CC BY
42
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Трусов Никита Вячеславович - научный сотрудник лаборатории энзимологии питания ФГБУ «НИИ питания» РАМН Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14 Телефон: (495) 698-53-60 E-mail: [email protected]
Н.В. Трусов, Г.В. Гусева, Н.А. Бекетова, И.В. Аксенов, Л.И. Авреньева, Л.В. Кравченко
Влияние дефицита витаминов в рационе крыс на индуцибельность цитохрома Р450
#
Effects of vitamins deficiency on the cytochrome P450 inducibility in rats
N.V. Trusov, G.V. Guseva, N.A. Beketova, I.V. Aksenov, L.I. Avrenyeva, L.V. Kravchenko
ФГБУ «НИИ питания» РАМН, Москва
Institute of Nutrition of Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
Целью исследований являлось изучение влияния дефицита витаминов в рационе на индуцибельность основных изоформ цитохрома Р-450 в печени крыс. Исследования проводили на 4 группах крыс-отъемышей линии Вистар. Крысы 1-й и 3-й групп получали полноценный полусинтетический рацион, крысы 2-й и 4-й групп - полусинтетический рацион, содержащий витамины в количестве 20% от оптимального. Длительность эксперимента составила 4 нед. В течение последней недели в рацион животных 3-й и 4-й групп включали индол-3-карбинол (И-3-К) в количестве 20 мг на 1 кг массы тела. В печени и плазме крови крыс, получавших дефицитный рацион (2-я группа), содержание витамина Е снижалось соответственно на 59 и 34%, уровень витамина А в печени уменьшался в 5 раз, но не изменялся в плазме крови. Дефицит витаминов в рационе приводил к возрастанию (р<0,05) в печени этоксирезоруфиндеалкилазной (ЭРОД) активности СУР1А1, метоксирезоруфиндеалкилазной (МРОД) активности СУР1А2 и 6$-тестостеронгидроксилазной (6$-ТГ) активности СУР3А соответственно на 11, 80 и 53% и усилению (р<0,05) экспрессии генов СУР1А1, СУР1А2 и СУР3А1 в 8,5; 1,6 и 2,4 раза, а также экспрессии гена АНЯ в 3,6 раза. У крыс, получавших полноценный рацион (3-я группа), И-3-К индуцировал активность ЭРОД и МРОД в 4,4 и 5,5 раза и экспрессию СУР1А1, СУР1А2 и АНЯ в 148; 3 и 3,5 раза по сравнению с показателями животных 1-й группы, не получавших И-3-К. Дефицитный рацион усиливал индуцирующее действие И-3-К на активность ЭРОД (на 34%) и на экспрессию СУР1А1 и СУР1А2, но снижал индуцирующее действие И-3-К на активность МРОД (на 44%). Таким образом, снижение содержания витаминов в рационе крыс в 5 раз приводит к существенным изменениям активности и индуцибельности цитохромов Р-450 семейства СУР1А и 3А, играющих ключевую роль в процессах детоксикации и в метаболизме лекарственных средств.
Ключевые слова: дефицит витаминов, индол-3-карбинол, СУР1А1, СУР1А2, СУР3А, АНЯ, индуцибельность цитохромов Р450
4
Н.В. Трусов, Г.В. Гусева, Н.А. Бекетова и др.
The purpose of the study was to determine multi-vitamin deficiency effects on the inducibility of main isoforms of cytochrome P450 in the rat liver. The study was carried out on 4 groups of Wistar rats. Rats of the 1st and 3rd group received semi-synthetic diets containing adequate (100% of recommended vitamin level) level of vitamins, the 2nd and 4th - the semi-synthetic diet containing vitamins in the amount of 20% from adequate level. The duration of the experiment was 4 weeks. During the last week indole-3-carbinol (1-3-C) in dose of 20 mg/kg body weight was added to the diet of the 3rd and 4th group of rats. Vitamin E content in liver and blood serum declined by 59 and 34%, respectively in rats which were fed vitamin-deficient diet (2nd group); vitamin A level decreased by 5 times in the liver, but was not changed in blood serum. Multi-vitamin deficiency in the diet led to the increase in the liver ethoxyresorufin O-dealkylase (EROD) activity of CYP1A1, methoxyresorufin O-dealkylase (MROD) activity of CYP1A2 and testosteron 6^-hydroxylase (6fi-TG) activity of CYP3A by 11, 80 and 53%, respectively, and gene expression of CYP1A1, CYP1A2, CYP3A and AhR by 8,5; 1,6; 2,4 and 3,6 fold. In rats fed diet with adequate levels of vitamins (3rd group) 1-3-C increased activity of EROD and MROD by 4,4 and 5,5 fold, and the expression of CYP1A1, CYP1A2 and AhR genes by 148; 3 and 3,5 fold compared to the parameters of the 1st group (without I-3-C). Multi-vitamin deficiency increased I-3-C-related induction of EROD activity and expression of CYP1A1 and CYP1A2 genes, but decreased I-3-C-related induction of the MROD activity. Thus, 5-fold reducing of vitamin content in rat diet lead to significant changes in activity and inducibility of cytochrome P450 of CYP1A and 3A family, which play a key role in the detoxification and metabolism of drugs.
