ВПЛИВ ЦИНК СУЛЬФАТУ, ТІОСУЛЬФАТУ НАТРІЮ, ЛІПОЄВОЇ КИСЛОТИ І ТАУРИНУ НА ОБМІН ГІДРОГЕН СУЛЬФІДУ В НИРКАХ ЩУРІВ З ДІЄТІНДУКОВАНИМ ОЖИРІННЯМ

В. В. Блажченко; Н. В. Заічко

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2022.i1.13036

Автор(и)

В. В. Блажченко ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ М. І. ПИРОГОВА
Н. В. Заічко ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ М. І. ПИРОГОВА

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2022.i1.13036

Ключові слова:

гідроген сульфід, метаболізм, ожиріння, хронічна хвороба нирок, висококалорійна високожирова дієта, щури

Анотація

Вступ. Проблема профілактики та корекції нефропатії ожиріння набуває все більшої актуальності. У нирках синтезується багатофункціональний регулятор – гідроген сульфід (H₂S), порушення обміну якого при ожирінні можуть прискорювати розвиток хронічної хвороби нирок. Питання щодо пошуку метаболічних коректорів, які б нормалізували обмін H₂S у нирках при ожирінні та не проявляли ліпогенного ефекту, залишається актуальним. Такий ефект можуть мати кофактори і косубстрати тіосульфатозалежного обміну H₂S.

Мета дослідження – встановити вплив цинк сульфату, тіосульфату натрію, ліпоєвої кислоти і таурину на обмін гідроген сульфіду в нирках щурів з дієтіндукованим ожирінням.

Методи дослідження. Досліди проведено на 60 білих лабораторних щурах-самцях з дотриманням принципів біоетики (Страсбург, 1986; Київ, 2001). Дієтіндуковане ожиріння викликали у 50 тварин шляхом застосування впродовж 10 тижнів висококалорійної високожирової дієти (енергетична цінність – 4,33 ккал/г). Тварини контрольної групи (10 щурів) отримували стандартну дієту (енергетична цінність – 2,71 ккал/г). Коректори обміну Н₂S (цинк сульфат, тіосульфат натрію, ліпоєву кислоту, таурин) вводили протягом останніх 2 тижнів. У гомогенатах нирок визначали активність ензимів обміну Н₂S. Статистичну обробку проводили в пакеті IBM Statistics SPSS 26, відмінності оцінювали в тесті Краскела – Уолліса при рівні значущості р<0,05.

Результати й обговорення. У тварин з дієтіндукованим ожирінням виявили порушення обміну H₂S у нирках: зниження активності ПАЛФ-залежних ензимів транссульфування (цистатіонін-γ-ліази, цистатіонін-β-синтази, цистеїнамінотрансферази), активності тіосульфатозалежних шляхів обміну H₂S (тіосульфат(тіол)сульфуртрансферази, тіоредоксинредуктази, сульфітоксидази) та рівня H₂S (в 1,3–1,4 раза, p<0,001), що корелювало зі зростанням індексу маси тіла й індексу Лі. Препарати цинку сульфату, ліпоєвої кислоти, тіосульфату натрію і таурину підвищували рівень H₂S та активність H₂S-синтезувальних ензимів транссульфування і тіосульфатозалежних шляхів у нирках (в 1,4–1,5 раза, р<0,01), при цьому не спричиняли ліпогенного ефекту в щурів з дієтіндукованим ожирінням.

Висновок. Препарати цинку сульфату, ліпоєвої кислоти, тіосульфату натрію зменшують порушення обміну H₂S у нирках та стримують розвиток ожиріння у щурів за умов висококалорійної високожирової дієти.

Посилання

Sharma, I., Liao, Y., Zheng, X., & Kanwar, Y.S. (2021). New pandemic: obesity and associated nephropathy. Frontiers in Medicine, 8, 673556. doi:10.3389/fmed.2021.673556

Yang, S., Cao, C., Deng, T., & Zhou, Z. (2020). Obesity-related glomerulopathy: a latent change in obesity requiring more attention. Kidney Blood Press Res., 45 (4), 510-522. DOI: 10.1159/000507784

Melnik A.V., Pentiuk, O.O. (2009). Activity of hydrogen sulfide production enzymes in kidneys of rats. Ukrainian Biochemical Journal, 81 (4), 12-23 [in Ukrainian].

