CC BY
6
quantum chemistry in combination with experimental methods, including electrochemical that enables not only to justify the positive effect of antioxidants, but also to establish the potential significance of these substances as medicines. Electrochemical studies have confirmed the antioxidant properties of melatonin and at the macroscopic level the fundamental difference in the mechanisms of inhibition of antioxidant molecules of hydroxyl radicals and superoxide anion radicals under predominant antioxidant activity with melatonin has been proven. The antioxidant activity of melatonin in the aspect of its clinical application in COVID-19 was supported by comparing the results of quantum chemical studies obtained at the nano-scale (redistribution of electron density, orders of relations between atoms, energy characteristics) with changes in the macroscopic parameters of the process of electroreduction of reactive oxygen species in the presence of melatonin. The potential of applying quantum chemical calculations in combination with electrochemical studies has been demonstrated to substantiate and establish the characteristics and differences of antioxidant activity of melatonin when interacting with a superoxide anion radical and a hydroxyl radical in order to predict ways to create new medicines based on the pharmacological activity of melatonin for its clinical use in COVID-19.
DOI 10.31718/2077-1096.22.1.123 УДК 616-001:599.323.4:612.08 Таран О.В., Костенко В.О.
ВПЛИВ МОДУЛЯТОР1В ТРАНСКРИПЦ1ЙНИХ ЧИННИК1В НА ВУГЛЕВОДНИЙ I Л1П1ДНИЙ ОБМ1Н У ЩУР1В П1СЛЯ ЛАПАРАТОМП ЗА УМОВ ЛШОПОЛ1САХАРИД-1НДУКОВАНО1 СИСТЕМНО* ЗАПАЛЬНО1 В1ДПОВ1Д1
Полтавський державний медичний уыверситет
Вивчали вплив модулятор'т транскрип^йних чинниюв NF-kB та Nrf2 на маркери xipypai4Hoao стресу та гострофазовоУ в'дпов'д'!, вуглеводний i лiпiдний обмн при нанесеннi абдом'тальноУ хiрургiчнoУ травми (лапаротомП) за умов лпополюахарид (ЛПС)чндукованоУ системноУ запально'У eidnoeidi (СЗВ). Дoслiдження були проведен на 35 блих щурах-самцях лш Встар масою 220-250 г, розподi-лених на 5 груп: 1-ша (контрольна) - «хибнооперован'1» тварини; 2-га - щурам виконували лапаро-томю псля в'дтворення ЛПСчндукованоУ СЗВ; тваринам 3-У, 4-У та 5-У груп псля лапаротомП] змо-дельовано'У на тлi ЛПСчндукованоУ СЗВ, протягом 7-д'\б внутршньоочеревинно вводили, в'дпов'дно, iнгiбiтoр активацИ NF-kB амоню пiрoлiдиндитioкарбамат (у дoзi 76 мг/кг), ндуктор Nrf2 диметил-фумарат (у дoзi 15 мг/кг у 10% рoзчинi диметилсульфоксиду) та водорозчинну форму кверцетину (у дoзi 100 мг/кг, що становить 10 мг/кг у перерахунку на кверцетин). Дoслiдження проводили через 7 д 'б псля «хибно'У» операцИ або лапаротомП'. Виявлено, що застосування п'рол'диндит'юкарбамату амоню, диметилфумарату, а також водорозчинно'У форми кверцетину за умов поеднаного впливу хiрургiчнoУ травми (лапаротомП) та ЛПС S. typhi значно зменшуе концентра^ю кортизолу в плазмi кровi та вмст церулоплазмну в сироватц кровi, знижуе р'тень гiперглiкемiУ та г 'тертриацилгл'/це-ролем'УУ
Ключoei слова: транскрипцшж фактори NF-kB i Nrf2, х1рурпчна травма, лапаротом1я, лтополюахаридчндукована системна запальна вщповщь, вуглеводний i лодний обмш.
ВСТУП
Хiрургiчна опера^я е керованою ятрогенною мехаычною травмою та чинить комплексну дш на тканини або органи людини, зокрема, завжди супроводжуеться рановим процесом i стресовою реак^ею. На загальн реакцп оргашзму впливае об'ем оперативного втручання, психоемоцшне збудження, бть, патолопчы рефлекси небольо-вого характеру, крововтрата та вид анестезп [1, 2]. Кожний iз зазначених факторiв проявляеться по^зному в залежност вщ загального стану хворого (включаючи попередню патолопю), три-валост та травматичност оперативного втручання, а також адекватност анестезюлопчного захисту.
Важливою ланкою патогенезу хiрурriчноT травми, на думку дослщниш, е системна запальна вщповщь (СЗВ) [3]. У деяких сприйнятливих оаб
СЗВ може викликати розвиток синдрому полю-рганноТ недостатност та смерть.
