ВПЛИВ МЕЛАТОНІНУ НА СТАН ОКСИДАНТНОЇ ТА АНТИОКСИДАНТНОЇ СИСТЕМ І РІВЕНЬ ГІДРОГЕН СУЛЬФІДУ В КРОВІ ЩУРІВ ЗА УМОВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ НЕФРОПАТІЇ

І. О. Коляник; І. В. Геруш; Н. П. Григор’єва

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12106

Автор(и)

І. О. Коляник БУКОВИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕT, ЧЕРНІВЦІ
І. В. Геруш БУКОВИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕT, ЧЕРНІВЦІ
Н. П. Григор’єва БУКОВИНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕT, ЧЕРНІВЦІ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12106

Ключові слова:

нефропатія, фолієва кислота, антиоксидантна система, мелатонін, гідроген сульфід

Анотація

Вступ. Окиснювальний стрес залучений у патогенез різноманітних захворювань, включаючи гостре і хронічне ушкодження нирок, та характеризується підвищенням внутрішньоклітинного рівня активних форм оксигену. Це відіграє важливу роль у розвитку нефропатії та є потенційною ціллю для терапевтичного втручання. В останні роки актуальне також вивчення ролі Н₂S у підтриманні окисно-відновного гомеостазу та впливу на активність антиоксидантного захисту. Одним із найбільш поширених антиоксидантів є мелатонін. Він здатний перехоплювати вільні радикали та стимулювати активність антиоксидантних ензимів. Однак залишаються нез’ясованими механізми його впливу на вміст Н₂S та антиоксидантну систему крові при нефропатії.

Мета дослідження – з’ясувати вплив мелатоніну на стан біохімічних показників, оксидантної та антиоксидантої систем і рівень гідроген сульфіду в крові щурів за умов експериментальної нефропатії.

Методи дослідження. Експеримент проведено на 127 нелінійних щурах-самцях масою 0,16–0,18 кг. Експериментальну нефропатію моделювали шляхом одноразового внутрішньочеревного введення фолієвої кислоти в дозі 250 мг/кг маси тіла. Мелатонін вводили інтрагастрально впродовж 3 та 7 днів після моделювання нефропатії в дозі 10 мг/кг. У плазмі крові визначали вміст сечовини, креатиніну, ТБК-активних продуктів, карбонільних похідних протеїнів нейтрального (ОМП₃₇₀) та основного (ОМП₄₃₀) характеру, церулоплазміну, SH-груп і Н₂S, у гемолізаті еритроцитів – активність каталази, супероксиддисмутази (SOD), глутатіонпероксидази (GPx) та глутатіон-S-трансферази (GST).

Результати й обговорення. За умов нефропатії у крові щурів спостерігали підвищення концентрації сечовини, креатиніну, вмісту ТБК-активних продуктів, ОМБ₃₇₀, ОМБ₄₃₀, церулоплазміну та зниження активності антиоксидантних ензимів, таких, як каталаза, SOD, GPx, GST, а також вмісту SH-груп і Н₂S. Ці зміни свідчили про порушення функціонального стану нирок, розвиток окиснювального стресу та виснаження антиоксидантного захисту. Введення мелатоніну впродовж 7 днів сприяло нормалізації показників, що характеризували функціональний стан нирок, оксидантний стан крові, та мало позитивний вплив на активність каталази, GPx, GST, рівень церулоплазміну, вміст SH-груп і Н₂S.

Висновок. Введення екзогенного мелатоніну в дозі 10 мг/кг упродовж 3 і 7 днів знижує прояви нефротичного синдрому та вільнорадикального окиснення біомолекул, а також має нормалізуючий вплив на антиоксидантну систему і вміст Н₂S, що, ймовірно, зумовлено його здатністю нейтралізувати вільні радикали та активувати антиоксидантні ензими.

Посилання

Hong, Y.A., & Park, C.W. (2021). Catalytic antioxidants in the Kidney. Antioxidants (Basel), 10 (1), 130.

Irazabal, M. & Torres, V. (2020). Reactive oxygen species and redox signaling in chronic kidney disease. Cells, 9 (6), 1342.

Kuhn, V., Diederich, L., Stevenson Keller IV, T.C., Kramer, C.M., Lückstädt, W., Panknin, Ch., … Cortese-Krott, M.M. (2017). Red blood cell function and dysfunction: Redox regulation, nitric oxide metabolism, anemiaegulation, nitric oxide metabolism, anemia. Antioxidants & Redox Signaling, 718-742.

Mohanty, J., Nagababu, E., & Rifkind, J. (2014). Red blood cell oxidative stress impairs oxygen delivery and induces red blood cell aging. Frontiers in Physiology, 5, 84.

Xiao, Q., Ying, J., Xiang, L., & Zhang, C. (2018). The biologic effect of hydrogen sulfide and its function in various diseases. Medicine, 97 (44), e13065.

Corsello, T., Komaravelli, N., & Casola, A., (2018). Role of hydrogen sulfide in NRF2- and sirtuin-dependent maintenance of cellular redox balance. Antioxidants, 7 (10), 129.

Banerjee, A., Chattopadhyay, A., Pal, P. & Bandyopadhyay, D. (2020). Melatonin is a potential therapeutic molecule for oxidative stress induced red blood cell (RBC) injury: A review. Melatonin Research, 3, 1-31.

Gupta, A., Puri, V., Sharma, R. & Puri, S. (2012). Folic acid induces acute renal failure (ARF) by enhancing renal prooxidant state. Experimental and Toxicologic Pathology, 64 (3), 225-232.