Key words: vitamin deficiency, indole-3-carbinol, CYP1A1, CYP1A2, AhR, cyto-chromes P450 inducibility
Имеющиеся экспериментальные данные позволяют рассматривать витамины, в первую очередь жирорастворимые, как важный алиментарный фактор, участвующий в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков. Так, показано, что недостаточность витамина Е в рационе крыс и мышей приводит к уменьшению общего содержания цитохрома Р450, снижению активности его отдельных изоформ (CYP3A, CYP2B), изменению жирнокислотного состава микросомальных мембран и возрастанию чувствительности мик-росом к перекисному окислению липидов (ПОЛ) [16]. В то же время избыток витамина Е стимулирует экспрессию генов CYP1A1, CYP2B и CYP3A у крыс [5, 23] и Cyp3a11 и глутатионтрансферазы -у мышей [22]. В опытах in vitro и in vivo показано, что витамин А и его активные метаболиты индуцируют активность CYP3A, а длительный дефицит витамина в рационе крыс вызывает уменьшение в печени общего содержания цитохрома Р450, снижение активности CYP1A1, CYP2B1 и UDP-глю-куронозилтрансферазы [17, 18].
Получен ряд доказательств того, что влияние витаминов на активность ферментов метаболизма ксенобиотиков связано с их участием в регуляции рецепторно-опосредованных сигнальных путей. В экспериментах на клеточных культурах установлено, что витамины Е и А способны активировать
транскрипционные факторы PXR (прегнановый Х рецептор) и CAR (конститутивный андростано-вый рецептор), регулирующие экспрессию генов CYP3A, CYP2B1 и ряда изоформ ферментов II фазы метаболизма ксенобиотиков [17, 19].
Из большого числа изоформ суперсемейства цитохромов Р450 у человека в метаболизм ксенобиотиков и лекарственных средств (ЛС) вовлечены в основном 15, отличающиеся высоким уровнем экспрессии и широкой субстратной специфичностью. Среди них наиболее изучены цитохромы подсемейств CYP1A-CYP1A1, CYP1A2 и CYP3A. Основная функция CYP1A1 и CYP1A2 -биотрансформация и детоксикация ксенобиотиков, а CYP1A2, кроме того, участвует в метаболизме 5-10% известных ЛС. В то же время в исследованиях in vitro показано, что CYP1A1 и CYP1A2 осуществляют активацию большинства химических канцерогенов. Важнейшим свойством CYP1A является индуцибельность, которая в значительной мере определяет способность организма к адаптации при воздействии чужеродных соединений. Главный механизм индукции CYP1A - транскрипционный, связанный с лиганд-зависимой активацией рецептора Ah (AhR), хотя для CYP1A2 характерны и посттранскрипционные механизмы [24]. Подсемейство CYP3A самое большое - на его долю приходится 30-40% всех изоформ цитохрома Р450
5
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
#
в печени и 70% - в кишечнике. Ферменты этого подсемейства отвечают за метаболизм 50-60% ЛС и являются, таким образом, одним из важных факторов, определяющих действие ЛС, лекарственные взаимодействия и взаимодействия ЛС и пищевых веществ [7].
Следует отметить, что влияние витаминной обеспеченности на активность ферментов метаболизма ксенобиотиков изучали, как правило, при исключении из рациона одного отдельного витамина, в то время как результаты мониторинга обеспеченности витаминами населения нашей страны показали, что недостаточность витаминов носит характер полигиповитаминоза [2]. В связи с этим цель настоящей работы - изучение влияния сочетанного дефицита витаминов в рационе крыс на активность и индуцибельность цитохромов Р450 подсемейств 1А и 3А. В качестве индуктора в работе использовали И-3-К, который является природным лигандом ЛЬЯ и, как показано в наших исследованиях, при включении в корм индуцирует в печени крыс активность и экспрессию генов ОУР1Л1 и 0УР1Л2 [8].
