CC BY
0УДК 618.2-06
ТРАНСПОРТЁРЫ SNAT-1 И SNAT-2, MTORC
И ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС В РЕГУЛЯЦИИ КЛЕТОЧНОГО МЕТАБОЛИЗМА В МОЗГЕ В УСЛОВИЯХ ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПЕРГОМОЦИСТЕИНЕМИИ
DOI 10.24412/CL-37228-2024-65-67
А. В. Горбова1, А. В. Михель12, А. Д. Щербицкая12, С. К. Бочковский1, В. А. Дудина1, В. А. Пода1
1Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродук-
тологии им. Д. О. Отта, Санкт-Петербург, Россия 2Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова
РАН, Санкт-Петербург, Россия E-mail: alekss137@mail.ru
Аннотация. Исследование сфокусировано на влиянии пренатальной гипергомоцистеинемии (ПГГЦ) на систему А и mTORC; также было решено уделить внимание элементам метаболизма метионина и ГЦ, изменению уровня MDA и ОМБ в мозге плода на 20 день эмбрионального развития. Полученные данные сигнализируют о том, что ПГГЦ не приводит к выраженному устойчивому дисбалансу аминокислот в мозге плода, требующих активации системы mTORC, также было зафиксировано, что ПГГЦ приводит к понижению уровня 4EBP-1 и повышению уровня MDA, что указывает на угнетение процесса синтеза белка.
Ключевые слова: пренатальная гипергомоцистеинемия, плод, S-адено-зил-метионин, S-аденозил-гомоцистеин, mTORC, SNAT-1, SNAT-2, 4EBP-1.
Гипергомоцистеинемия (ГГЦ) — это патологическое состояние, характеризующееся повышенным содержанием гомоцистеина (ГЦ) в крови. Особенно опасна пренатальная ГГЦ, так как она способна провоцировать отставленные когнитивные дисфункции у потомства. Известно, что ГЦ может преодолевать фето-плацентарный барьер и обнаруживаться в мозге плода. Накопление ГЦ в организме ведёт к нарушению клеточного транспорта. Среди вариантов доставки аминокислот в клетку выделяют систему А и её представителей, SNAT-1 и SNAT-2. Особенно важно их присутствие в нейронах и клетках нейроглии, где они принимают участие в поддержании
функций мозга. Известно, что комплекс mTOR (mTORC) активен в присутствии аминокислот, контролирует метаболизм клетки, а также способствует клеточному росту и выживанию за счет активации нижестоящих белков, 4EBP-1 и rpS6 [1]. Метионин, необходимый для синтеза S-adenosyl-L-methionine (SAM), как и ГЦ, транспортируется системой А. Поддержание баланса между SAM и S-adenosyl-homocysteine (SAH) критически важно для должного клеточного функционирования [3]. Клеточный стресс может вызывать перекисное окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот [2]. Влияние материнской ГГЦ активно исследуется, и в настоящее время уже известен ряд механизмов, однако вопрос о влиянии ГГЦ на регуляцию клеточного метаболизма в целом и работу транспортёров в частности всё ещё остаётся открытым.
Самок крыс линии Wistar разделили на две группы: контрольной группе с 4-го по 20-й день беременности (Е4-Е20) перорально вводили воду, подопытной — раствор метионина. Мозг плода был извлечён на Е20. Содержание ГЦ в мозге плода было измерено им-мунохимическим анализом. Уровень компонентов mTORC (mTOR, p-mTOR, rpS6, p-rpS6, 4EBP-1), а также SNAT-1 и SNAT-2 был измерен методом Western-Blotting. Для оценки содержания SAM и SAH использовали метод иммуноферментного анализа. Содержание малонового диальдегида (MDA) и окислительных модификаций белков (ОМБ) измеряли колориметрическим методом по реакции с ти-обарбитуровой кислотой и набором OxyBlot соответственно.
Продемонстрировано повышение уровня ГЦ в мозге плода на Е20 уже через 1 час после введения метионина матерям и возвращение к исходным значениям через 18 часов. Также установлено повышение уровня MDA в подопытной группе без изменения уровня ОМБ в мозге. Изменений в уровнях SAM, SAH и их соотношении, а также в содержании транспортёров SNAT-1, SNAT-2 обнаружено не было. В системе mTORC наблюдалось только снижение уровня 4EBP-1 в группе с материнской ГГЦ. Снижение уровня 4EBP-1, ответственного за 5'-кэп-зависимую трансляцию, и повышение содержания маркера окислительного стресса MDA могут указывать на нарушения в процессе синтеза белка и его чрезмерное разрушение, что, вероятно, приводит к дисфункции клеточного метаболизма в мозге плода в условиях пренатальной ГГЦ. При этом полученные данные выступают в пользу предположения о том, что ГГЦ матери, вызванная метиониновой нагрузкой, не приводит к выраженному устойчивому хроническому дисбалансу аминокис-
лот в мозге плода, в том числе ГЦ и метионина, требующих активации системы mTORC и изменению содержания транспортеров, что предположительно указывает на высокую активность ферментов метионинового цикла в мозге плода.
Выполнено при поддержке РНФ (№22-15-00393).
Список литературы
1. Bockaert J. mTOR in Brain Physiology and Pathologies / Bockaert J. and Philippe M. // Physiological reviews. — 2015. — P. 1157-1187.
2. Marnett L. Lipid peroxidation-DNA damage by malondialdehyde / Marnett L. // Mutation research. — 1999. — P. 83-95.
3. Weickhmann K. The structure of the SAM/SAH-binding riboswitch / Weickhmann K., Keller H. // Nucleic acids research. — 2019. — P. 2654-2665.
SNAT-1 AND SNAT-2 TRANSPORTERS, MTORC AND OXIDATIVE STRESS IN THE REGULATION OF CELLULAR METABOLISM IN THE BRAIN UNDER CONDITIONS OF PRENATAL HYPERHOMOCYSTEINEMIA
Abstract. The study focused on the effect of prenatal hyperhomocysteinemia (PHHC) on the A system and mTORC; it was also decided to pay attention to the elements of methionine and homocysteine (HC) metabolism, changes in the level of malondialdehyde (MDA) and oxidative protein modifications (OPM) in the fetal brain on day 20 of embryonic development. The data obtained indicate that PHHC does not lead to a pronounced stable imbalance of amino acids in the fetal brain requiring activation of the mTORC system, it has also been recorded that PHHC leads to a decrease in the level of 4EBP-1 and an increase in the level of MDA, which indicates inhibition of the protein synthesis process.
Key words: prenatal hyperhomocysteinemia, fetus, S-adenosylmethionine, S-adenosylhomocysteine, mTORC, SNAT-1, SNAT-2, 4EBP-1.
