoi intoksykatsii nitratom natriiu / K. P. Dolzhkova, V. O. Kostenko // Problemy ekolohii ta medytsyny. - 2010. - T. 14, No. 1-2. - S. 35-38.
3. Zimnitskiy A. N. Glikozaminoglikanyi v biohimicheskih mehanizmah adaptatsii organizma k nekotoryim fiziologicheskim i patologicheskim sostoyaniyam / A. N. Zimnitskiy, S. A. Bashkatov //- M.: Farmatsevticheskiy byulleten, - 2004. - 235 s.
4. Kostenko V. O. Mekhanizmy autorehuliatsii utvorennia oksydu azotu v orhanizmi ssavtsiv ta yikh porushennia pry rozvytku patolohichnykh protsesiv / V. O. Kostenko, N. V. Soloviova, O. V. Kovalenko [ta in.] // Aktualni problemy suchasnoi medytsyny: Visn. Ukrainskoi med. stomatol. akademii. - 2011. - T.11, No.3. - C. 150-154.
5. Nahorniak I. V. Rol arhinazy u mekhanizmakh porushen vilnoradykalnykh protsesiv ta funktsii slynnykh zaloz shchuriv za umov dii metylovoho efiru metakrylovoi kysloty / I. V. Nahorniak, V. O. Kostenko // Aktualni problemy suchasnoi medytsyny: Visn. Ukrainskoi med. stomatol. akademii. - 2015. - T. 15, No.2. - C. 191-194.
6. Reutov V. P. Mehanizm antiradikalnoy zaschityi kletok i organizma v tselom zalozhen v tsiklicheskoy organizatsii teh metabolicheskih protsessov, kotoryie sopryazhenyi s obrazovaniem svobodnyih radikalov / V. P. Reutov // Patofiziologiya i farmatsIya: shlyahi IntegratsIYi : tezi dop. VII nats. kongr. patofiziologiv Ukrayini z mIzhnarodnoyu uchastyu (5-7 zhovtnya 2016 r.). - Harkiv: Vid-vo NFaU, -2016. -191 s.
7. Tetyanets S. S. Metod opredeleniya svobodnogo oksiprolina v syivorotke krovi / S. S. Tetyanets // Labor. delo. - 1985. -No.1. - S. 61-62.
8. Tseluyko S. S. Morfofunktsionalnaya harakteristika dermyi kozhi i eYo izmeneniya pri starenii / S. S. Tseluyko, E. A. Malyuk, L. S. Korneeva [i dr.] // Byull. fiziol. i patol. dyihaniya. - 2016. - No. 60. - S. 111-116.
9. Sharaev P. N. Metod opredeleniya glikozaminoglikanov v biologicheskih zhidkostyah / P. N. Sharaev, V. N. Pishkov, N. I. Soloveva [i dr.] // Lab. delo. - 1987. - No.5. - S.330-332.
10. Akimov O. Ye. Functioning of nitric oxide cycle in gastric mucosa of rats under excessive combined intake of sodium nitrate and fluoride / O. Ye. Akimov, V. O. Kostenko // Ukr. Biochem. J. - 2016. - Vol. 88, No.6. - P. 70-75.
11. Moinard C. Polyamines: metabolism and implications in human diseases / C. Moinard, L. Cynober, J. P. de Bandt // Clin. Nutr. - 2005. - Vol. 24, No.2. - P. 184-197.
12. Wu G. Arginine metabolism and nutrition in growth, health and disease / G. Wu, F.W. Bazer, T.A. Davis [et al.] // Amino Acids. - 2009. - Vol. 37, No.1. - P. 153-168.
РОЛЬ NO-СИНТАЗЫ И АРГИНАЗЫ В МЕХАНИЗМЕ ДЕЗОРГАНИЗАЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
КОЖИ КРЫС В УСЛОВИЯХ ИЗБЫТОЧНОГО ПОСТУПЛЕНИЯ В ОРГАНИЗМ НИТРАТА НАТРИЯ Хмиль Д. А., Костенко В. А. В эксперименте на 35 белых крысах исследовано влияние ингибиторов ЫО-синтазы и аргиназы на показатели деполимеризации коллагена и протеогликанов, а также биомеханические свойства кожи в условиях 30-дневной интоксикации нитратом натрия. Выявлено, что селективное ингибирование индуцибельной ЫО-синтазы аминогуанидином в условиях эксперимента уменьшает коллагенолиз и деполимеризацию протеогликанов в дерме, повышает прочность и эластичность кожи, что указывает на патогенетическое значение этого изофермента в процессе дезорганизации соединительной ткани кожи и нарушении её биомеханических свойств. Ингибирование аргиназы Ь-норвалином в условиях эксперимента увеличивает в тканях кожи коллагенолиз и деполимеризацию протеогликанов, уменьшает её прочность и эластичность, что свидетельствует о дерматопротекторном действии ферментов аргиназного метаболического пути.
Ключевые слова: интоксикация нитратами, N0-синтаза, аргиназа, соединительная ткань, коллагенолиз, деполимеризация протеогликанов, кожа.
Стаття надшшла 9.03.2017 р.
ROLE OF NO-SYNTHASE AND ARGINASE IN MECHANISMS OF SKIN CONNECTIVE TISSUE DISRUPTION IN RATS EXPOSED TO EXCESSIVE SODIUM NITRATE INTAKE Khmil' D. O., Kostenko V. O.
This experiment was designed to study the effects of NO-synthase and arginase inhibitors on the indicators of collagen and proteoglycans depolymerization in the skin, as well as its biomechanical properties in 35 white Wistar male rats exposed to excess sodium nitrate intake for 30 days. It has been found out that selective inhibition of inducible NO-synthase by aminoguanidine in the experimental conditions reduces collagenolysis and proteoglycans depolymerization in the dermis, increases strength and elasticity of the skin that indicates the pathogenic role of this isoform in the disruption of skin connective tissue and impairment of its biomechanical properties. Arginase inhibition by L-norvaline increases collagenolysis and proteoglycans depolymerization in the tissues of the skin, reduces its strength and elasticity. This suggests dermatoprotective properties of enzymes of arginase metabolic pathway.
Key words: intoxication nitrates, NO-synthase, arginase, connective tissue, collagenolysis, proteoglycans depolymerization, skin.
Рецензент Непорада К.С.