Материал и методы
Исследования проводили на крысах-самцах линии Вистар с исходной массой тела 50-60 г. Животные были рандомизированы на 4 группы, по 8-9 крыс в каждой. На протяжении всего эксперимента животные находились в клетках по 2-3 особи при естественном освещении. Средняя продолжительность светового дня составила 7,5 ч, относительная влажность воздуха - 40-60%, температура - 23±2 °С.
Животные 1-й и 3-й групп получали полноценный полусинтетический рацион, содержащий 20% казеина, 66,4% кукурузного крахмала, 9% жира (смесь рафинированного подсолнечного масла и лярда, 1:1), 3,5% солевой смеси, 0,1% смеси водорастворимых витаминов и викасола, 0,9% смеси жирорастворимых витаминов [1]. Дефицит витаминов у крыс 2-й и 4-й групп вызывали, уменьшая количество добавляемых в рацион витаминных смесей до 20% от оптимального уровня [1]. Крысы получали корм в режиме свободного доступа в количестве 20 г, что соответствовало 15 г сухой смеси в сутки, и имели постоянный доступ к воде.
Длительность эксперимента составила 4 нед. В течение последней недели эксперимента в рацион животных 3-й и 4-й групп добавляли индол-3-карбинол (И-3-К) («Sigma», США) в количестве 20 мг на 1 кг массы тела. Наблюдение за состоянием животных и поедаемостью корма проводили ежедневно, определение массы тела - еженедельно. За 20 ч до окончания эксперимента животных лишали корма.
Для оценки состояния гиповитаминоза у крыс в плазме крови и печени определяли в качестве ключевых маркеров содержание витаминов Е (токоферолов) и А (ретинола и пальмитата ретинола) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [9], а также некоторые показатели окислительного стресса - общую анти-оксидантную активность фракции цитозоля печени в тест-системе FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power) и накопление продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - малонового диальдегида (МДА) в печени, как указано в [3]. Для определения влияния дефицита витаминов на резистентность к ПОЛ микросом печени ex vivo определяли скорость индуцированного NADPH-Fe2+ ПОЛ в выделенных микросомах [4].
В микросомах, выделенных из печени, определяли этоксирезоруфиндеалкилазную (ЭРОД) активность CYP1A1, метоксирезоруфиндеал-килазную (МРОД) активность CYP1A2 и 6ß-Tr активность CYP3A методом ВЭЖХ с использованием УФ-детектора, как описано в [3]. Экспрессию генов CYP1A1, CYP1A2, CYP3A1 и транскрипционного фактора AhR оценивали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в режиме реального времени с использованием в качестве красителя SYBR Green I («Bio-Rad», США). Реакционная смесь общим объемом 25,0 мкл содержала 12,5 мкл 2-кратного iQ™ SYBR® Green Supermix («Bio-Rad», США) (100 ммоль KCl, 40 ммоль Трис-HCl pH 8,4, 0,4 ммоль смеси дезоксинуклеотид-трифосфатов, 50 ед/мл iTaq ДНК-полимераза, 6 ммоль MgCl2, интеркалиру-ющий краситель SYBR Green I, 20 нмоль флюо-ресцеин и стабилизаторы), по 2,5 мкл прямого (F) и обратного (R) праймеров к изучаемому гену (концентрация праймеров 1 ОЕ/мл), 5,0 мкл воды без нуклеаз и 2,5 мкл кДНК. ПЦР проводили на приборе «CFX96» («Bio-Rad», США). Последовательности праймеров представлены в табл. 1. ПЦР для всех изучаемых генов проводили по следующей схеме: активация iTaq ДНК-полиме-разы при 95 °С в течение 3 мин; 40 или 45 циклов - денатурация при 95 °С, 20 с; отжиг праймеров при 54 °С (CYP1A2 и 3А1), 56 °С (ß-актин) или 60 °С (CYP1A1 и AhR), 30 с; синтез продукта при 72 °С, 30 с. Для контроля специфичности реакции (наличие одного продукта) после прохождения циклов проводили анализ кривой плавления (melt curve) от 50 до 95 °С с шагом 0,5 °С по 10 с при каждой температуре.