Первинн прояви хiрургiчноТ травми пов'язан 3i зниженням метаболiчних процеав протягом 24 годин шсля хiрургiчного втручання. Надалi роз-виваеться катаболiчна фаза тривалютю до 2 ти-жшв, спрямована на досягнення корисного результату елiмiнацiТ масиву чужорiдних тканин. У кровi пiдвищуеться рiвень кортизолу, сомато-тропного гормону, глюкагону, антидiуретичного гормону, пролактину i катехоламiнiв, пригшчу-еться секрецiя iнсулiну [1].
Посилення секрецп стрес-реалiзуючих гор-монiв призводить до перерозподту субстратiв i джерел енерги, мобiлiзованих нейроендокрин-ною катаболiчною системою з депо жирових, м'язових штин та iнших джерел. Пщ час цiеТ фази пригнiчуеться синтез бтка, активуеться протеолiз (особливо у м'язах) та лiполiз, пщви-
щуеться piBeHb амiнокислот, необхiдних для синтезу бтш гостроТ фази у печшц [1]. Повщом-ляеться про розвиток пюляоперацшноТ шсулшо-резистентностi та випадки пов'язаноТ з нею п-перглкемп [4, 5], змiни лiпiдного спектру кровi [6, 7].
В останн роки як засоби корекцiТ' метаболiч-них розладiв при СЗВ та пов'язаному з нею ок-сидативно-штрозативному стресi дослiджуються модулятори редоксчутливих транскрипцшних чинникiв, зокрема iнгiбiтори ядерного фактора капа B (NF-kB) та шдуктори транскрипцiйного фактора Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2) [8-11].
Нещодавно виявлено здатнiсть бюфлавоноТ-ду кверцетину пригшчувати NF-кВ-залежну сиг-нальну систему та активувати фактор транскри-пци Nrf2 [12-14].
Проте закономiрностi дй' модуляторiв транс-крипцiйних чинникiв на метаболiзм у органiзмi щурiв за умов хiрургiчноТ травми та лтополюа-харид (ЛПС)-шдукованоТ СЗВ залишаються нез'ясованими.
Метою нашоТ роботи було вивчення впливу специфiчних модуляторiв транскрипцiйних чин-ниш NF-kB та Nrf2 на маркери хiрургiчного стресу та гострофазовоТ вщповд вуглеводний i лiпiдний обмiн при нанесены абдомшальноТ xi-рургiчноТ травми (лапаротоми) за умов ЛПС-шдукованоТ СЗВ.
Матерiали та методи
Дослщження були проведенi на 35 бтих щу-рах-самцях лiнiТ Вiстар масою 220-250 г, розпо-дiлениx на 5 груп: 1-ша (контрольна) - «хибноо-пероваш» тварини; 2-га - щурам виконували ла-паротомiю пюля вiдтворення ЛПС-iндукованоТ СЗВ; тваринам 3-Т, 4-Т та 5-Т груп пюля лапаротоми, змодельованоТ на ™i ЛПС-iндукованоТ СЗВ, протягом 7-дiб внутршньоочеревинно вводили, вiдповiдно, iнгiбiтор активацп NF-kB амо-нiю пiролiдиндiтiокарбамат (у дозi 7б мг/кг), шду-ктор Nrf2 диметилфумарат (у дозi 15 мг/кг у 10% розчин диметилсульфоксиду) та водорозчинну форму кверцетину (у дозi 100 мг/кг, що стано-вить 10 мг/кг у перерахунку на кверцетин).
Процедура «хибноТ» операци включала наркоз, ешляцш, фксацш тварин, стиснення шкiри живота затискачем Мiкулiча на одне клацання, без нанесення xiрургiчноТ' рани.
Оперативне втручання (лапаротомш) проводили пiд внутршньоочеревинним кетамiновим наркозом (7 мг/кг на 1 кг маси тта) пюля початку наркотичного сну i досягнення адекватного сту-пеня анестезп. Щурам пюля голшня операцшно-го поля та обробки шюри антисептичним розчи-ном проводили лшшний розрiз довжиною 1 см у дтянц гiпогастрiю. Далi розсiкали м'язи, фасцiТ, очеревину, в рану виводили петлю тонкоТ кишки, яку протягом 10 с подразнювали масажними ру-
хами BKa3iBHoro та великого паль^в [15]. Пiсля цього кишку опускали в черевну порожнину, рану пошарово ушивали пол^лколщною ниткою "мефт" з атравматичною голкою (НВО "Бюполь мер", Украша) та обробляли антисептиком.
