ВПЛИВ МОДУЛЯТОРІВ ОБМІНУ ГІДРОГЕН СУЛЬФІДУ НА РІВНІ ВІСФАТИНУ, АДИПОНЕКТИНУ ТА ЛІПІДНИЙ СПЕКТР СИРОВАТКИ КРОВІ ЩУРІВ ЗА УМОВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОЖИРІННЯ

О. П. Бобецька; Н. В. Заічко

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2023.i4.14362

Автор(и)

О. П. Бобецька ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. М. І. ПИРОГОВА
Н. В. Заічко ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. М. І. ПИРОГОВА

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2023.i4.14362

Ключові слова:

гідроген сульфід, ожиріння, адипокіни, дисліпідемія, модулятори, щури

Анотація

Вступ. Ожиріння є чинником розвитку мультиморбідних станів, серед яких чільне місце посідають хвороби серця та судин. Жирова тканина продукує широкий спектр адипокінів, які мають прозапальну, проатерогенну, адипогенну дію або, навпаки, справляють антиатерогенний та кардіопротекторний ефекти. Значення окремих адипокінів, зокрема вісфатину, в механізмах коморбідності ожиріння є суперечливим. У серці, судинах, периваскулярній та вісцеральній жировій тканині синтезується біорегулятор з кардіопротекторними властивостями – гідроген сульфід (H₂S). Зв’язку між адипокінами та H₂S поки не з’ясовано, і вивчення цього питання є актуальним.

Мета дослідження – встановити вплив модуляторів різних шляхів обміну гідроген сульфіду на рівні вісфатину, адипонектину та ліпідний спектр сироватки крові щурів за експериментального ожиріння.

Методи дослідження. Досліди проведено на 70 білих нелінійних щурах-самцях. Усі етапи експерименту виконано з дотриманням біоетичних норм (Страсбург, 1986; Київ, 2001). Експериментальне ожиріння (ЕО) викликали шляхом застосування висококалорійної дієти (4,33 ккал/г, 39,5 % жирів) упродовж 10 тижнів. Тварини групи контролю отримували стандартну дієту (2,71 ккал/г, 10,8 % жирів). З 8-го по 10-й тиждень щурам п’яти груп з ЕО вводили модулятори обміну Н₂S: пропаргілгліцин (ППГ, 50 мг/кг), NaHS (3 мг/кг), цинк сульфат (124 мг/кг), натрій тіосульфат (300 мг/кг), α-ліпоєву кислоту (100 мг/кг). Визначали індекс маси тіла (ІМТ), індекс ожиріння (ІО), рівні H₂S, вісфатину, адипонектину, ліпідний спектр сироватки крові. Статистичну обробку результатів проводили в пакеті МS Excel та IBM Statistics SPSS 26 for Windows. Достовірність відмінностей оцінювали за U-критерієм Манна – Уїтні при р<0,05.

Результати й обговорення. Станом на 10-й тиждень у щурів, які отримували висококалорійну дієту, зросли ІМТ та ІО (в 1,4–1,6 раза, р<0,001 порівняно з контролем). Соматометричні ознаки ЕО були більш виразними у тварин, які одержували ППГ, і менш виразними у щурів, які отримували NaHS та кофактори обміну Н₂S (α-ліпоєву кислоту, цинк сульфат, натрій тіосульфат). У тварин з ЕО реєстрували підвищення рівня вісфатину, зниження рівнів адипонектину та H₂S у сироватці крові, що корелювало зі зростанням ІМТ, ІО, проатерогенними змінами ліпідного профілю. Пропаргілгліцин поглиблював виразність дисадипокінемії і дисліпідемії у щурів з ЕО, тоді як NaHS та кофактори обміну H₂S викликали зниження рівня вісфатину, підвищення рівня адипонектину, зменшували ознаки дисліпідемії. Найбільший коригувальний ефект справляли α-ліпоєва кислота і цинк сульфат, менш значні зміни спричиняв натрій тіосульфат. За ЕО рівень H₂S обернено корелював з рівнем вісфатину, прямо – з рівнем адипонектину (r=-0,67 та 0,65, р<0,001).

Висновки. Гідроген сульфід залучений до регуляції рівня адипокінів у крові за умов ожиріння. Підвищення рівня ендогенного H₂S асоціюється зі зменшенням ознак дисадипокінемії та дисліпідемії, вісцерального ожиріння, натомість інгібування синтезу H₂S поглиблює вказані метаболічні розлади і посилює адипогенез. За умов ожиріння найкращий коригувальний ефект щодо H₂S та адипокінів забезпечують α-ліпоєва кислота і цинк сульфат.

