ВПЛИВ АМІАКУ І ГЛУТАМІНУ НА ДИХАННЯ МІТОХОНДРІЙ АЦИНАРНИХ КЛІТИН ПІДШЛУНКОВОЇ ЗАЛОЗИ ЩУРІВ

A. Zub, O.V. Manko, B.O. Manko

Анотація


За катаболізму глутаміну утворюється аміак, який може бути токсичним для клітин. За печінкової енцефалопатії у мітохондріях нейронів аміак спричиняє утворення вільних радикалів, розкриття мітохондріальної пори транзієнтної проникності, порушення окисного фосфорилювання та набряк. Досі невідомо, чи за утилізації глутаміну в мітохондріях ацинарних клітин підшлункової залози утворюються токсичні концентрації аміаку. Досліди виконували на щурах самцях лінії Вістар масою 250–300 г. Панкреатичні ацинуси ізолювали з використанням колагенази. Клітини інкубували упродовж 30 хв з глюкозою (10 ммоль/л) у контролі й додатково вносили NH4Cl (5 ммоль/л) або глутамін (2 ммоль/л) – у досліді. Для стимуляції секреції використовували ацетилхолін (10 мкмоль/л) чи холецистокінін (0,1 нмоль/л). Дихання ізольованих панкреатичних ацинусів щурів вимірювали за допомогою електрода Кларка. Mаксимальну швидкість дихання стимулювали додаванням у FCCP. Статистичну вірогідність (P) різниці між середніми арифметичними оцінювали парним t-тестом або двофакторним дисперсійним аналізом із повторами та post-hoc тестом Холм-Бонферроні. Секретагоги ацетилхолін і холецистокінін не впливали на базальну та FCCP-стимульовану швидкістю дихання. Базальна швидкість дихання ацинарних клітин підшлункової залози за впливу NH4Cl знизилася порівняно з базальною швидкістю дихання за окиснення глюкози, причому це зниження спостерігалось як у стані спокою, так і за дії секретагогів. Глутамін не впливав на базальну швидкість дихання. За окиснення глутаміну максимальна швидкість дихання зросла порівняно з контролем, незалежно від впливу ацетилхоліну чи холецистокініну. NH4Cl знижував максимальну швидкість FCCP-стимульованого дихання як у спокої, так і за стимуляції секретагогами порівняно з контролем за окиснення глюкози. Отже, NH4Сl негативно вливає на дихання мітохондрій незалежно від стимуляції ацетилхоліном або холецистокініном. Токсична кількість аміаку, необхідна для пригнічення дихання мітохондрій, очевидно, не утворюється через окиснення глутаміну навіть за стимулювання ацинарних клітин секретагогами.


Ключові слова


панкреатичні ацинуси; аміак; глутамін; ацетилхолін; холецистокінін; дихання; мітохондрії

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Білонога O. O., Манько Б. O., Манько В. В. Вплив ацетилхоліну та холецистокініну на адаптаційну здатність мітохондрій ацинарних клітин підшлункової залози // Фізіол. журнал. 2019. Т. 65. № 4. С. 73-81. https://doi.org/10.15407/fz65.04.073

Манько Б., Волошин Д., Манько В. Дихання ізольованих ацинусів підшлункової залози щурів // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. біол. 2013. Вип. 61. С. 172-179.

Adrych K. Decreased serum essential and aromatic amino acids in patients with chronic pancreatitis // World J. Gastroenterol. 2010. Vol. 16. N. 35. P. 4422-4427. https://doi.org/10.3748/wjg.v16.i35.4422

Albrecht J., Norenberg M. D. Glutamine: A Trojan horse in ammonia neurotoxicity // Hepatology. 2006. Vol. 44. N. 4. P. 788-794. https://doi.org/10.1002/hep.21357

Arutla M., Raghunath M., Deepika G. et al. Efficacy of enteral glutamine supplementation in patients with severe and predicted severe acute pancreatitis - A randomized controlled trial // Indian J. Gastroenterol. 2019. Vol. 38. N. 4. P. 338-347. https://doi.org/10.1007/s12664-019-00962-7

Bachmann C. Mechanisms of Hyperammonemia // Clin. Chem. Lab. Med. 2002. Vol. 40. N. 7. P. 653-662. https://doi.org/10.1515/CCLM.2002.112

Criddle D. N., Booth D. M., Mukherjee R. et al. Cholecystokinin-58 and cholecystokinin-8 exhibit similar actions on calcium signaling, zymogen secretion, and cell fate in murine pancreatic acinar cells // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2009. Vol. 297. N. 6. P. 1085-1092. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00119.2009

Eagle H. Nutrition Needs of Mammalian Cells in Tissue Culture // Sci. 1955. Vol. 122. N 3168. P. 501-504. https://doi.org/10.1126/science.122.3168.501

Fuentes-Orozco C., Cervantes-Guevara G., Muciсo-Hernandez I. et al. L-alanyl-L-glutamine-supplemented parenteral nutrition decreases infectious morbidity rate in patients with severe acute pancreatitis // J. Parenter. Enteral Nutr. 2008. Vol. 32. N. 4. P. 403-411. https://doi.org/10.1177/0148607108319797

Gukovskaya A. S., Gukovsky I., Jung Y. et al. Cholecystokinin induces caspase activation and mitochondrial dysfunction in pancreatic acinar cells // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277. N. 25. P. 22595-22604. https://doi.org/10.1074/jbc.M202929200

Hall J. C., Heel K., McCauley R. Glutamine // British. J. Surgery. 2005. Vol. 83. N. 3. P. 305-312. https://doi.org/10.1002/bjs.1800830306

Heidari R. Brain mitochondria as potential therapeutic targets for managing hepatic encephalopathy // Life Sciences. 2019. Vol. 218. P. 65-80. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2018.12.030

Jaworek J., Bilski J., Jachimczak B. et al. The effects of ammonia on pancreatic enzyme secretion in vivo and in vitro // J. Physiol. Pharmacol. 2000. Vol. 51. N. 2. P. 315-332.