Для вщтворення СЗВ використовували ЛПС S. typhi (трогенал, «Медгамал», РФ), який вводили i3 розрахунку 4-х мiнiмальних шрогенних доз (по 0,4 мкг/кг маси) 3 рази протягом 1-го ти-жня та одноразово щотижнево впродовж насту-пних 7-ми тижыв [10].
Лабораторн дослiдження проводили через 7 дiб пiсля часу «хибно'Г» операци' або лапаротоми'. Тварин декаштували пiд етерним наркозом, дотримуючись положення «европейсько'Г конве-нцп по захисту хребетних тварин, яких викорис-товують в експериментальних та шших наукових цiлях» (Страсбург, 1986).
Як маркер хiрургiчного стресу в плазмi кровi дослiджували концентрацiю кортизолу з викори-станням спектрофотометру Ulab 101 (Китай) за утворенням у реакцп з штросишм тетразолieм у метанолi в присутностi тетраметилгщроксидпен-тагiдрату аммонш хромогену червоно-помаранчевого кольору з максимальним свп"ло-поглинанням на довжин хвилi 510 нм [16]. Для оцшки гострофазово'Г вiдповiдi за умов СЗВ ви-значали вмiст у сироватц кровi церулоплазмiну за методом, що базуеться на окисненнi п-фенiлендiамiну [17].
Концентрацiю глюкози, холестеролу лтопро-теМв високо'1 щiльностi та триацилглiцеролiв визначали за допомогою набору реактивiв фiр-ми «Фiлiсiт-Дiагностика» (м. Днтро, Украша).
Статистичнi розрахунки проводили з викори-станням пакету програм Microsoft Office Excel з розширенням Real Statistics. Для перевiрки роз-подiлу на нормальнiсть було застосовано розра-хунок критерiю Шапiро-Вiлка. Якщо дат вщповн дали нормальному розподту, то для Тх порiв-няння використовували t-критерш Стьюдента для незалежних вибiрок. У випадку, коли ряди результат не пiдлягали нормальному розподн лу, статистичну обробку здiйснювали, викорис-товуючи непараметричний метод - U-критерш Манна-Уiтнi. Для множинного порiвняння засто-совували поправку Бонферонi, а при розподту який вiдрiзняеться вiд нормального, - критерш Краскела-Уолiса.
Результати дослщження та ïx обговорення
Застосування пiролiдиндитiокарбамату амо-нiю та диметилфумарату за умов поеднаного впливу хiрургiчноï травми (лапаротоми) та ЛПС S. typhi суттево зменшувало концентрацш кортизолу в плазмi кровi (рис. 1) - до 26.73±0.84 та 25.25±1.96 нмоль/л вiдповiдно, що на 30.3 та 34.2% (ус на рiвнi P<0.001) було меншим за вщ-повiднi результати 2-Ï групи.
Рис. 1. Концентра^я кортизолу в плазм'1 кровi (нмоль/л) «хибнооперованих» тварин (1); псля лапаротомП' та введення лiпополiсахариду в. typhi (2) та призначення на цих умов пiролiдиндитiокарбамату амоню (3), диметилфумарату (4) та водорозчинноТ форми кверцетину (5).
Введення водорозчинноТ форми кверцетину також значно знижувало вмют кортизолу в плаз-мi кровi - до 20.29±1.10 нмоль/л, що на 47.1% (Р<0.001) було меншим за значення 2-Т групи.
Цей полiфенол iнгiбуe 26S протеасому, яка за-безпечуе убквггинзалежний протеолiз iнгiбiторного бiлка 1кВ, що утворюе комплекс з димерами бтш родини NF-кB [18], що унеможливлюе експресiю генiв низки прозапальних цитокУв i прооксидант-них бiлкiв [19]. Окрiм того кверцетин зменшуе синтез бтка р65, що належить до родини NF-кB [20]. 1ндук^я кверцетином Nr"f2 також супроводжуеться порушенням активацiТ NF-кB [21].
При цьому концентра^я кортизолу, на вщмн ну вщ такоТ при дiТ шролщиндитюкарбамату амонiю та диметилфумарату, нормалiзувалася, тобто вiрогiдно не вiдрiзнялася вiд результату 2Т групи.
Рашше вже повщомлялося, що стрес-iндукована продук^я кортизолу викликае акти-вацш ЫР-кВ з подальшою експреаею мРНК про-
запальних цитоюыв, а також регуляторних цито-плазматичних бiлкiв [22]. Показана здатнють цього гормону пригнiчувати Nrf2-залежну анти-оксидантну вiдповiдь у кл^инах печiнки [23].