Посилання

Ansari, S., Haboubi, H., & Haboubi, N. (2020). Adult obesity complications: challenges and clinical impact. Therapeutic advances in endocrinology and metabolism, 11, 1-14, doi:10.1177/2042018820934955 DOI: https://doi.org/10.1177/2042018820934955

Dramé, M., & Godaert, L. (2023). The obesity paradox and mortality in older adults: a systematic review. Nutr., 15(7), 17-80. doi:10.3390/nu15071780 DOI: https://doi.org/10.3390/nu15071780

Sørensen, T.I.A., Martinez, A.R., & Jørgensen, T.S.H. (2022) Epidemiology of obesity. Handb Exp Pharmacol., 274, 3-27. doi: 10.1007/164_2022_581. DOI: https://doi.org/10.1007/164_2022_581

Farkhondeh, T., Llorens, S., Pourbagher-Shahri, A.M., Ashrafizadeh, M., Talebi, M., Shakibae, I.M., … & Samarghandian, S. (2020). An overview of the role of adipokines in cardiometabolic diseases. Molecules, 25(21), 5218. doi:10.3390/molecules25215218. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25215218

Mechanick, J.I., Farkouh, M.E., Newman, J.D., & Garvey, W.T. (2020). Cardiometabolic-based chronic disease, adiposity and dysglycemia drivers. Journal of the American College of Cardiology, 75(5), 525-538. doi:10.1016/j.jacc.2019.11.044 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jacc.2019.11.044

Erten, M. (2021). Visfatin as a promising marker of cardiometabolic risk. Acta Cardiol Sin., 37(5), 464-472. doi:10.6515/ACS.202109_37(5).20210323B.

Luo, J., He, Z., Li, Q., Lv, M., Cai, Y., Ke, W., Niu, X., & Zhang, Z. (2023). Adipokines in atherosclerosis: unraveling complex roles. Front Cardiovasc Med., 10, 1235953. doi:10.3389/fcvm.2023.1235953 DOI: https://doi.org/10.3389/fcvm.2023.1235953

Dakroub, A., Nasser, S., Younis, N., Bhagani, H., Al-Dhaheri, Y., Pintus, G.,…& Eid, A.H. (2020). Visfatin: a possible role in cardiovasculo-metabolic disorders. Cells, 9(11), 24-44. doi:10.3390/cells9112444 DOI: https://doi.org/10.3390/cells9112444

Wang, P., Xu, T.Y., Guan, Y.F., Su, D.F., Fan, G.R., & Miao, C.Y. (2009) Perivascular adipose tissue-derived visfatin is a vascular smooth muscle cell growth factor: role of nicotinamide mononucleotide. Cardiovasc Res., 81(2), 370-380. doi:10.1093/cvr/cvn288. DOI: https://doi.org/10.1093/cvr/cvn288

Chang, L., Yang, R., Wang, M., Liu, J., Wang, Y., Zhang, H.,…& Li, Y.(2012). Angiotensin II type-1 receptor-JAK/STAT pathway mediates the induction of visfatin in angiotensin II-induced cardiomyocyte hypertrophy. Am. J. Med. Sci., 343(3), 220-226. doi:10.1097/MAJ. 0b013e31822993ff DOI: https://doi.org/10.1097/MAJ.0b013e31822993ff

Yamawaki, H., Hara, N., Okada, M., & Hara, Y. (2009) Visfatin causes endothelium-dependent relaxation in isolated blood vessels. Biochem. Biophys. Res. Commun., 383, 503-508. doi:10.1016/j.bbrc.2009.04.074 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2009.04.074

Akcabag, E., Bayram, Z., Kucukcetin, I.O., Uzun, G., Ozdem, S., & Ozdem, S. S. (2021). Functional effects of visfatin in isolated rat mesenteric small resistance arteries. European Journal of Pharmacology, 908, 174333. doi:10.1016/j.ejphar.2021.174333 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2021.174333

Kolluru, G.K., Shackelford, R.E., Shen, X., Dominic, P.& Kevil, C.G. (2023). Sulfide regulation of cardiovascular function in health and disease. Nat Rev Cardiol., 20, 109-125. doi:10.1038/s41569-022-00741-6 DOI: https://doi.org/10.1038/s41569-022-00741-6

Kang, S.C., Sohn, E.H., Lee, S.R. (2020). Hydrogen sulfide as a potential alternative for the treatment of myocardial fibrosis. Oxid Med Cell Longev., 2020, 4105382. doi:10.1155/2020/4105382 DOI: https://doi.org/10.1155/2020/4105382

Yang, G., Ju, Y., Fu, M., Zhang, Y., Pei, Y.…& Racine, M., (2018). Cystathionine gamma-lyase/hydrogen sulfide system is essential for adipogenesis and fat mass accumulation in mice. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1863(2), 165-176. doi:10.1016/j.bbalip.2017.11.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2017.11.008

Comas, F., & Moreno-Navarrete, J.M. (2021). The impact of H2S on obesity-associated metabolic disturbances. Antioxidants (Basel)., 10(5), 633. doi:10. 3390/antiox10050633 DOI: https://doi.org/10.3390/antiox10050633

Blazhchenko V.V., Zaichko, N.V. (2022). [The effect of zinc sulfate, sodium thiosulfate, lipoic acid, taurine on the expression of enzymes of hydrogen sulfide synthesis, mediators of inflammation, fibrogenesis in the kidneys of rats with diet-induced obesity]. Bulletin of Problems in Biology and Medicine, 1 (2), 114-125. [in Ukrainian]. doi:10.29254/2077–4214–2022–2–1–164-114-125 DOI: https://doi.org/10.29254/2077-4214-2022-2-1-164-114-125

