КАРДІОПРОТЕКТОРНИЙ ЕФЕКТ МОДУЛЯЦІЇ СИНТЕЗУ H2S І ГЛУТАТІОНУ ПРИ ІШЕМІЇ-РЕПЕРФУЗІЇ ОБУМОВЛЕНИЙ ПРИГНІЧЕННЯМ ВІДКРИТТЯ МІТОХОНДРІАЛЬНИХ ПОР ТРАНЗИТОРНОЇ ПРОНИКНОСТІ
Анотація
Cірководень (H2S) був класифікований як третій газоподібний посередник, що виробляється ферментами: двома цитозольними – цистеїн-γ-ліазою і цистатіон-β-синтазою та одним мітохондріальним – меркаптопіруват-сульфур-трансферазою. Було показано, що H2S захищає від ішемічно-реперфузійного (I/R) пошкодження серця в широкому діапазоні застосовуваних доз екзогенних донорів H2S. Пошкодження клітин за умов ішемії-реперфузії спричиняється великими дозами АФК, що в основному виробляються мітохондріями. Вибухоподібне збільшення концентрації АФК в цитозолі асоційоване з масовим відкриттям мітохондріальних пор транзиторної проникності (MPT) та з виділенням із мітохондрій суміші речовин, названої мітохондріальним фактором. Усе це сприяє розвитку I/R порушення функції серця. Такому розвиткові подій можна запобігти за допомогою фармакологічного гальмування відкриття MPT пор. Нами показано, що мітохондрільний фактор можна визначити у відтікаючих від тканин розчинах спектрофотометричним методом на довжині хвиль 245-250 нм. Одним із найпотужніших антиоксидантів у тканинах, який бере участь у забезпеченні окисно-відновного балансу, є трипептид глутатіон. Він синтезується в клітинах у результаті двох АТФ-залежних реакцій. Глутатіон і H2S мають спільного попередника – амінокислоту L-цистеїн. У цьому дослідженні ми використовували модель ретроградної перфузії коронарних судин сердець щурів, ізольованих за методом Ланґендорфа, щоб дослідити вплив модуляції синтезу H2S і глутатіону на відкривання MPT пор в умовах ішемії-реперфузії. Вимірювали скоротливу активність міокарда, оцінювали метаболізм кисню та відкривання MPT пор in situ. Щурам внутрішньоочеревинно вводили D,L-пропаргілгліцин (11,3 мг/кг), інгібітор цистатіонін γ-ліази, L-цистеїн (121 мг/кг) та бутіонін-сульфоксимін (BSO, 22,2 мг/кг) – інгібітор синтезу глутатіону. Ми показали, що сумісне введення D,L-пропаргілгліцину та L-цистеїну здійснювало кардіопротекторний ефект і зменшувало оптичну щільність розчинів, що відтікали від ішемізованого серця. Попереднє введення BSO скасовувало кардіопротекторну дію комбінації PAG+L-цистеїну. Таким чином, ми показали, що PAG+L-цистеїн має кардіопротекторний ефект, який опосередковується інгібуванням відкриття MPT пор.
Ключові слова
Повний текст:
PDF (English)Посилання
Anderson M. F., Nilsson M., Sims N. R. Glutathione monoethylester prevents mitochondrial glutathione depletion during focal cerebral ischemia // Neurochem. Int. 2004. Vol. 44. N 3. P. 153-159. https://doi.org/10.1016/S0197-0186(03)00133-5
Bian J.-S., Yong Q. C., Pan T.-T. et al. Role of Hydrogen Sulfide in the Cardioprotection Caused by Ischemic Preconditioning in the Rat Heart and Cardiac Myocytes // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2006. Vol. 316. N 2. P. 670-678. https://doi.org/10.1124/jpet.105.092023
Bliksøen M., Kaljusto M.-L., Vaage J., Stensløkken K.-O. Effects of hydrogen sulphide on ischaemia-reperfusion injury and ischaemic preconditioning in the isolated, perfused rat heart // Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2008. Vol. 34. N 2. P. 344-349. https://doi.org/10.1016/j.ejcts.2008.03.017
Curello S., Ceconi C., Bigoli C. et al. Changes in the cardiac glutathione status after ischemia and reperfusion // Experientia. 1985. Vol. 41. N 1. P. 42-43. https://doi.org/10.1007/BF02005863
Di Lisa F., Menabò R., Canton M. et al. Opening of the mitochondrial permeability transition pore causes depletion of mitochondrial and cytosolic NAD+ and is a causative event in the death of myocytes in postischemic reperfusion of the heart // J. Biol. Chem. 2001. Vol. 276. N 4. P. 2571-2575. https://doi.org/10.1074/jbc.M006825200
Elrod J. W., Calvert J. W., Morrison J. et al. Hydrogen sulfide attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury by preservation of mitochondrial function // Proc. Natl. Acad. Sci. 2007. Vol. 104. N 39. P. 15560-5. https://doi.org/10.1073/pnas.0705891104