Уровни экспрессии целевых генов, нормализованные относительно уровня экспрессии гена домашнего хозяйства ß-актина, рассчитывали по значению порогового цикла (Ct - cycle threshold или CP - crossing point) с использованием программы «Relative expression software tool" (REST©) v.2.0.13.
6
ф
I ■ ■ ■ 1~п
Н.В. Трусов, Г.В. Гусева, Н.А. Бекетова и др.
Таблица 1. Последовательности праймеров
Ген Нуклеотидная последовательность праймера Ссылки
в-Актин F-5'-AACCCTAAGGCCAACCGTGAAAAG-3' R-5'-CGACCAGAGGCATACAGGGACAAC-3' [13]
СУР1Л1 F-5'-CCAAACGAGTTCCGGCCT-3' R-5'-TGCCCAAACCAAAGAGAATGA-3' [11]
СУР1Л2 F-5'-CTGCAGAAAACAGTCCAGGA-3' R-5'-GAGGGATGAGACCACCGTTG-3' [14]
СУР3Л1 F-5'-CTGCTTTCAGCTCTCACACT-3' R-5'-CACTCGATGCTTCTGCAC-3' [28]
ЛМ F-5'-TCACTGCGCAGAATCCCACATCC-3' R-5'-TCGCGTCCTTCTTCATCCTTAGC-3' [13]
Таблица 2. Содержание витаминов Е и А в печени и плазме крови крыс, получавших индол-3-карбинол в составе рационов с разным содержанием витаминов
Группа Печень Плазма крови
а-токоферол, мкг/г пальмитат ретинола, мкг РЭ/г а-токоферол, мг/дл ретинол, мкг/дл
1-я 55,7±9,0 25,4±1,9 0,93±0,13 38,7±3,2
2-я 22,7±3,0* 5,0±1,0* 0,61±0,06* 32,2±1,8
3-я 36,9±3,3 25,9±1,6 0,91 ±0,11 42,4±4,5
4-я 20,5±0,9** 3,9±0,9** 0,57±0,04** 31,0±4,1
Примечание. * - достоверность различий (р<0,05) с показателем 1-й группы; ** - достоверность различий (р<0,05) с показателем 3-й группы; РЭ - ретиноловый эквивалент.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием ^-критерия Манна-Уитни и критерия Стьюдента. Различия считали достоверными при р<0,05.
Результаты и обсуждение
Содержание крыс-отъемышей в течение 4 нед на рационе с дефицитом витаминов (2-я группа) приводило к снижению уровня витамина Е (а-токо-ферола) в печени на 59% и в плазме крови на 34%, степень которого не изменялась при включении в рацион И-3-К (4-я группа) (табл. 2). Концентрация витамина А при этом резко (в 5 раз) уменьшалась в печени животных 2-й группы, но не изменялась в плазме крови независимо от наличия И-3-К в рационе (4-я группа).
Существенное уменьшение содержания витаминов-антиоксидантов в печени крыс 2-й группы сопровождалось достоверным снижением общей антиоксидантной активности цито-золя печени, которая составляла 8,44±0,49 против 10,67±0,22 ммоль Fe2+ эквивалентов у животных 1-й группы, получавших полноценный рацион. Кроме того, микросомы, выделенные из печени крыс 2-й группы, отличались от микросом печени крыс 1-й группы повышением на 50% чувствительности к индуцированному NADPH-Fe2+ ПОЛ -интенсивность ПОЛ составляла соответственно
7,16±0,65 и 4,77±0,33 нмоль МДА/мг белка (р<0,05). В то же время не было обнаружено накопления продуктов ПОЛ в печени крыс, получавших дефицитный по витаминам рацион, - концентрация МДА в печени животных 1-й и 2-й групп составляла соответственно 123±4 и 139±8 нмоль/г ткани (р>0,05).
Против ожидаемого подавления активности изученных изоформ цитохрома Р-450 в условиях выраженного снижения концентрации вита-минов-антиоксидантов в печени, активность ЭРОД, МРОД и бр-ТГ в печени крыс 2-й группы возрастала соответственно на 11, 80 (р=0,08) и 53% по сравнению с показателями животных 1-й группы, получавших полноценный рацион (рис. 1).
Умеренному возрастанию активности ферментов соответствовало значительное усиление экспрессии их генов. Как видно из рис. 2, экспрессия гена ОУР1Л1 возрастала в 8,5 раза, 0УР1Л2 -в 1,6 раза, 0УР3Л1- в 2,4 раза и экспрессия гена ЛЬЯ - в 3,6 раза.