Cao, X., & Bian, J.S. (2016). The role of hydrogen sulfide in renal system. Front. Pharmacol., 7, 385. DOI: 10.3389/fphar.2016.00385.

Libiad, M., Motl, N., Akey, D.L., Sakamoto, N., Fearon, E.R., Smith, J.L., & Banerjee, R. (2018). Thiosulfate sulfurtransferase-like domain-containing 1 protein interacts with thioredoxin. J. Biol. Chem., 293 (8), 2675-2686. DOI:10.1074/jbc.RA117.000826.

Ngowi, E.E., Sarfraz, M., Afzal, A., Khan, N.H., Khattak, S., Zhang, X. ... & Wu, D.D. (2020). Roles of hydrogen sulfide donors in common kidney diseases. Front. Pharmacol., 11, 564281. DOI:10.3389/fphar.2020.564281.

Yang, G., Ju, Y., Fu, M., Zhang, Y., Pei, Y., Racine, M., ... & Wu, L. (2018). Cystathionine gamma-lyase/hydrogen sulfide system is essential for adipogenesis and fat mass accumulation in mice. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipids, 1863 (2), 165-176. DOI: 10.1016/j.bbalip.2017.11.008.

Comas, F., Latorre, J., Ortega, F., Arnoriaga Rodríguez, M., Lluch, A., Sabater, M., … & Moreno-Navarrete, J.M. (2021). Morbidly obese subjects show increased serum sulfide in proportion to fat mass. Int. J. Obes. (Lond), 45 (2), 415-426. DOI: 10.1038/s41366-020-00696-z.

Halenova, T., Zlatskiy, I., Syroeshkin, A., Maximova, T., & Pleteneva, T. (2019). Deuterium-depleted water as adjuvant therapeutic agent for treatment of diet-induced obesity in rats. Molecules (Basel, Switzerland), 25 (1), 23. doi:10.3390/molecules25010023.

Novelli, E.L., Diniz, Y.S., Galhardi, C.M., Ebaid, G.M., Rodrigues, H.G., Mani, F., … & Novelli Filho, J.L. (2007). Anthropometrical parameters and markers of obesity in rats. Lab. Anim., 41 (1), 111-119. DOI: 10.1258/002367707779399518.

Wiliński, B., Wiliński, J., Somogyi, E., Piotrowska, J., & Góralska, M. (2011). Atorvastatin affects the tissue concentration of hydrogen sulfide in mouse kidneys and other organs. Pharmacol. Rep., 63 (1), 184-188. DOI: 10.1016/s1734-1140(11)70414-5.

Stipanuk, M.H., & Beck, P.W. (1982). Characterization of the enzymic capacity for cysteine desulphhydration in liver and kidney of the rat. Biochem. J., 206 (2), 267-277. DOI:10.1042/bj2060267

Zaichko, N.V., Pentiuk, N.O., Melnik, A.V., & Shtatko, O.I. (2009). Formation of hydrogen sulfide in the organs of rats. Medical Chemistry, 11 (4), 7-13 [in Ukrainian].

Cohen, H.J., & Fridovich, I. (1971). Hepatic sulfite oxidase. Purification and properties. J. Biol. Chem., 246 (2), 359-366.

Jung, H.I., Lim, H.W., Kim, B.C., Park, E.H., & Lim, C.J. (2004). Differential thioredoxin reductase activity from human normal hepatic and hepatoma cell lines. Yonsei Med. J., 45 (2), 263-272. DOI: 10.3349/ymj.2004.45.2.263.

Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L., & Randall, R.J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 193 (1), 265-275.

Khorsandi, H., Nikpayam, O., Yousefi, R., Parandoosh, M., Hosseinzadeh, N., Saidpour, A., & Ghorbani, A. (2019). Zinc supplementation improves body weight management, inflammatory biomarkers and insulin resistance in individuals with obesity: a randomized, placebo-controlled, double-blind trial. Diabetology & Metabolic Syndrome, 11, 101. DOI: 10.1186/s13098-019-0497-8.