Ferrari R., Ceconi C., Curello S. et al. Oxygen-mediated myocardial damage during ischameia and reperfusion: Role of the cellular defences against oxygen toxicity // J. Mol. Cell. Cardiol. 1985. Vol. 17. N 10. P. 937-45. https://doi.org/10.1016/S0022-2828(85)80074-2
Halestrap A. P. A pore way to die: the role of mitochondria in reperfusion injury and cardioprotection // Biochem. Soc. Trans. 2010. Vol. 38. N 4. P. 841-60. https://doi.org/10.1042/BST0380841
Halestrap A. P., Pasdois P. The role of the mitochondrial permeability transition pore in heart disease. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) // Bioenergetics. 2009. Vol. 1787. N 11. P. 1402-15. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2008.12.017
Hoshovs'ka I. V., Shymans'ka T. V., Rudyk O. V. et al. Mitochondria permeability transition as a target for ischemic preconditioning // Fiziol Zh. 2011. Vol. 57. N 4. P. 34-45. https://doi.org/10.15407/fz57.04.034
Ji Y., Pang Q., Xu G. et al. Exogenous hydrogen sulfide postconditioning protects isolated rat hearts against ischemia-reperfusion injury // Eur. J. Pharmacol. 2008. Vol. 587. N 1-3. P. 1-7. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2008.03.044
Johansen D., Ytrehus K., Baxter G. F. Exogenous hydrogen sulfide (H2S) protects against regional myocardial ischemia-reperfusion injury // Basic Research in Cardiology. 2006. Vol. 101. N 1. P. 53-60. https://doi.org/10.1007/s00395-005-0569-9
Köhn С., Dubrovska G., Huang Yu, Gollasch M. Hydrogen sulfide: potent regulator of vascular tone and stimulator of angiogenesis // Int. J. Biomed. Sci. 2012. N 2. Р. 81-86.
Li L., Rossoni G., Sparatore A. et al. Anti-inflammatory and gastrointestinal effects of a novel diclofenac derivative // Free Radic. Biol. Med. 2007. Vol. 42. N 5. P. 706-19. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2006.12.011
Marí M., Morales A., Colell A. et al. Mitochondrial Glutathione, a Key Survival Antioxidant // Antioxid Redox Sign. 2009. Vol. 11. N 11. P. 2685-700. https://doi.org/10.1089/ars.2009.2695
Minamishima S., Bougaki M., Sips P. Y. et al. Hydrogen Sulfide Improves Survival After Cardiac Arrest and Cardiopulmonary Resuscitation via a Nitric Oxide Synthase 3-Dependent Mechanism in Mice // Circulation. 2009. Vol. 120. N 10. P. 888-96. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.108.833491
Nadtochiy S. M., Nauduri D., Shimanskaya T. V. et al. Purine release: a protective signaling mechanism of the mitochondrial permeability transition pore in ischemia // Fiziol Zh. 2008. Vol. 54. N 6. P. 5-14.
Neely J. R., Liebermeister H., Battersby E. J., Morgan H. E. Effect of pressure development on oxygen consumption by isolated rat heart // Am. J. Physiol. 1967. Vol. 212. N 4. P. 804-14. https://doi.org/10.1152/ajplegacy.1967.212.4.804
Ozer M. K., Parlakpinar H., Cigremis Y. et al. Ischemia-reperfusion leads to depletion of glutathione content and augmentation of malondialdehyde production in the rat heart from overproduction of oxidants: Can caffeic acid phenethyl ester (CAPE) protect the heart? // Mol. Cell. Biochem. 2005. Vol. 273. N 1-2. P. 169-75. https://doi.org/10.1007/s11010-005-0551-8
Polhemus D. J., Kondo K., Bhushan S. et al. Hydrogen Sulfide Attenuates Cardiac Dysfunction After Heart Failure Via Induction of Angiogenesis // Circulation: Heart Failure. 2013. Vol. 6. N 5. P. 1077-86. https://doi.org/10.1161/CIRCHEARTFAILURE.113.000299
Sagach V., Shimanskaya T., Nadtochiy S., Dobrovolsky F. Factor, released under the heart reperfusion, may be the marker of the opening the mitochondrial permeability transition pore (MPTP) // J. Mol. Cell Cardiol. 2006. N 40. P. 967-967. https://doi.org/10.1016/j.yjmcc.2006.03.143
Sagach V., Shimanskaya T., Goshovska Y., Fedichkina R. Effects of Stimulation and Blockade of Endogenous Hydrogen Sulfide Synthesis in Myocardial Ischemia-Reperfusion // International Journal of Physiology and Pathophysiology. 2014. N 5. P. 221-30. https://doi.org/10.1615/IntJPhysPathophys.v5.i3.50
Sahach V. F., Shimans'ka T. V., Nadtochiĭ S. M. Protection of the heart from reperfusion injury and ineffective oxygen using inhibitors of the mitochondrial permeability transitional pore // Fiziol Zh. 2002. Vol. 48. N 6. P. 3-10.