Nazarenko, O.A., Serheieva, T.A., & Soldatkin, O.P. (2009). Kreatynin ta metody yoho vyznachennia [Creatinine and methods for its determination]. Biotekhnolohiia – Biotechnology, 2, 107-116 [in Ukrainian].

Kamyshnikov, V.S. (2000). Spravochnik po kliniko-biohimicheskoy laboratornoy diagnostike (2-e izd.) [Handbook of clinical and biochemical laboratory diagnostics (2 ed.)]. Minsk [in Russian].

Meshchishen, I.F. (1998) Metod vyznachennia okysno-modyfikovanykh bilkiv plazmy (syrovatky) krovi [Method of determination of oxidative modifiers of plasma proteins (serum)]. Bukovynskyi medychnyi vіsnyk – Bukovyna Medical Bulletin, 2 (1), 156-158 [in Ukrainian]

Kolb, V.G., & Kamyshnikov, V.S. (1982). Spravochnik po klinicheskoy khimii [Reference book on Clinical Chemistry]. Minsk [in Russian].

Meshchishen, I. F., & Grigoyeva, N.P. (2002). Metod kilkisnoho vyznachennia HS-hrup u krovi [The method of confirmation of the HS group in blood]. Bukovynskyi medychnyi vіsnyk – Bukovyna Medical Bulletin, 6, 190-192 [in Ukrainian].

Dombkowski, R.A., Russell, M.J., & Olson, K.R. (2004). Hydrogen sulfide as an endogenous regulator of vascular smooth muscle tone in trout. American Journal of physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology, 286, 678-685.

Chumakov, V.N., & Osinskaya, L.F. (1979). Kolichestvennyy metod opredeleniya Cu, Zn-zavisimoy superoksiddismutazy v biologicheskom materiale [A quantitative method for the determination of Cu, Zn-dependent superoxide dismutase in biological material]. Vopr. med. khimii – Issues of Medical Chemistry, 5, 716-721 [in Russian].

Korolyuk, M.A., Mayorova, L., & Tokarev, V.E. (1988). Metod opredeleniya aktivnosti katalazy [Method for determination of catalase activity]. Laboratornoe delo – Laboratory Business, 1, 16-19 [in Russian].

Vlasova, S.N., Shabunina, E.I., & Perslegina, I.A. (1990). Aktivnost glutationzavisimykh enzimov eritrotsitov pri khronicheskikh zabolevaniyakh pecheni u detey [The activity of glutathione-dependent erythrocyte enzymes in children with chronic liver diseases]. Laboratornoe delo – Laboratory Business, 8, 19-22 [in Russian].

Gerush, I. V., & Meshchishen, I. F. (1998). Stan hlutationovoi systemy krovi za umov eksperymentalnoho vyrazkovoho urazhennia hastroduodenalnoi zony ta dii nastoiky ekhinatsei purpurovoi [The state of the glutathione blood system under the conditions of experimental ulcerative lesions of the gastroduodenal zone and the action of tincture of Echinacea purpurea]. Visnyk problem biol. ta medytsyny – Bulletin of Problems of Biology and Medicine, 7, 10-15 [in Ukrainian].

Habig, W.H., Pabs, M. J., & Fleischner, G. (1974). The identity of glutathione S-transferase B with ligandin, a major binding protein of liver. Proceedings of the National Academy of Sciences, 71 (10), 3879-3882.

Zhou, T., Prather, E., Garrison, D. & Zuo, L., (2018). Interplay between ROS and antioxidants during ischemia-reperfusion injuries in cardiac and skeletal muscle. International Journal of Molecular Sciences, 19 (2), 417.

Nandi, A., Yan, L., Jana, C. & Das, N., (2019). Role of catalase in oxidative stress- and age-associated degenerative diseases. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 1-19.

Kaur, M., & Jindal, R. (2017). Oxidative stress response in liver, kidney and gills of ctenopharyngodon idellus(cuvier & valenciennes) exposed to chlorpyrifos. MOJ Biology and Medicine, 1 (4), 103-112.

Luhinich, N.M., & Gerush, I.V. (2019). Vplyv vvedennia melatoninu na stan hlutationovoi systemy i riven hidrohen sulfidu u krovi shchuriv pry aloksanovomu tsukrovomu diabeti [Influence of melatonin introduction on the state of glutathione system and the level of hydrogen sulfide in blood of rats with alloxan induced diabetes mellitus]. Ukrainskyi biofarmatsevtychnyi zhurnal – Ukrainian Biopharmaceutical Journal, 3 (60), 51-56 [in Ukrainian].

Zhao, R., Jiang, S., Zhang, L., & Yu, Z. (2019). Mitochondrial electron transport chain, ROS generation and uncoupling (Review). International Journal of Molecular Medicine, 44, 3-15.

Kurhaluk, N., Tkachenko, H., Lukash, O., Winklewski, P. & Wszedybyl-Winklewska, M., (2020). Melatonin maintains the function of the blood redox system at combined ethanol-induced toxicity and subclinical inflammation in mice. Sleep and Breathing.

Zinchuk, V.V., & Firago, M.Е. (2017). Uchastie melatonina v regulyatsii kislorodtransportnoy funktsii krovi pri okislitelnom stresse, vyzvannom vvedeniem lipopolisaharida [Participation of melatonin in regulation of blood oxygen-transport function in oxidative stress induced by injection of lipopolisaccaride]. Biomeditsinskaya khimiya – Biomedical Chemistry, 63 (6), 520-526 [in Russian].

Reiter, R.J., Tan, D.X., Rosales-Corral, S., Galano, A., Zhou, X.J. & Xu, B. (2018). Mitochondria: Central organelles for melatonin's antioxidant and anti-aging actions. Molecules, 23, 509.