Процеси транссульфування, метилування та утворення гідроген сульфіду в нирках у нормі та при гіпергомоцистеїнемії: зв’язок з функціональним станом нирок та можливості корекції

18. До механізмів виникнення та патогенетичної дії гіпергомоцистеїнемії / Луцюк М.Б., Заічко Н.В., Мельник А.В., Артемчук М.А., Ліпко М.Р. // Матеріали ХІІІ конгресу Світової федерації українських лікарських товариств «100 років Українському лікарському товариству» 30 вересня - 3 жовтня 2010 р., Львів-Київ-Чікаго. - С.235 -236.

19. Мельник А.В. Процеси транссульфування та метилування в нирках щурів за гострої метіонінової гіпергомоцистеїнемії та їх корекція вітамінами В₆, В₉, В₁₂ / Матеріали VI Всеукраїнській науково-практичної конференції з міжнародною участю з клінічної фармакології «Клінічна та експериментальна фармакологія метаболічних коректорів, органопротекція, доказова медицина», 10-11 листопада 2010 р., Вінниця. - С.292-293.

АНОТАЦІЯ

Мельник А.В. Процеси транссульфування, метилування та утворення гідроген сульфіду в нирках у нормі та при гіпергомоцистеїнемії: зв'язок з функціональним станом нирок та можливості корекції. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.32 - медична біохімія. - Державний заклад «Луганський державний медичний університет», Луганськ, 2010.

Дисертаційна робота присвячена вивченню ролі процесів транссульфування, метилування та утворення гідроген сульфіду (H₂S) у регуляції функціонального стану нирок, встановленні нових механізмів нефротоксичності за умов гіпергомоцистеїнемії (ГГЦ) та розробленню підходів до корекції ГГЦ-індукованих нефропатій препаратами з гіпогомоцистеїнемічною дією.

Встановлено, що в нирках щурів відбувається утворення H₂S з цистеїну, гомоцистеїну (ГЦ) та тіосульфат-аніону за участі цистатіонін-г-ліази, цистатіонін-в-синтази, цистеїнамінотрансферази та тіосульфатдитіолсульфідтрансферази. У дослідженнях in vitro показано, що сірковмісні амінокислоти та H₂S регулюють тонус ниркових артерій. ГЦ у високих концентраціях має непряму констрикторну дію, у той час як цистеїн і H₂S викликають релаксацію цих судин.

Розвиток ГГЦ супроводжується порушенням метаболізму сірковмісних амінокислот у нирках. Показано, що активність ензимів циклу метилування ГЦ достовірно знижується як при гострій, так і хронічній ГГЦ. При цьому активність ензимів транссульфування та утворення H₂S за умов гострої ГГЦ вірогідно підвищується, а при хронічній ГГЦ - знижується. Водночас, гостра ГГЦ викликає розвиток тубулярних пошкоджень, тоді як хронічна ГГЦ супроводжується ще й порушенням фільтраційної функції нирок. Призначення вітамінів В₆, В₉, В₁₂ та вітамінно-мікроелементного комплексу попереджує індуковані ГГЦ зміни процесів метилування, транссульфування ГЦ, утворення H₂S в нирках та порушення функцій нирок.

Ключові слова: сірковмісні амінокислоти, гіпергомоцистеїнемія, гідроген сульфід, ензими, нирки, вітамінно-мікроелементний комплекс.

АННОТАЦИЯ

Мельник А.В. Процессы транссульфурирования, метилирования и образования гидроген сульфида в почках в норме и при гипергомоцистеинемии: связь с функциональным состоянием почек и возможности коррекции. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.01.32 - медицинская биохимия. - Государственное заведение «Луганский государственный медицинский университет», Луганск, 2010.

Диссертационная работа посвящена изучению роли процессов транссульфурирования, метилирования и образования гидроген сульфида (H₂S) в регуляции функционального состояния почек, установленнию новых механизмов нефротоксичности при гипергомоцистеинемии (ГГЦ) и разработке подходов к коррекции ГГЦ-индуцированных нефропатий препаратами с гипогомоцистеинемическим действием.

Исследования метаболизма ГЦ в почках показало ведущую роль энзимов транссульфурирования - цистатионин-в-синтазы (ЦБС) и цистатионин-г-лиазы (ЦГЛ) - в утилизации высоких количеств ГЦ. Установлено, что в процессе транссульфурирования в почках происходит образование важного вазодилататора - гидроген сульфида (H₂S). Основными путями его синтеза в этом органе являються реакции конденсации ГЦ с цистеином с участием ЦБС, десульфурирование цистеина ЦГЛ, трансаминирование цистеина с б-кетоглутаратом под влиянием цистеинаминотрансферазы (ЦАТ) и восстановление тиосульфата тиосульфатдитиолсульфидтрансферазой (ТДСТ).

В модельных системах in vitro показано, что серосодержащие аминокислоты и H₂S задействованы в регуляции тонуса почечных артерий. Выявлено, что ГЦ в высоких концентрациях оказывает непрямое констрикторное действие, которое реализуется через уменьшения ацетилхолин-индуцированного расслабления почечных артерий. В то же время, H₂S и цистеин вызывают дозозависимую релаксацию этих сосудов, причем эффект цистеина является непрямым и опосредуется путем стимуляции эндогенной продукции H₂S.