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. Laboratory Animals, 41 (1), 111-119. doi:10.1258/002367707779399518 DOI: https://doi.org/10.1258/002367707779399518

Anyanwu, A. (2013). Impact of Anthocleista vogelii root bark ethanolic extract on weight reduction in high carbohydrate diet induced obesity in male wistar rats. African Journal Of Biochemistry Research, 7 (11), 225-232. doi:10.5897/ajbr2013.0733 DOI: https://doi.org/10.5897/AJBR2013.0733

Zhu, Y.Z., Wang, Z.J., Ho, P., Loke, Y.Y., Zhu, Y.C., Huang, S.H. …& Moore, P.K. (2007). Hydrogen sulfide and its possible roles in myocardial ischemia in experimental rats. J. Appl. Physiol., 102 (1), 261-268. doi:10.1152/japplphysiol.00096.2006 DOI: https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00096.2006

Moon, H.U., Ha, K.H., Han, S.J., Kim, H.J., & Kim, D.J. (2018) The association of adiponectin and visceral fat with insulin resistance and β-cell dysfunction. J. Korean Med. Sci., 34 (1), e7. doi:10.3346/jkms.2019. 34.e7 DOI: https://doi.org/10.3346/jkms.2019.34.e7

Zheng, L.Y., Xu, X., Wan, R.H., Xia, S., Lu, J., & Huang, Q. (2019) Association between serum visfatin levels and atherosclerotic plaque in patients with type 2 diabetes. Diabetol. Metab. Syndr., 11, 60. doi:10.1186/s13098-019-0455-5. DOI: https://doi.org/10.1186/s13098-019-0455-5

Rajh Hamza Al-Kraity, W., & Jawad, M.M. (2019). Assessment of visfatin level in patients with coronary heart disease. Journal of Physics: Conference Series, 1294(6), 062033. doi:10.1088/1742-6596/ 1294/6/062033 DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1294/6/062033

Hafiane, A., & Daskalopoulou, S.S. (2020) Adiponectin's mechanisms in high-density lipoprotein biogenesis and cholesterol efflux. Metabolism., 113, 154393. doi:10.1016/j.metabol.2020.154393. DOI: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2020.154393

Gasbarrino, K., Hafiane, A., Gianopoulos, I., Zheng, H., Mantzoros, C.S., Daskalopoulou, & S.S. (2023) Relationship between circulating adipokines and cholesterol efflux in subjects with severe carotid atherosclerosis. Metabolism, 140, 155381. doi:10.1016/j.metabol.2022.155381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.metabol.2022.155381

Asghari, S., Hosseinzadeh-Attar, M.J., Alipoor, E., Sehat, M., & Mohajeri-Tehrani, M.R. (2019) Effects of zinc supplementation on serum adiponectin concentration and glycemic control in patients with type 2 diabetes. J Trace Elem. Med. Biol.,55, 20-25. doi:10.1016/j.jtemb.2019.05.007. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2019.05.007

Haghighatdoost, F., Gholami, A., & Hariri, M. (2020) Alpha-lipoic acid effect on leptin and adiponectin concentrations: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Eur. J. Clin. Pharmacol., 76(5), 649-657. doi:10.1007/s00228-020-02844-w. DOI: https://doi.org/10.1007/s00228-020-02844-w

Chen, N.X., O'Neill, K., Akl, N.K., & Moe, S.M. (2014) Adipocyte induced arterial calcification is prevented with sodium thiosulfate. Biochem Biophys Res Commun., 449(1), 151-156. doi:10.1016/j.bbrc.2014.05.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.05.005

Qiu, X., Liu, K., Xiao, L., Jin, S., Dong, J., Teng, X., … & Wu Y. (2018) Alpha-lipoic acid regulates the autophagy of vascular smooth muscle cells in diabetes by elevating hydrogen sulfide level. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis., 1864(11), 3723-3738. doi:10.1016/j.bbadis.2018.09.005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2018.09.005

Sen, U., Vacek, T.P., Hughes, W.M., Kumar, M., Moshal, K.S., Tyagi, N., …&Tyagi, S.C. (2008) Cardioprotective role of sodium thiosulfate on chronic heart failure by modulating endogenous H2S generation. Pharmacology, 82(3), 201-213. doi:10.1159/000156486. DOI: https://doi.org/10.1159/000156486

Morton, N.M., Beltram, J., Carter, R.N., Michailidou, Z., Gorjanc, G., McFadden C., … & Horvat S. (2016) Genetic identification of thiosulfate sulfurtransferase as an adipocyte-expressed antidiabetic target in mice selected for leanness. Nat. Med., 22(7), 771-779. doi:10.1038/nm.4115. DOI: https://doi.org/10.1038/nm.4115

Kruithof, P.D., Lunev, S., Aguilar Lozano, S.P., de Assis Batista, F., Al-Dahmani, Z.M., Joles, J.A., … & van Goor H. (2020) Unraveling the role of thiosulfate sulfurtransferase in metabolic diseases. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis., 1866(6), 165716. doi:10.1016/j.bbadis.2020.165716. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2020.165716