У крыс 3-й группы, получавших стандартный полноценный рацион, И-3-К индуцировал активность ЭРОД и МРОД соответственно в 4,4 и 5,5 раза относительно активности ферментов у крыс 1-й группы (см. рис. 1). Активность бр-ТГ при введении И-3-К в полноценный рацион возрастала в 1,5 раза, хотя различия не достигали уровня достоверной значимости (р=0,17). Индуцирован-
7
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
#
о °
л
о.
J.-4
з
22
ЭРОД
МРОД
6ß-Tr
*
ль
1 2 3 4 1 2 3 4
Группа животных
12 3 4
Рис. 1. Влияние индол-3-карбинола на активность ЭРОД, МРОД и бр-ТГ в печени крыс при разном содержании витаминов в рационе
Здесь и на рис. 2: величину изменения активности (кратность) во 2-й и 3-й группах рассчитывали относительно 1-й группы, в 4-й - относительно 2-й; * - р<0,05 по сравнению с 1-й группой; + - р<0,05 по сравнению со 2-й группой.
CYP1A1
CYP1A2 CYP3A1
AhR
220 200 180 160 140 120 100 Z 80 m 60 Я 40 - 20 л
G
О .
1234 1234 1234 1234 Группа животных
Рис. 2. Влияние индол-3-карбинола на экспрессию генов СУР1Л1, СУР1Л2, 0УР3А1 и ЛhR в печени крыс при разном содержании витаминов в рационе
ная И-3-К экспрессия гена 0УР1Л1 при этом возрастала в 148 раз, гена 0УР1Л2 - в 3 раза и гена ЛhЯ - в 3,5 раза (рис. 2). Индуцированная И-3-К активность бр-ТГ не сопровождалась изменением экспрессии гена 0УР3Л1.
Недостаточность витаминов в рационе по-разному влияла на индуцирующее действие И-3-К на активность цитохромов. Так, у крыс 4-й группы обнаружено усиление индуцирующего действия И-3-К на активность ЭРОД (на 34%) и на экспрессию гена 0УР1Л1 (на 40%) по сравнению с 3-й группой, получавшей И-3-К на фоне полноценного рациона (см. рис. 1 и 2). В то же время у животных 4-й группы индукция активности МРОД была ниже по сравнению с 3-й группой на 44%, притом что индуцированная И-3-К экспрессия гена 0УР1Л2 превышала уровень, уста-
новленный у крыс 3-й группы. Как видно из рис. 1 и 2, И-3-К не оказывал влияния на активность 6ß-Tr и экспрессию гена CYP3A1 у крыс, получавших дефицитный рацион (4-я группа). Следует отметить, что у крыс 4-й группы индуцированная И-3-К экспрессия гена AhR была в 2,9 раза выше экспрессии у крыс 2-й группы, не получавших И-3-К, и незначительно отличалась от индуцированной И-3-К экспрессии гена AhR у животных 3-й группы.
Таким образом, проведенные исследования показали, что содержание в течение 4 нед крыс-отъе-мышей на рационе, содержащем 20% витаминов от оптимального уровня, приводит к существенному уменьшению концентрации витаминов-антиокси-дантов Е и А в печени. Эти результаты подтверждают ранее полученные данные, показавшие, что сочетанная недостаточность (20% от оптимального уровня) всех витаминов в рационе крыс приводит к выраженному уменьшению содержания в печени витамина Е и, особенно, витамина А, В1 и даже витамина С [1]. Несмотря на столь значительное снижение уровня витаминов Е и А в печени крыс, у животных не наблюдали выраженных проявлений окислительного стресса.
Обнаруженное достоверное усиление в 1,5 раза чувствительности мембран микросом печени крыс при дефиците витаминов к индуцированному ПОЛ является, вероятнее всего, следствием низкого уровня витаминов Е и А. Известно, что основная функция витамина Е - защита мембран от окислительного повреждения, что связано с его способностью захватывать свободные радикалы, диффундирующие из водной фазы в мембраны, а также прерывать цепи свободнорадикально-го окисления липидов мембран [20]. Кроме того, в исследованиях [12, 16] показано, что витамин Е, в частности его недостаточность, может оказывать значительное влияние на жирнокислотный состав фосфолипидов печени. Таким образом, витамин Е участвует в регуляции структур и свойств биологических мембран, что в значительной мере определяет кинетическую активность и индуцибельность мембраносвязанных цитохромов Р450. Имеются также данные о способности витамина А действовать как антиоксидант, защищающий мембраны микросом и митохондрий от ПОЛ [15].