Sahach V. F., Vavilova H. L., Rudyk O. V. et al. Inhibition of mitochondrial permeability transition pore is one of the mechanisms of cardioprotective effect of coenzyme Q10 // Fiziol Zh. 2007. Vol. 53. N 4. P. 35-42.
Shibuya N., Tanaka M., Yoshida M. et al. 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase Produces Hydrogen Sulfide and Bound Sulfane Sulfur in the Brain // Antioxid Redox Sign. 2009. Vol. 11. N 4. P. 703-14. https://doi.org/10.1089/ars.2008.2253
Shimanskaia T. V., Strutinskaia N. A., Vavilova G. L. et al. Cyclosporin A-sensitive mitochondrial pore as a target of cardioprotective action of hydrogen sulfide donor // Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova. 2013. Vol. 99. N 2. P. 261-72.
Shymans'ka T., Hoshovs'ka I., Semenikhina O., Sahach V. Effect of hydrogen sulfide on isolated rat heart reaction under volume load and ischemia-reperfusion // Fiziol. Zh. 2012. Vol. 58. N 6. P. 57-66. https://doi.org/10.15407/fz58.06.057
Simon F., Giudici R., Duy C. N. et al. Hemodynamic and metabolic effects of H2S during porcine ischemia/reperfusion injury // Shock. 2008. Vol. 30. N 4. P. 359-64. https://doi.org/10.1097/SHK.0b013e3181674185
Singh A., Lee K. J., Lee C. Y. et al. Relation between myocardial glutathione content and extent of ischemia-reperfusion injury // Circulation. 1989. Vol. 80. N 6. P. 1795-804. https://doi.org/10.1161/01.CIR.80.6.1795
Sivarajah A., McDonald M. C., Thiemermann C. The production of H2S limits myocardial ischemia and reperfusion injury and contributes to the cardioprotective effects or preconditioning with endotoxin, but not ischemia in the rat // Shock. 2006. Vol. 26. N 2. P. 154-61. https://doi.org/10.1097/01.shk.0000225722.56681.64
Szabo C. Hydrogen sulfide, an enhancer of vascular nitric oxide signaling: mechanisms and implications // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2017. Vol. 312. N 1. P. 3-15. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00282.2016
Wang R. Two's company, three's a crowd: can H2S be the third endogenous gaseous transmitter? // The FASEB Journal. 2002. Vol. 16. N 13. P. 1792-8. https://doi.org/10.1096/fj.02-0211hyp
Wang W., Fang H., Groom L. et al. Superoxide Flashes in Single Mitochondria // Cell. 2008. Vol. 134. № 2. P. 279-90. https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.06.017
Whiteman M., Armstrong J.S., Chu S. H. et al. The novel neuromodulator hydrogen sulfide: an endogenous peroxynitrite «scavenger»? // J. Neurochem. 2004. Vol. 90. N 3. P. 765-8. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2004.02617.x
Yang G., Wu L., Jiang B. et al. H2S as a Physiologic Vasorelaxant: Hypertension in Mice with Deletion of Cystathionine-Lyase // Science. 2008. Vol. 322. № 5901. P. 587-90. https://doi.org/10.1126/science.1162667
Yao L.-L., Huang X.-W., Wang Y.-G. et al. Hydrogen sulfide protects cardiomyocytes from hypoxia/reoxygenation-induced apoptosis by preventing GSK-3β-dependent opening of mPTP // Am. J. Physiol-Heart and Circ. Physiol. 2010. Vol. 298. N 5. H1310-9. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00339.2009
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2020.83.09
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