Jayakumar A. R., Rama Rao K., Tong X. Y., Norenberg M. D. Calcium in the mechanism of ammonia-induced astrocyte swelling // J. Neurochemistry. 2009. Vol. 109. P. 252-257. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2009.05842.x

Joseph S. K., McGivan J. D. The effects of ammonium chloride and bicarbonate on the activity of glutaminase in isolated liver mitochondria // Biochem. J. 1978. Vol. 176. N. 3. P. 837-844. https://doi.org/10.1042/bj1760837

Lai J. C. K., Cooper A. J. L. Neurotoxicity of ammonia and fatty acids: Differential inhibition of mitochondrial dehydrogenases by ammonia and fatty acyl coenzyme a derivatives // Neurochem. Res. 1991. Vol. 16. N. 7. P. 795-803. https://doi.org/10.1007/BF00965689

Lerch M. M., Gorelick F. S. Models of acute and chronic pancreatitis // Gastroenterol. 2013. Vol. 144. N. 6. P. 1180-1193. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2012.12.043

Lerch M. M., Halangk W., Mayerle J. Preventing pancreatitis by protecting the mitochondrial permeability transition pore // Gastroenterol. 2013. Vol. 144. N. 2. P. 265-269. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2012.12.010

Liu J., Lkhagva E., Chung H.-J., Kim H.-J., Hong S.-T. The pharmabiotic approach to treat hyperammonemia // Nutrients. 2018. Vol. 10. N. 2. P. 140. https://doi.org/10.3390/nu10020140

Machado M. C. C., Fonseca G. M., Jukemura J. Late-onset ornithine carbamoyltransferase deficiency accompanying acute pancreatitis and hyperammonemia // Case Reports in Medicine. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/903546

Malйth J., Hegyi P. Ca2+ toxicity and mitochondrial damage in acute pancreatitis: translational overview // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2016. Vol. 371. N. 1700. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0425

Manko B. O., Bilonoha O. O., Manko V. V. Adaptive respiratory response of rat pancreatic acinar cells to mitochondrial membrane depolarization // The Ukrainian Biochem. J. 2019. Vol. 91. N. 3. P. 34-45. https://doi.org/10.15407/ubj91.03.034

Manko B. O., Manko V. V. Mechanisms of respiration intensification of rat pancreatic acini upon carbachol-induced Ca 2+ release // Acta Physiologica. 2013. Vol. 208. N. 4. P. 387-399. https://doi.org/10.1111/apha.12119

Marchesini G., Zoli M., Dondi C. et al. Ammonia-induced changes in pancreatic hormones and plasma amino acids in patients with liver cirrhosis // Dig. Dis. Sci. 1982. Vol. 27. N. 5. P. 406-412. https://doi.org/10.1007/BF01295648

Niknahad H., Jamshidzadeh A., Heidari R. et al. Ammonia-induced mitochondrial dysfunction and energy metabolism disturbances in isolated brain and liver mitochondria, and the effect of taurine administration: relevance to hepatic encephalopathy treatment // Clin. Exp. Hepatol. 2017. Vol. 3. P. 141-151. https://doi.org/10.5114/ceh.2017.68833

Odinokova I. V., Sung K.-F., Mareninova O. A. et al. Mechanisms regulating cytochrome c release in pancreatic mitochondria // Gut. 2009. Vol. 58. N. 3. P. 431-442. https://doi.org/10.1136/gut.2007.147207

Peikin S. R., Rottman A. J., Batzri S., Gardner J. D. Kinetics of amylase release by dispersed acini prepared from guinea pig pancreas // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 1978. Vol. 235. N 6. P. 743-749. https://doi.org/10.1152/ajpendo.1978.235.6.E743

Rooman I., Lutz C., Pinho A. V., Huggel K. et al. Amino acid transporters expression in acinar cells is changed during acute pancreatitis // Pancreatol. 2013. Vol. 13. N. 5. P. 475-485. https://doi.org/10.1016/j.pan.2013.06.006

Savy N., Brossier D., Brunel-Guitton C. et al. Acute pediatric hyperammonemia: current diagnosis and management strategies // Hepatic Medicine: Evidence and Research. 2018. Vol. 10. P. 105-115. https://doi.org/10.2147/HMER.S140711

Tapper E. B., Jiang Z. G., Patwardhan V. R. Refining the ammonia hypothesis // Mayo Clinic Proceedings. 2015. Vol. 90. N.5. P. 646-658. https://doi.org/10.1016/j.mayocp.2015.03.003

Thrower E. C., Yuan J., Usmani A. et al. A novel protein kinase D inhibitor attenuates early events of experimental pancreatitis in isolated rat acini // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2011. Vol. 300. N. 1. P. 120-129. https://doi.org/10.1152/ajpgi.00300.2010

Wang B., Zhao J., Guo Z. et al. Differential contributions of ammonia oxidizers and nitrite oxidizers to nitrification in four paddy soils // The ISME J. 2015. Vol. 9. N. 5. P. 1062-1075. https://doi.org/10.1038/ismej.2014.194

Xue P., Deng L.-H., Xia Q. et al. Impact of alanyl-glutamine dipeptide on severe acute pancreatitis in early stage // World J. Gastroenterol. 2008. Vol. 14. N. 3. P. 474- 478. https://doi.org/10.3748/wjg.14.474




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2021.84.10

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share