При множинному порiвняннi рiзницi у концент-рацiТ кортизолу в плазмi кровi при застосуванн специфiчних модуляторiв транскрипцiйних чинни-ш NF-кB i Nrf2 не виявлено. Проте величина цього показника при призначенн водорозчинноТ форми кверцетину була вiрогiдно нижчою за значення груп iз застосуванням Шролщиндитюкарбамату амонiю та диметилфумарату - на 24.1% (Р<0.001) та на 19.6% (Р<0.05) вiдповiдно.
Як шролщиндитюкарбамат амонiю, так i ди-метилфумарат за умов експерименту значно зменшували концентрацiю церулоплазмiну в си-роватцi кровi (рис. 2) - до 272.6±26.1 та 256.0±19.0 мг/л вщповщно, що на 36.9 та 40.7% (ус на рiвнi Р<0.001) було меншим за вiдповiднi результати 2-Т групи.
Рис. 2. Концентра^я церулоплазмну в сироватц кров! (мг/л) у «хибнооперованих» тварин (1); псля лапаротомП' та введення лпополсахариду в. typhi (2) та призначення на цих умов пiролiдиндитiокарбамату амоню (3), диметилфумарату (4) та водорозчинноТ форми кверцетину (5).
Введення водорозчинно! форми кверцетинy знижyвало вмiст церyлоплазмiнy в сироватцi кровi - до 273.4±31.1 мг/л, що на 36.7% (P<0.01) 6уло меншим за значення 2-Ï групи.
При множинному порiвняннi рiзницi в концен-трацiï церулоплазмшу в сироватцi кровi при за-стосyваннi наведених модyляторiв транскрип-цшних чинникiв NF-kB i Nrf2 не виявлено.
Застосування iнгiбiтора активацiï NF-kB тро-
лiдиндитiокарбаматy амонiю та шдуктора сигна-льноï системи Nrf2 / ARE диметилфумарату за умов поеднаного впливу хiрyргiчноï травми (лапаротомП) та ЛПС S. typhi суттево зменшувало концентрацiю глюкози в сироватц кровi (рис. 3) - до 4.14±0.22 та 3.15±0.21 ммоль/л вщповщно, що на 36.0 та 51.3% (yd на рiвнi P<0.001) було меншим за вiдповiднi результати 2-Ï групи.
Рис. 3. Концентра^я глюкози в сироватц кровi (ммоль/л) «xибнооперованиx» тварин (1); псля лапаротомП' та введення лiпополiсаxаридy S. typhi (2) та призначення на циx yмов пiролiдиндитiокарбаматy амоню (3), диметилфyмаратy (4)
та водорозчинноТ форми кверцетинy (5).
Введення водорозчинно'1 форми кверцетину знижувало вмют глюкози в сироватц кровi - до
21.1% (обидва на рiвнi
3.99±0.17 ммоль/л, що на 38.3% (P<0.001) було меншим за значення 2-ï групи.
При множинному порiвняннi рiзницi в концен-трацiï глюкози в сироватцi кровi при застосуван-нi пiролiдиндитiокарбаматy амонш та водороз-чинноï форми кверцетину не виявлено. Проте величина цього показника при призначенн диметилфумарату була вiрогiдно нижчою за значення груп iз застосуванням названих вище
сполук - на 23.9 та P<0.01) вiдповiдно.
Концентрацiя холестеролу лiпопротеïнiв ви-сокоï щiльностi в сироватц кровi (рис. 4) за умов поеднаного впливу хiрyргiчноï травми (лапаротомП) та ЛПС S. typhi становила: при засто-суванн пiролiдиндитiокарбаматy амонiю -0.86±0.05 ммоль/л; при застосуванн диметилфумарату - 0.77±0.04 ммоль/л; при застосyваннi водорозчинноГ форми кверцетину - 0.81±0.05 ммоль/л.
Рис. 4. Концентра^я xолестеролy лiпопротеïнiв високоГ щ/льно^ в сироватц кровi (ммоль/л) «xибнооперованиx» тварин ( 1); псля лапаротомП' та введення лiпополiсаxаридy S. typhi (2) та призначення на циx yмов пiролiдиндитiокарбама-тy амоню (3), диметилфyмаратy (4) та водорозчинноТ форми кверцетинy (5).
yci ц результати îctotho не вiдрiзнялися вщ вiдповiдних значень 2-'' групи та мiж собою. Про-те вмют холестеролу лтопротеТ'шв високо''' щiльностi в сироватц кровi при введеннi шролн диндитiокарбамату амонiю та водорозчинноТ' форми кверцетину нормалiзувався (вiрогiдно не вiдрiзнялася вiд результату 2-ï групи), у той час як при застосуванш диметилфумарату все ще залишався достовiрно нижчим за значення 2-ï групи.