Rios-Lugo, M.J., Madrigal-Arellano, C., Gaytán-Hernández, D., Hernández-Mendoza, H., & Romero-Guzmán, E.T. (2020). Association of serum zinc levels in overweight and obesity. Biol. Trace Elem. Res., 198 (1), 51-57. DOI: 10.1007/s12011-020-02060-8.

Comas, F., & Moreno-Navarrete, J.M. (2021). The impact of H2S on obesity-associated metabolic disturbances. Antioxidants (Basel, Switzerland), 10 (5), 633. DOI: 10.3390/antiox10050633.

Mohan, D., Balasubramanian, E.D., Ravindran, S., & Kurian, G.A. (2017). Renal mitochondria can withstand hypoxic/ischemic injury secondary to renal failure in uremic rats pretreated with sodium thiosulfate. Indian J. Pharmacol., 49 (4), 317-321. DOI:10.4103/ijp.IJP_751_16.

Hsu, C.N., Hou, C.Y., Chang-Chien, G.P., Lin, S., Yang, H.W., & Tain, Y.L. (2022). Sodium thiosulfate improves hypertension in rats with adenine-induced chronic kidney disease. Antioxidants (Basel, Switzerland), 11 (1), 147. doi:10.3390/antiox11010147.

Larghero P., Venè, R., Minghelli, S., Travaini, G., Morini, M., Ferrari, N., … & Benelli, R. (2007). Biological assays and genomic analysis reveal lipoic acid modulation of endothelial cell behavior and gene expression. Carcinogenesis, 28(5), 1008-1020. DOI: 10.1093/carcin/bgl233.

Bilska-Wilkosz, A., Iciek, M., Kowalczyk-Pachel, D., Górny, M., Sokołowska-Jeżewicz, M., & Włodek, L. (2017). Lipoic acid as a possible pharmacological source of hydrogen sulfide/sulfane sulfur. Molecules (Basel, Switzerland), 22 (3), 388. DOI:10.3390/molecules22030388

El Hajjaji, H., Dumoulin, M., Matagne, A., Colau, D., Roos, G., Messens, J., Collet, J.F. (2009). The zinc center influences the redox and thermodynamic properties of Escherichia coli thioredoxin 2. J. Mol. Biol., 386 (1), 60-71. DOI:10.1016/j.jmb.2008.11.046.

Lee, S.R. (2018). Critical role of zinc as either an antioxidant or a prooxidant in cellular systems. Oxid. Med. Cell. Longev., 2018, 9156285. doi:10.1155/2018/9156285.

Saad-Hussein, A., Ibrahim, K., Abdalla, M., El-Mezayen, H. & Osman, N. (2020). Effects of zinc supplementation on oxidant/antioxidant and lipids status of pesticides sprayers. J. Complement. Integr. Med., 17 (1), 20190001. doi:10.1515/jcim-2019-0001

DiNicolantonio, J.J., OKeefe, J.H., & McCarty, M.F. (2017). Boosting endogenous production of vasoprotective hydrogen sulfide via supplementation with taurine and N-acetylcysteine: a novel way to promote cardiovascular health. Open Heart, 4 (1), e000600. DOI: 10.1136/openhrt-2017-000600.

Kim, K.S., Jang, M.J., Fang, S., Yoon, S.G., Kim, I.Y., Seong, J.K., … & Hahm, D.H. (2019). Anti-obesity effect of taurine through inhibition of adipogenesis in white fat tissue but not in brown fat tissue in a high-fat diet-induced obese mouse model. Amino Acids, 51 (2), 245-254. DOI: 10.1007/s00726-018-2659-7.

Namazi, N., Larijani, B., & Azadbakht, L. (2018). Alpha-lipoic acid supplement in obesity treatment: A systematic review and meta-analysis of clinical trials. Clin. Nutr, 37 (2), 419-428. DOI: 10.1016/j.clnu.2017.06.002.