Как уже отмечалось, витамины и, в первую очередь, витамины-антиоксиданты могут влиять на активность и индуцибельность микросомальных ферментов метаболизма ксенобиотиков не только опосредованно, изменяя структуру микросо-мальных мембран, в которых они локализованы, но и непосредственно участвуя в регуляции их активности.
В доступной литературе не удалось найти данные о влиянии поливитаминной недостаточности на активность ферментов метаболизма ксенобио-
8
+
*
*
+
+
*
+
*
*
*
+
Н.В. Трусов, Г.В. Гусева, Н.А. Бекетова и др.
тиков, но имеется ряд доказательств того, что недостаточность отдельных витаминов, в частности витаминов А и Е, приводит к подавлению активности и экспрессии генов многих ферментов I и II фазы метаболизма ксенобиотиков. Так, при длительном дефиците витамина А в печени крыс подавлялся метаболизм эндогенных субстратов цитохрома Р450, уменьшалось общее содержание цитохрома Р450, снижалась активность 0УP1Л1, 0УP2В1, 0УР3А и ШР-глюкуронозилтрансферазы, а при дефиците витамина Е уменьшалась активность 0УР2В1, 0УР3А и глутатионтрансферазы [16, 18, 21].
Отдельного внимания заслуживают результаты изучения влияния дефицита витамина В1 на активность ферментов метаболизма ксенобиотиков, которые по своему характеру совпадают с данными, полученными в настоящей работе. В исследованиях [6] содержание крыс Вистар на полусинтетическом тиамин-дефицитном рационе приводило к достоверному возрастанию демети-лазной, гидроксилазной и эстеразной активности микросом печени. Показано, что дефицит в течение 4 нед витамина В1 в рационе крыс вызывает увеличение общего содержания цитохрома Р450 в печени, возрастание активности и увеличение количества ферментного белка 0УР2Е1 и 0УР3А и усиление индуцирующего действия фенобарбитала на активность ферментов [27, 29].
Результаты настоящей работы показали, что снижение содержания витаминов (до 20% от стандартного уровня) в рационе крыс-отъемы-шей вызывает умеренное возрастание активности и достоверное усиление экспрессии генов 0УР1Л1, 0УР1А2 и 0УР3А, а также значительное усиление экспрессии гена ЛЬЯ. Это позволяет предположить, что активация изученных цитохромов происходит на транскрипционном уровне, и для 0УР1Л1 и 0УР1А2 она связана с усилением экспрессии гена ЛЬЯ - ключевого фактора регуляции экспрессии генов семейства 0УР1Л. Факторы, влияющие в условиях дефицита витаминов на экспрессию ЛЬЯ
и на активность и экспрессию гена 0УР3Л, неизвестны, но нельзя исключить образование в этих условиях метаболитов, обладающих свойствами эндогенных индукторов цитохромов Р450.
В роли таких индукторов могут выступать и метаболиты кишечной микрофлоры, состав которой в значительной степени определяется характером питания, в том числе витаминной обеспеченностью [10]. В ряде работ показано, что продуцируемая кишечной микрофлорой литохолевая кислота, активируя ядерные рецепторы РХЯ и САЯ в печени, может индуцировать активность и экспрессию генов цитохромов Р450, участвующих в метаболизме как самой кислоты, так и ксенобиотиков [25, 26]. Введение литохолевой кислоты безмикробным мышам усиливало экспрессию мРНК 0ур3а11 в печени.
Индол-3-карбинол, как уже отмечалось, является лигандом ЛЬЯ и индуктором активности и экспрессии генов семейства 0УР1Л, что подтверждают и результаты настоящей работы. У крыс, получавших полноценный рацион (3-я группа), И-3-К индуцировал как активность, так и экспрессию генов 0УР1Л1 и 0УР1Л2, которая коррелировала с индукцией экспрессии гена ЛЬЯ. Введение И-3-К на фоне дефицитного рациона вызывало усиление (по сравнению с 3-й группой) его индуцирующего действия на активность и экспрессию гена 0УР1Л1. Дефицитный рацион усиливал также И-3-К-зависимую индукцию экспрессии гена 0УР1Л2, но снижал индуцирующую эффективность И-3-К в отношении активности МРОД, возможно, как следствие посттрансляционной модификации фермента.
