ВПЛИВ МОДУЛЯТОРІВ ОБМІНУ ГІДРОГЕН СУЛЬФІДУ НА БІОХІМІЧНІ МЕХАНІЗМИ УРАЖЕННЯ МІОКАРДА ЗА АЛКОГОЛЬНОЇ КАРДІОМІОПАТІЇ
DOI:
https://doi.org/10.11603/1811-2471.2024.v.i4.14970Ключові слова:
алкогольна кардіоміопатія, пропаргілгліцин, гідроген сульфід, серце, запалення, апоптоз, ендотеліальна дисфункція, оксидативний стрес, кардіоцитоліз, фармакокорекція, щуриАнотація
РЕЗЮМЕ. Алкогольна кардіоміопатія є актуальною медико-соціальною проблемою через високу поширеність, частий розвиток ускладнень та велику смертність. На сьогодні залишається відкритим питання патогенезу алкогольного ураження серця, що значною мірою стримує розробку ефективних засобів фармакокорекції.
Мета – оцінити вплив модуляторів обміну гідроген сульфіду (натрій гідрогенсульфіду та пропаргілгліцину) на основні патогенетичні ланки ураження міокарда за експериментальної алкогольної кардіоміопатії.
Матеріал і методи. Експериментальні дослідження проведені на 65 білих нелінійних щурах-самцях. Відповідно до мети дослідження усі тварини були поділені на чотири групи (по 15–20 щурів у кожній): 1-ша група – контрольна; 2-га група – тварини, яким моделювали алкогольну кардіоміопатію шляхом інтрагастрального введення 20 % водного розчину етанолу (в дозі 8 г/кг/добу) протягом 90 діб; 3 та 4 групи – щури, яким після припинення алкоголізації протягом двох тижнів інтраперитонеально вводили відповідно донор H2S (NaHS – 3 мг/кг/добу) та пропаргілгліцин (50 мг/кг/добу). У сироватці крові визначали активність ферментів креатинфосфокінази (КФК) та аспартатамінотрансферази (АСТ). У пост’ядерному супернатанті гомогенату серця оцінювали вміст каспази-3, TNF-α, малонового діальдегіду (МДА), карбонільних груп білків (КГ), активності ендотеліальної та індуцибельної ізоформ NO-синтази (NOS), а також параметри метаболізму H2S: рівень H2S, активності ферментів цистатіонін-γ-ліази (ЦГЛ), цистеїнамінотрансферази, супряженої з 3-меркаптопіруватсульфуртрансферазою (ЦАТ/3-МСТ) та швидкість утилізації H2S.
Результати. Застосування NaHS та пропаргілгліцину має різновекторний вплив на патохімічні процеси в серці за алкогольної кардіоміопатії. Введення NaHS за алкогольної кардіоміопатії супроводжується вірогідним зменшенням пертурбацій метаболізму H2S у серці (вірогідно зростає рівень H2S, активності ЦГЛ, ЦАТ/3-МСТ на 20–31,1 % та достовірно зменшується швидкість утилізації H2S на 37,0 %), зниженням у серці активності запалення, апоптозу, оксидативного стресу та цитолізу (достовірно зменшуються рівні TNF-α, каспази-3, МДА, КГ та сироваткові активності КФК і АСТ на 20,3 – 59,8 %, р<0,05) та зменшенням дисбалансу в системі ізоформ NOS (вірогідно зменшується активність іNOS на 26,1 % та зростає активність еNOS на 36,4 %, р<0,05), порівняно з нелікованими тваринами. В той же час, застосування пропаргілгліцину збільшувало масштабність патохімічних порушень у серці дослідних щурів, індукованих тривалою алкоголізацією.
Висновки. Застосування донора гідроген сульфіду NaHS за алкогольної кардіоміопатії нормалізує обмін H2S у міокарді та супроводжується протизапальним, антиапоптотичним, антиоксидантним, цитопротекторним та ендотеліотропним ефектами в серці щурів. Натомість введення інгібітора синтезу H2S спричиняло протилежні зміни.
Посилання
World Health Organization. (2018). Global Status Report on Alcohol and Health. World Health Organization; Geneva, Switzerland.
GBD 2016 Alcohol Collaborators. (2018). Alcohol use and burden for 195 countries and territories, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet, 392, 1015-1035. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(18)31310-2
Manthey, J., Shield, K.D., Rylett, M., Hasan, O.S.M., Probst, C. & Rehm, J. (2019). Global alcohol exposure between 1990 and 2017 and forecasts until 2030: a modelling study. Lancet., 393, 2493-2502. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(18)32744-2
National Institutes of Health (n.d.). Covid-19 Research. Retrieved from: https://covid19.nih.gov/news-and-stories/risky-drinking-alcohol-use-epidemic-inside-covid-19-pandemic. Accessed March 9, 2024.
Dguzeh, U., Haddad, N.C., Smith, K.T.S., Johnson, J.O., Doye, A.A., Gwathmey, J.K. & Haddad, G.H. (2018). Alcoholism: A Multi-Systemic Cellular Insult to Organs. Int. J. Environ. Res. Public Health., 15. DOI: 10.3390/ijerph15061083. DOI: https://doi.org/10.20944/preprints201802.0120.v1
Huang, Y., Li, Y., Zheng,, S., Yang X., Wang, T. & Zeng, J. (2017). Moderate alcohol consumption and atherosclerosis: Meta-analysis of effects on lipids and inflammation. Wien Klin. Wochenschr., 129, 835-843. DOI: 10.1007/s00508-017-1235-6. DOI: https://doi.org/10.1007/s00508-017-1235-6
Puddey, I.B., Mori, T.A., Barden, A.E. & Beilin, L.J. (2019). Alcohol and Hypertension-New Insights and Lingering Controversies. Curr. Hypertens. Rep. DOI: 10.1007/s11906-019-0984-1. DOI: https://doi.org/10.1007/s11906-019-0984-1
Day, E. & Rudd, J.H.F. (2019). Alcohol use disorders and the heart. Addiction, 114, 1670-1678. DOI: 10.1111/add.14703. DOI: https://doi.org/10.1111/add.14703
Griswold, M.G., Fullman, N., Hawley, C., Arian, N., Zimsen, S.R.M. & Tymeson, H.D. (2018). Alcohol use and burden for 195 countries and territories, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet, 392, 1015-1035. DOI: 10.1016/S0140-6736(18) 31310-2.