Развитие ГГЦ вызывает изменения метаболизма серосодержащих аминокислот в почках. Выявлено, что острая и хроническая ГГЦ уменьшают активность энзимов цикла метилирвания ГЦ - бетаингомоцистеинметилтрансферазы и S-аденозилгомоцистеингидролазы, что сопровождается нарушением фосфолипидного спектра почек. Влияние на активность процессов транссульфурирования и синтеза H₂S зависит от длительности ГГЦ. Острая ГГЦ приводит к повышению активности энзимов транссульфурирования (ЦГЛ, ЦБС), образования H₂S (ЦГЛ, ЦБС, ЦАТ, ТДСТ), а также содержания цистеина, H₂S в сыворотке крови и экскреции сульфидов с мочой. В то же время, при хронической ГГЦ регистрируется снижение активности этих энзимов, содержания цистеина, H₂S сыворотки крови и екскреции сульфидов с мочой.

Показано, что ГГЦ также сопровождается нарушением метаболизма нитроген монооксида (NO) в почках. А именно, острая ГГЦ вызывет увеличение активности NO-синтазы в почках и уровня метаболитов NO в сыворотке крови, а при хронической ГГЦ имеет место падение синтеза этого вазодилятора в почках и формирование дефицита NO в сыворотке крови. Введение ингибитора NO-синтазы L-NAME усиливает индуцированные хронической ГГЦ нарушения процессов транссульфурирования, метилирования и образования H₂S в почках крыс.

ГГЦ и, особенно, ее сочетание с L-NAME вызывает нарушения функционального состояния почек. Так, при острой ГГЦ регистрируются только тубулярные повреждения, в то время как хроническая ГГЦ сопровождается еще и гломерулярными нарушениями. Причем показатели фильтрационной недостаточности и канальцевого повреждения почек имеют сильные корреляционные связи с маркерами процессов метилирования, транссульфурирования ГЦ и образования H₂S и NO в почках.

Применение витаминов В₆, В₉, В₁₂ и витаминно-микроэлементного комплекса в значительной степени профилактирует развитие ГГЦ-индуцированного повреждения почек, что связано с их способностью не только уменьшать содержание ГЦ, но и предупреждать нарушение процессов метилирования, транссульфурирования ГЦ, а также изменение продукции вазоактивных молекул - H₂S и NO в почках.

Ключевые слова: серосодержащие аминокислоты, гипергомоцистеинемия, гидроген сульфид, энзимы, почки, витаминно-микроэлементный комплекс.

SUMMARY

Melnyk A.V. Processes of transsulfuration, methylation and formation of the hydrogen sulfide in kidneys in norm and hyperhomocysteinemia: connection with kidney function and possibility of correction. - Manuscript.

Dissertation submitted for the Candidate of Medical Sciences Degree of in speciality 14.01.32 - medical biochemistry. - State Institution «Lugansk State Medical University», Lugansk, 2010.

Dissertation is devoted to the investigation of the role of processes of transsulfuration, methylation and generation of hydrogen sulfide (H₂S) in regulation of kidney function, establishment the new mechanisms of nephrotoxicity during hyperhomocysteinemia (hHCy) and elaboration of new approaches to correction the hHCy-induced nephropathy by compounds with hypohomocysteinemic action.

It is established, that in rat kidney takes place generation of H₂S from cysteine, homocysteine (HCy) and thiosulfate anion with participation of cystathionine г-lyase, cystationine в-synthase, cysteine aminotransferase and thiosulfate dithiolsulfotransferase. In vitro researches shown, that sulfur-containing amino acids and H₂S regulate a tone of kidneys arteries. The high concentration of HCy show indirect constrictor action while cysteine and H₂S cause a relaxation of these vessels.

Development of hHCy is accompanied with disturbances of a sulfur-containing amino acids' metabolism in kidneys. It is shown, that the cycle of HCy methylation enzymes' activity significant decreases at the both acute and chronic hHCy. While the activity of transsulfuration and H₂S-produced enzymes at acute hHCy is increase significantly, and at chronic hHCy - decrease. Simultaneously, acute hHCy causes the development of tubular damage whereas chronic hHCy is accompanied also by disturbances of glomerular filtration rate. Administration of vitamins В₆, В₉, В₁₂ and vitamin-microelement complex prevents hHCy-induced changes of methylation, transsulfuration of HCy, production of H₂S in kidney and disturbances of kidney functions.

Key words: sulfur-containing amino acids, hyperhomocysteinemia, hydrogen sulfide, enzymes, kidneys, vitamin-microelement complex.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ

АГГ - S-аденозилгомоцистеїнгідролаза

БГМТ - бетаїнгомоцистеїнметилтрансфераза

ВК - вітамінний комплекс

ВМК - вітамінно-мікроелементний комплекс

ГГТП - г-глутамілтранспептидаза

ГГЦ - гіпергомоцистеїнемія

ГЦ - гомоцистеїн

ЛФХ - лізофосфатидилхолін

МАТ - метіонінаденозилтрансфераза

ТДСТ - тіосульфатдитіолсульфідтрансфераза

ФЕ - фосфатидилетаноламін

ФХ - фосфатидилхолін

ЦАТ - цистеїнамінотрансфераза

ЦБС - цистатіонін-в-синтаза

ЦГЛ - цистатіонін-г-ліаза

L-NAME - метиловий естер-L,щ-нітроаргініну

Размещено на Allbest.ru