Застосування шролщиндитюкарбамату амо-нiю та диметилфумарату за умов поеднаного впливу хiрургiчноï травми (лапаротомП) та ЛПС S. typhi суттево зменшувало концентрацш три-
ацилглiцеролiв в сироватцi кровi (рис. 5) - до 1.19±0.07 та 1.26±0.08 ммоль/л вiдповiдно, що на 42.2 та 38.8% (ус на рiвнi P<0.001) було меншим за вщповщш результати 2-ï групи.
Введення водорозчинноТ' форми кверцетину також значно знижувало вмют триацилглiцеролiв в сироватц кровi - до 0.66±0.06 ммоль/л, що на 68.0% (P<0.001) було меншим за значення 2-ï групи. При цьому концентра^я триацилглщеро-лiв, на вiдмiну вiд тако''' при дм шролщиндитюка-рбамату амошю та диметилфумарату, нормалн зувалася, тобто вiрогiдно не вiдрiзнялася вiд результату 2-'' групи.
Рис. 5. Концентра^я триацилглiцеролiв в сироватц кровi (ммоль/л) «хибнооперованих» тварин ( 1); псля лапаротомП' та введення лПополсахариду S. typhi (2) та призначення на цих умов пiролiдиндитiокарбамату амоню (3), диметилфумарату (4) та водорозчинноТ форми кверцетину (5).
Рашше вже повщомлялося про здатнють жи-рних кислот активувати NF-kB [24]. Iншi речови-ни лтщно'Т природи також можуть активувати NF-kB через зв'язування з Толл-подiбними рецепторами 4 типу. Прозапальш цитокши, що ви-робляються пюля активацп NF-kB, пщтримують iнсулiнорезистентнiсть через фосфорилювання за серином субстрату шсулшового рецептора IRS-1 [25].
При множинному порiвняннi рiзницi в концен-трацiТ триацилглiцеролiв у сироватц кровi при застосуваннi специфiчних модуляторiв транс-крипцiйних чинникiв NF-kB i Nrf2 не виявлено. Проте величина цього показника при призначен-ш водорозчинноТ форми кверцетину була вiрогi-дно нижчою за значення груп iз застосуванням пiролiдиндитiокарбамату амошю та диметилфумарату - на 44.5 та 47.6% (обидва при P<0.001) вщповщно.
Висновки
1. Застосування шпбп~ора активацiТ NF-kB ш-ролiдиндитiокарбамату амонiю, iндуктора Nrf2 диметилфумарату, а також водорозчинноТ форми кверцетину за умов поеднаного впливу хiрур-пчно'Т травми (лапаротомГТ) та ЛПС S. typhi значно зменшуе концентрацiю кортизолу в плазмi
кровi та вмiст церулоплазмiну в сироватц кровi.
2. Застосування шпбп~ора активацп NF-kB пн ролiдиндитiокарбамату амошю, шдуктора Nrf2 диметилфумарату, а також водорозчинноТ' форми кверцетину за умов поеднаного впливу хiрур-пчноТ' травми (лапаротомП) та ЛПС S. typhi значно зменшуе рiвень ппергпкемм та ппертриацил-глщеролемП.
Лтература
1. Hryshko Yu. M. Vplyv L-arhininu na mistsevi ta systemni protsesy vidnovlennya orhanizmu pislya diyi ahresyvnykh faktoriv khirurhichnoyi [Effect of L-arginine on local and systemic processes of body restoring after aggressive factors of surgical trauma]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny. 2017;17(1):293-298. (Ukrainian)
2. Dobson GP. Trauma of major surgery: A global problem that is not going away. Int J Surg. 2020 Sep;81:47-54.
3. Smajic J, Tupkovic LR, Husic S et al. Avdagic SS, Hodzic S, Imamovic S. Systemic Inflammatory Response Syndrome in Surgical Patients. Med Arch. 2018;72(2):116-119.
4. Schricker T, Lattermann R. Perioperative catabolism. Can J Anaesth. 2015 Feb;62(2):182-193.
5. Vogel TR, Smith JB, Kruse RL. The association of postoperative glycemic control and lower extremity procedure outcomes. J Vasc Surg. 2017 Oct;66(4):1123-1132.
6. He T, Wang Z, Wu Y et al. Lipid changes during the perioperative period in patients with early breast cancer: a real-world retrospective analysis. BMC Surg. 2021 Nov 12;21(1):396.
7. Mihalj M, Heinisch PP, Huber M et al. Effect of Perioperative Lipid Status on Clinical Outcomes after Cardiac Surgery. Cells. 2021 Oct 11;10(10):2717.
8. Akimov OY, Kostenko VO. Role of NF-kB transcriptional factor activation during chronic fluoride intoxication in development of
oxidative-nitrosative stress in rat's gastric mucosa. J Trace Elem Med Biol. 2020 Apr 19;61:126535.