Figueredo, V.M. & Patel, A. (2023). Detrimental Effects of Alcohol on the Heart: Hypertension and Cardiomyopathy. Rev Cardiovasc Med., 24(10). DOI: 10.31083/j.rcm2410292. DOI: https://doi.org/10.31083/j.rcm2410292
Liu, R., Sun, F., Armand, L.C., Wu, R. & Xu, C. (2021). Chronic Ethanol Exposure Induces Deleterious Changes in Cardiomyocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells. Stem Cell Rev Rep., 17(6), 2314-2331. DOI: 10.1007/s12015-021-10267-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s12015-021-10267-y
Casin, K.M. & Calvert, J.W. (2021). Harnessing the Benefits of Endogenous Hydrogen Sulfide to Reduce Cardiovascular Disease. Antioxidants (Basel), 10(3). DOI: 10. 3390/antiox10030383. DOI: https://doi.org/10.3390/antiox10030383
Lieber, C.S. (1992). Medical and Nutritional Complications of Alcoholism: Mechanisms and Management. New York: Springer, 677 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-3320-7
Hashmi, S.F., Rathore, H.A., Sattar, M.A., Johns, E.J., Gan, C.Y., Chia, T.Y., & Ahmad, A. (2021). Hydrogen Sulphide Treatment Prevents Renal Ischemia-Reperfusion Injury by Inhibiting the Expression of ICAM-1 and NF-kB Concentration in Normotensive and Hypertensive Rats. Biomolecules, 11(10). DOI: 10.3390/biom11101549. DOI: https://doi.org/10.3390/biom11101549
Wiliński, B., Wiliński, J., Somogyi, E., Piotrowska, J. & Góralska M. (2011). Amlodipine affects endogenous hydrogen sulfide tissue concentrations in different mouse organs. Folia Med Cracov, 51(1-4), 29-35. https://core.ac.uk/download/pdf/322849008.pdf
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].
Zaichko, N.V., Olkhovskyi, O.S., Yurchenko, P.O., Melnyk, A.V., & Shtatko, O.I. (2014). Sposib vyznachennya utylizatsiyi sirkovodnyu v orhanakh tvaryn (Patenty Ukrayiny na korysnu model' № 87884) [Method for determination of utilization of hydrogen sulfide in animal organs (Patents of Ukraine for utility models № 87884)]. State intellectual property service of Ukraine https://base.uipv.org/searchINV/search.php?action=viewdetails&IdClaim=197439[in Ukrainian]
Lowry, O.H., Rosebrough, N.J., Farr, A.L., & Randall, R.J. (1951). Protein measurement with the Folin phenol reagent. The Journal of biological chemistry, 193(1), 265-275. DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6
Mihara, M. & Uchiyama, M. (1978). Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Anal Biochem., 86(1), 271-278. DOI: https://doi.org/10.1016/0003-2697(78)90342-1
Shevchuk, S.V., Pentiuk, O.O., Musin, R.A. & Zaichko, N.V. (2003). Sposib vyznachennya karbonil'nykh rechovyn u bilkakh syrovatky krovi (Patenty Ukrayiny na korysnu model' № 58110 A) [Method for assaying carbonyl substances in blood serum proteins (Patents of Ukraine for utility models № 58110 A)]. State intellectual property service of Ukraine [in Ukrainian].
Gula, N.M., Kosiakova, G.V. & Berdyschev, A.G. (2007). The effects of N-stearoylethanolamine on the NO-synthase way of NO generation in the aorta and heart of streptozotocin induced diabetic rats. Ukrainian Biochemical Journal, 79(5), 153-158 [in Ukrainian].
Liang, B., Xiao, T., Long, J., Liu, M., Li, Z., Liu, S., & Yang, J. (2017). Hydrogen sulfide alleviates myocardial fibrosis in mice with alcoholic cardiomyopathy by downregulating autophagy. Int J Mol Med., 40(6), 1781-1791. DOI: 10.3892/ijmm.2017.3191. DOI: https://doi.org/10.3892/ijmm.2017.3191
Wang, Y.Z., Ngowi, E.E., Wang, D., Qi, H.W., Jing, M.R., Zhang, Y.X., … & Wu, D.D. (2021). The Potential of Hydrogen Sulfide Donors in Treating Cardiovascular Diseases. Int J Mol Sci., 22(4). DOI: 10.3390/ijms22042194. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms22042194
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(2), 109-125. DOI: 10.1038/s41569-022-00741-6. DOI: https://doi.org/10.1038/s41569-022-00741-6
Yang, H., Mao, Y., Tan, B., Luo, S. & Zhu, Y. (2015). The protective effects of endogenous hydrogen sulfide modulator, S-propargyl-cysteine, on high glucose-induced apoptosis in cardiomyocytes: A novel mechanism mediated by the activation of Nrf2. Eur. J. Pharmacol., 761, 135-143. DOI: 10.1016/j.ejphar.2015.05.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2015.05.001