Таким образом, проведенные исследования показали, что снижение содержания витаминов (до 20% от стандартного уровня) в рационе крыс приводит к существенным изменениям активности и индуцибельности цитохромов Р450 семейства 0УР1Л и 3Л, играющих ключевую роль в процессах детоксикации и в метаболизме лекарственных средств.
Сведения об авторах
ФГБУ «НИИ питания» РАМН (Москва):
Трусов Никита Вячеславович - научный сотрудник лаборатории энзимологии питания E-mail: [email protected]
Гусева Галина Владимировна - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории энзимо-логии питания E-mail: [email protected]
Бекетова Нина Алексеевна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории витаминов и минеральных веществ E-mail: [email protected]
Аксенов Илья Владимирович - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории энзимологии питания E-mail: [email protected]
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Авреньева Людмила Ивановна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории энзимологии питания E-mail: [email protected]
Кравченко Лидия Васильевна - кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории энзимологии питания E-mail: [email protected]
Литература
#
1. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Бекетова Н.А. и др. Экс- 12. периментальная модель алиментарного полигиповитаминоза разной степени глубины у крыс // Вопр. питания. -2012. - Т. 81, № 2. - С. 51-56.
2. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Спиричев В.Б. Изменение обеспеченности витаминами взрослого населения 13. Российской Федерации за период 1987-2009 г. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 3. - С. 68-72.
3. Кравченко Л.В., Аксенов И.В., Трусов Н.В. и др. Влияние количества жира в рационе на активность ферментов 14. метаболизма ксенобиотиков и антиоксидантной защиты у крыс // Вопр. питания. - 2012. - Т. 81, № 1. -
С. 24-29.
4. Кравченко Л.В., Морозов С.В., Тутельян В.А. Влияние фла- 15. воноидов на резистентность микросом к повреждающему действию ПОЛ in vitro и ex vivo // Бюл. экспер. биол. -2003. - Т. 136, № 12. - С. 648-652.
5. Сидорова Ю.А., Гришанова А.Ю., Ляхович В.В. Транс- 16. крипционная активация цитохрома Р-4501А1 а-токо-феролом // Бюл. экспер. биол. - 2004. - Т. 138, № 9. -
С. 264-267. 17.
6. Станиславчук Н.А., Пентюк А.А., Горшков В.К., Пен-тюк И.А. Влияние производных тиамина и рибофлавина
на активность ферментов метаболизма ксенобиотиков 18. и фармакологический эффект анальгетиков // Вопр. мед. химии. - 1995. - Т. 41, № 5. - С. 42-45.
7. Тутельян В.А., Белоусов Ю.Б., Гуревич К.Г. Безопасность 19. и эффективность биологически активных веществ растительного происхождения. - Новосибирск: Экор-книга, 2007. - 316 с.
8. Тутельян В.А, Трусов Н.В, Гусева Г.В. и др. Индукция индол- 20. 3-карбинолом активности и экспрессии генов CYP1A1, CYP1A2 и CYP3A1 в печени крыс при разном содержании жира в их рационе // Бюл. экспер. биол. - 2012. - Т. 154,
№ 8. - С. 215-220. 21.
9. Якушина Л.М., Бекетова Н.А., Бендер Е.Д., ХаритончикЛ.А. Использование методов ВЭЖХ для определения витаминов в биологических жидкостях и пищевых продуктах // Вопр. питания. - 1993. - №1. - С. 43-48. 22.
10. Amit-Romach E., Uni Z., Cheled S. et al. Bacterial population and innate immunity-related genes in rat gastrointestinal tract
are altered by vitamin A-deficient diet // J. Nutr. Biochem. - 23. 2009. - Vol. 20, N 1. - P. 70-77.