9. 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.
10. Yelins'ka AM, Shvaykovs'ka OO, Kostenko VO. Epigallocatechin-3-gallate prevents disruption of connective tissue in periodontium and salivary glands of rats during systemic inflammation. Wiad Lek. 2018;71(4):869-873.
11. Frenkel' YD, Zyuzin VO, Cherno VS, Kostenko VO. Vplyv bioflavonoyidiv na utvorennya aktyvnykh form kysnyu ta azotu v pechintsi shchuriv za umov yikh tsilodobovoho osvitlennya ta utrymannya na vuhlevodno-lipidniy diyeti [Effect of epigallocatechin-3-gallate and quercetin on the production of reactive oxygen and nitrogen species in liver of rats exposed to round-the-clock light and kept on carbohydrate-lipid diet]. Fiziol Zh. 2022;68(1):20-27. (Ukrainian)
12. Carrasco-Pozo C, Castillo RL, Beltrán C et al. Molecular mechanisms of gastrointestinal protection by quercetin against indomethacin-induced damage: role of NF-kB and Nrf2. J Nutr Biochem. 2016 Jan;27:289-298.
13. Rubio V, García-Pérez AI, Herráez A, Diez JC. Different roles of Nrf2 and NFkB in the antioxidant imbalance produced by esculetin or quercetin on NB4 leukemia cells. Chem Biol Interact. 2018 Oct 1;294:158-166.
14. Sanjay S, Girish C, Toi PC, Bobby Z. Quercetin modulates NRF2 and NF-kB/TLR-4 pathways to protect against isoniazid- and rifampicin-induced hepatotoxicity in vivo. Can J Physiol Pharmacol. 2021 Sep;99(9):952-963.
15. Belozertseva IV, Dravolina OA, Krivov VO et al. Eksperimental'noye modelirovaniye posleoperatsionnykh kognitivnykh rasstroystv u krys [Experimental simulation of postoperative cognitive disorders in rats]. Vestnik Anest Rean. 2016;13(5):37-49. (Russian).
Реферат
ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯТОРОВ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА УГЛЕВОДНЫЙ И ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН У КРЫС ПОСЛЕ ЛАПАРАТОМИИ В УСЛОВИЯМ ЛИПОПОЛИСАХАРИД-ИНДУЦИРОВАННОГО СИСТЕМНОГО ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ОТВЕТА Таран Е.В., Костенко В.А.
Ключевые слова: транскрипционные факторы NF-kB и Nrf2, хирургическая травма, лапаротомия, липополисахарид-индуцированный системный воспалительный ответ, углеводный и липидный обмен.
Изучали влияние модуляторов транскрипционных факторов NF-kB и Nrf2 на маркеры хирургического стресса и гострофазового ответа, углеводный и липидный обмен при нанесении абдоминальной хирургической травмы (лапаротомии) в условиях липополисахарид (ЛПС)-индуцированного системного воспалительного ответа (СВО). Исследования были проведены на 28 белых крысах-самцах линии Вистар массой 220-250 г, распределённых на 4 группы: 1-я (контрольная) - «ложнооперированные» животные; 2-я - крысам выполняли лапаротомию после воспроизведения ЛПС-индуцированного СВО; животным 3-й, 4-й и 5-й групп после лапаротомии, смоделированной на фоне ЛПС-индуцированного СВО, в течение 7 суток внутрибрюшинно вводили, соответственно, ингибитор активации NF-kB аммония пирролидиндитиокарбамат (в дозе 76 мг/кг), индуктор Nrf2 диметилфумарат (в дозе 15 мг/кг в 10% растворе диметилсульфоксида) и водорастворимую форму кверцетина (в дозе 100 мг/кг, что составляет 10 мг/кг в пересчете на кверцетин) соответственно. Измерения проводили через 7 суток после «ложной» операции или лапаротомии. Выявлено, что применение пирролидинди-тиокарбамата аммония, диметилфумарата, а также водорастворимой формы кверцетина при соче-танном воздействии хирургической травмы (лапаротомии) и лПс S. typhi значительно уменьшает концентрацию кортизола в плазме крови и содержание церулоплазмина в сыворотке крови, снижает уровень гипергликемии и гипертриацилглицеролемии.
Summary
EFFECT OF TRANSCRIPTION FACTOR MODULATORS ON CARBOHYDRATES AND LIPID METABOLISM IN RATS AFTER LAPARATOMY UNDER LIPOPOLYSACCHARIDE-INDUCED SYSTEMIC INFLAMMATORY RESPONSE Taran O.V., Kostenko V.O.
Key words: transcription factors NF-kB and Nrf2, surgical trauma, laparotomy, lipopolysaccharide-induced systemic inflammatory response, carbohydrate and lipid metabolism.
This study is devoted to investigating the effect of NF-kB and Nrf2, transcription factor modulators, on markers of surgical stress and acute phase response, carbohydrate and lipid metabolism in the case of abdominal surgical trauma (laparotomy) under lipopolysaccharide (LPS)-induced systemic inflammatory response (SIR). The study was performed on 28 white Wistar male rats weighing 220-250 g, divided into 4 groups: 1st (control) included "pseudo-operated" animals; 2nd group involved rats, who underwent laparotomy following the LPS-induced SIR modelling; the animals of the 3rd, 4th and 5th groups subjected to laparotomy following LPS-induced SIR then for 7 days received ammonium pyrrolidinedithiocarbamate, an NF-kB activation inhibitor, in a dose of 76 mg/kg, dimethyl fumarate, an N inducer, in a dose of 15 mg / kg in 10% dimethyl sulfoxide solution, and a water-soluble form of quercetin in a dose of 100 mg/kg that is 10
16. Tu E, Pearlmutter P, Tiangco M et al. Comparison of Colorimetric Analyses to Determine Cortisol in Human Sweat. ACS Omega. 2020;5(14):8211-8218.
17. Kaydashev IP, editor. Metody klinichnykh ta eksperymental'nykh doslidzhen' v medytsyni [Methods of clinical and experimental research in medicine]. Poltava; 2003. 320 p. (Ukrainian).
18. Kang CH, Choi YH, Moon SK et al. Quercetin inhibits lipopolysaccharide-induced nitric oxide production in BV2 microglial cells by suppressing the NF-kB pathway and activating the Nrf2-dependent HO-1 pathway. Int Immunopharmacol. 2013 Nov;17(3):808-813.
19. Liu X, Lin R, Zhao B et al. Correlation between oxidative stress and the NF-kB signaling pathway in the pulmonary tissues of obese asthmatic mice. Mol Med Rep. 2016 Feb;13(2):1127-1134.
20. Lai WW, Hsu SC, Chueh et al. Quercetin inhibits migration and invasion of SAS human oral cancer cells through inhibition of NF-kB and matrix metalloproteinase-2/-9 signaling pathways. Anticancer Res. 2013 May;33(5):1941-1950.
21. Kim Y, Kim CS, Joe Y et al. Quercetin Reduces Tumor Necrosis Factor Alpha-Induced Muscle Atrophy by Upregulation of Heme Oxygenase-1. J Med Food. 2018 Jun;21(6):551-559.
22. Kuebler U, Zuccarella-Hackl C, Arpagaus A et al. Stress-induced modulation of NF-kB activation, inflammation-associated gene expression, and cytokine levels in blood of healthy men. Brain Behav Immun. 2015 May;46:87-95.
23. Kratschmar DV, Calabrese D, Walsh J et al. Suppression of the Nrf2-dependent antioxidant response by glucocorticoids and 11ß-HSD1-mediated glucocorticoid activation in hepatic cells. PLoS One. 2012;7(5):e36774.
24. Rogero MM, Calder PC. Obesity, Inflammation, Toll-Like Receptor 4 and Fatty Acids. Nutrients. 2018;10(4):432.
25. Tornatore L, Thotakura AK, Bennett J et al. The nuclear factor kappa B signaling pathway: integrating metabolism with inflammation. Trends Cell Biol. 2012 Nov;22(11):557-566.
mg/kg in terms of quercetin. The measurements were carried out in 7 days after the false surgical operation or laparotomy. It has been found out that the use of ammonium pyrrolidine dithiocarbamate, dimethyl fumarate, and water-soluble form of quercetin under the combined effects of surgical trauma (laparotomy) and S. typhi LPS significantly reduces the concentration of cortisol in blood plasma and the content of ceruloplasmin in the blood serum, lowers the level of hyperglycemia and hypertriacylglycerolemia.