11. Baldwin S.J., Bramhall J.L., Ashby C., et al. Cynochrome P450 gene induction in rats ex vivo assessed by quantitative real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction 24. (TaqMan) // Drug Metab. Dispos. - 2006. - Vol. 34, N 6. -
P. 1063-1069.
Brand A, Bauer N.G., Hallott A. et al. Membrane lipid modification by polyunsaturated fatty acids sensitizes oligodendroglial OLN-93 cells against oxidative stress and promotes up-regulation of heme oxigenase-1 (HSP32) // J. Neurochem. - 2010. - Vol. 113, N 2. - P. 465-476. Brauze D., Widerak M., Cwykiel J. et al. The effect of hydrocarbon receptor ligands on the expression of AhR, AhRR, ARNT, Hifla, CYP1A1 and NQOIgtnts in rat liver // Toxicol. Lett. - 2006. - Vol. 167, N 3. - P. 212-220. Caron E., Rioux N., Nicolas O. et al. Quantification of the expression and inducibility of 12 rat cytochrome P450 isoforms by quantitative RT-PCR // J. Biochem. Mol. Toxicol. -2005. - Vol. 19, N 6. - P. 368-378. Catala A. Five decades with polyunsaturated fatty acids: Chemical synthesis, enzymatic formation, lipid peroxidation and its biological effects // J. Lipids. - 2013. - Vol. 2013. -Article ID 710290, 19 p.
Chen H.W., Lii C.K., Sung W.C., Ko Y.J. Effect of vitamin E on rat hepatic cytochrome P-450 activity // Nutr. Cancer. -1998. - Vol. 31, N 3. - P. 178-183. Chen, S., Wang, K. and Wan, Y.J. Y. Retinoids activate RXR/CAR-mediated pathway and induce CYP3A // Biochem. Pharmacol. - 2010. - Vol. 79. - P. 270-276. Gupta P.H., Mehta S., Mehta S.K. Effect of vitamin A deficiency on hepatic and intestinal drug metabolizing enzymes in rats // Biochem. Int. - 1989. - Vol. 19, N 1. - P. 123-133. Johnson C.H., Bonzo J.A., Cheng J. et al. Cytochrome P-450 regulation by a-tocopherol in Pxr-null and PXR-humanized mice // Drug Metab. Dispos. - 2013. - Vol. 41, N 2. -P. 406-413.
Marquardt D., Williams J.A., Kucerka N. et al. Tocopherol activity correlates with its location in a membrane: A new perspective on the antioxidant vitamin E // J. Am. Chem. Soc. - 2013. - Vol. 135, N 20. - P. 7523-7533. Murray M., Sefton R.M., Croft K.D., Butler A.M. Differential regulation of endobiotic-oxidizing cytochromes P450 in vitamin A-deficient male rat liver // Br. J. Pharmacol. -2001. - Vol. 134, N 7. - P. 1487-1497. Mustacich D.J., Gohil K., Bruno R.S. et al. Alpha-Tocopherol modulates genes involved in hepatic xenobiotic pathways in mice // J. Nutr. Biochem. - 2009. - Vol. 20, N 6. - P. 469-476. Mustacich D.J., Leonard S.W., Devereaux M.W. et al. Alpha-tocopherol regulation of hepatic cytochrome P-450s and ABC transporters in rats // Free Radic. Biol. Med. - 2006. - Vol. 41, N 7. - P. 1069-1078.
Parkinson A. Biotransformation of xenobiotics // Casaret and Doll's Toxicology: The Basic Science of Poisons. -N.Y.: McGraw-Hill, 2001. - P. 133-224.
10
Н.В. Трусов, f.B. Гусева, Н.А. BeKeTOBa u gp.
25. Staudinger J.L., Goodwin B, Jones S.A. et al. The nuclear receptor PXR is lithocholic acid sensor that protects against liver toxicity // Proc. Natl Acad. Sci. USA. - 2001. - Vol. 98, N 6. - P. 3369-3374.
26. Toda T, Saito N, Ikarashi N. et al. Intestinal flora induces the expression of Cyp3a in the mouse liver // Xenobiotica. -2009. - Vol. 39, N 4. - P. 323-334.
27. Wade A.E., Evans J.S., Holmes D, Baker M.T. Influence of dietary thiamin on phenobarbital induction of rat hepatic enzymes responsible for metabolizing drugs and
carcinogens // Drug Nutr. Interact. - 1983. - Vol. 2, N 2. -P. 117-130.
28. Xie H.-J, Griskevicius L, Broberg U. et al. Alteration of pharmacokinetics of cyclophosphamide and suppression of the cytochrome P450 genes by ciprofloxacin // Bone Marrow Transplant. - 2003. - Vol. 31, N 3. - P. 197-203.
29. Yoo J.S., Park H.S., Ning S.M. et al. Effects of thiamine deficiency on hepatic cytochromes P450 and drug-metabolizing enzyme activities // Biochem. Pharmacol. -1990. - Vol. 39, N 3. - P. 519-525.
11