DOI 10.31718/2077-1096.22.1.129 УДК 616.314-089-085
Френкель Ю.Д.1, Черно В.С.1, Костенко В.О.2
1НДУКЦ1Я ТРАНСКРИПЦ1ЙНОГО ФАКТОРА NRF2 ПРИГН1ЧУ6 ПРОДУКЦ1Ю АКТИВНИХ ФОРМ КИСНЮ I АЗОТУ В ПЕЧ1НЦ1 ЩУР1В ПРИ МОДЕЛЮВАНН1 МЕТАБОЛ1ЧНОГО СИНДРОМУ ЗА УМОВ Ц1ЛОДОБОВОГО ОСВ1ТЛЕННЯ
1 Чорноморський нацюнальний ушверситет ÍMeHÍ Петра Могили, м. МиколаТв
2 Полтавський державний медичний ушверситет, м. Полтава
Метою дослдження було о^нити вплив ¡ндуктора Nrf2 диметилфумарату на продук^ю активних форм кисню та азоту у печнц щурв при моделюванн1 метаболчного синдрому за умов цлодобово-го осв1тлення. Блим щурам на тлi вдтворення метаболчного синдрому (20%-й водний розчин фруктози для пиття та рацюн, збагачений вуглеводами та лШдами) внутршньоочеревинно вводили диметилфумарат у 10%-му розчинi диметилсульфоксиду в дозi 15 мг/кг. У гомогенатi печiнки
щурв визначали швидк'ють генерацИ супероксидного анон-радикала (•О2 ), активнсть загальноУ NO-синтази (NOS), ïï конститутивноï та ¡ндуцибельно'У ¡зоформ (cNOS, iNOS), вмют пероксинт-ритiв лужних та лужноземельних металв. Введення диметилфумарату за умов експерименту
суттево зменшувало в тканинах печ¡нки вироблення •О2 мкросомами та NOS - на 48,9%, м1тохо-ндрями - на 47,3%, NADPH-оксидазою лейкоцитв - на 45,6%, активнсть NOS (загальну та iNOS) на 33,1% та 35,9%, вдповдно, концентра^ю пероксинтритв - на 39,7% порвняно з1 значеннями контрольно'У групи, що отримувала тльки розчинник (10% розчин диметилсульфоксиду). Актив-н1сть cNOS та ¡ндекс спряження перевищували результат контролю у 2,95 та 5,5 раза, вдповдно. Введення ¡ндуктора Nrf2 диметилфумарату при в1дтворенн1 модел1 метаболЫного синдрому за умов цлодобового осв1тлення щурв е ефективним засобом обмеження у тканинах печ¡нки вироб-лення активних форм кисню та азоту.
Ключов1 слова: транскрипцшний фактор Nrf2, диметилфумарат, активы форми кисню та азоту, метабол1чний синдром, цтодобове осв1тлення, печ1нка.
розладiв.
Одним з найважливших механiзмiв самороз-витку патолопчних процеав при МС вважаеться тривала пперактива^я транскрипцшних факто-рiв (NF-kB, AP-1, STAT та ¡н) з подальшим збн льшенням експреси' гешв, що кодують бюсинтез низки прозапальних та прооксидантних бтюв [6]. Актива^я транскрипцшних факторiв, зокрема NF-kB, може бути пов'язана як з надлишком у рацюш вуглеводiв та жирiв («фета захщного типу») [7], так i зi змшами експреси шдуцибельних гешв центрального та периферичних циркадiан-них осциляторiв при порушенш свп"лового режиму [8].
Дшсно, продук^я АФК у тканинах печшки значно посилюеться при поеднанш цтодобового осв^лення щурiв та ВЛД [9]. Введення за цих умов шпбтору ядерно!' транслокацп NF-kB шролщиндитюкарбамату амошю ютотно послаблюе маркери окиснювально-штрозативного стресу в тканинах печшки [7]. Однак цей шпбтор NF-kB виявляе високу генотоксичнють [10].
Нестача продукци' мелатоншу може супрово-джуватися зниженням активност транскрипцш-ного фактора Nrf2 (англ. Nuclear Factor Erythroid
Вступ
Численнi експериментальнi та кл^чш дослн дження показують, що порушення свiтлового режиму, що супроводжуються ппомелатоншемн ею, призводять до змiн вуглеводного та лтщно-го метаболiзму, системно!' запальноТ вiдповiдi, артерiальноТ гiпертензiТ, ендотелiально! дисфун-кцп та надлишковоТ продукци активних форм кисню та азоту (АФК / АФА). Вс ц порушення е компонентами метаболiчного синдрому (МС). В останш роки отримала пщтвердження точка зору про патогенетичну еднють МС та неалкогольноТ жировоТ хвороби печiнки [3].
Рашше нами було показано, що цтодобове осв^лення щурiв, що перебували на вуглевод-но-лiпiднiй дiетi (ВЛД), супроводжуеться бiльш вираженими метаболiчними порушеннями (п-перiнсулiнемiею, дислiпопротеТнемiею, ппо-а-лiпопротеТнемiею, збтьшенням маси вюцераль-ного жиру) порiвняно з окремим застосуванням [4]. Проте застосування за цих умов мелатоншу лише частково зменшуе ц ознаки, ютотно не впливаючи на шдекс шсулшорезистентносп [5]. Таким чином, корек^я рiвня мелатонiну виявля-еться недостатньою для лiквiдацiТ метаболiчних
