Зміни напруження кисню в печінці та її жовчосекреторної функції, зумовлені попередником сірководню L-цистеїном

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміни напруження кисню в печінці та її жовчосекреторної функції, зумовлені попередником сірководню ь-цистеїном

Левадянська Ю.А., Решетнік Є.М., Весельський С.П., Янчук П.І.

Анотація

Специфічною функцією печінки є секреція жовчі, синтез і транспорт окремих органічних компонентів якої безпосередньо пов 'язані з рівнем активності тканинного дихання в залозі. Його модулятором може бути амінокислота L-цистеїн - попередник газового трансмітера сірководню (Н2S), здатного впливати на постачання кисню до печінки з кров 'ю та на обмінні процеси в ній. Тому метою роботи було дослідити вплив L-цистеїну на рівень напруження кисню в паренхімі печінки та з'ясувати зв'язок цього показника з динамікою змін концентрацій жовчних кислот і ліпідів у жовчі щурів. В результаті нашого дослідження встановлено, що внутрішньопортальне введення L-цистеїну у дозі 20 мг/кг зумовлює посилення ряду кисеньзалежних біосинтетичних процесів у печінці, таких як синтез таурохолевої кислоти та суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот, з одночасним окисненням вільних жирних кислот та тригліцеридів. При цьому відбувається падіння рівня напруження О2 в паренхімі печінки.

Ключові слова: печінка, жовч, напруження кисню, L-цистеїн, жовчні кислоти, ліпіди жовчі.

Summary

Levadianska Y.A., Reshetnik E.M., Veselsky S.P., Yanchuk P.I. Changes of oxygen tension in liver and bile secretion, radiated by precursor of hydrogen sulphide L-cysteine

Introduction. The specific function of the liver is bile secretion, the synthesis and transport of certain organic components of which are directly related to the level of activity of tissue respiration in the gland. Its modulator may be an amino acid L-cysteine, which is a precursor of a gas transmitter of hydrogen sulfide (H2S), which can affect the supply of oxygen to the liver with blood and metabolic processes in it.

Purpose. The aim of the present study was to investigate the effect ofL-cysteine on the level of oxygen in the liver tissue and to find out the relation of this indicator with the dynamics of changes in concentrations of bile acids and lipids in bile in rats.

Methods. The level of oxygen tension (pO2) in the liver tissue was recorded by the polarographic method. Concentrations of bile acids and lipids of bile were determined by thin layer chromatography.

Results. Our results indicate that administration of L-cysteine at a dose of 20 mg/kg body weight causes the maximum fall in pO2 in the liver parenchyma by 46.8% (p <0.01) from baseline. This may indicate the activation ofprocesses associated with the consumption of oxygen in the gland, which led to the drop of pO2. Along with this, there was an increase in the level of tauroconjugates in the bile, in particular, the concentration of taurocholic acid by 7.3% (p <0.05) and the mixture of taurodezoxychole and taurohenodeoxycholic acids by 17.9% (p <0.05) relative to the initial equal. At the same time, the content of free fatty acids and triglycerides in the liver secretion decreased by 12.3% and 18.5% (p <0.05) respectively in the fifth half-hourly sample relative to the baseline level.

Conclusion. Thus, the results of our study indicate that intra-portal administration of L-cysteine causes an increase in a number of oxidative-dependent biosynthetic processes in the liver, such as the synthesis of taurocholic acid and the mixture of taurodezoxychole and taurohenodeoxycholic acids with the simultaneous oxidation of free fatty acids and triglycerides. At the same time L-cysteine occurs a fall in the level of liver parenchyma O2 tension.

Keywords: liver, bile, oxygen tension, L-cysteine, bile acids, lipids of bile.

Вступ

Постановка проблеми. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Печінка - поліфункціональний орган, більшість синтетичних процесів у якій відбувається за зростання інтенсивності тканинного дихання. Відомо, що умовно незамінна сірковмісна амінокислота L-цистеїн є попередником газового трансмітера сірководню (Н^), який здатний впливати на кисневий гомеостаз у печінці [1, 2, 3]. Разом з тим, така специфічна функція печінки як секреція жовчі включає ряд кисеньзалежних процесів, а саме синтез і транспорт її окремих органічних компонентів безпосередньо пов'язаних з рівнем забезпечення даного органу киснем та його споживанням [4]. Раніше нами була показана здатність сірководню підвищувати рівень кровопостачання печінки, а, отже, і збільшувати надходження до неї кисню [5]. Тому метою роботи було дослідити вплив L-цистеїну на напруження кисню в тканині печінки та з'ясувати зв'язок цього показника з динамікою змін концентрацій жовчних кислот і ліпідів у жовчі щурів.

Матеріали та методи

Дослідження проведені in vivo в умовах гострого експерименту на 19 лабораторних щурах масою 250-300 г, наркотизованих тіопенталом натрію (70 мг/кг) або уретаном (1 г/кг). Напруження кисню (рО2) в паренхімі печінки щурів реєстрували за допомогою полярографа LP-9 (Чехословаччина) у хроноамперометричному режимі при фіксованій напрузі - 0,6 В, використовуючи 2-3 покритих склом платинових (індикаторних) електроди, розташованих у різних ділянках печінки. Як індиферентний використовували стандартний каломельний електрод від pH-метра. Калібрували електроди за методикою Березовського [6]. Всі показники записували на реєстраторі Н071.6М.

Концентрації жовчних кислот (таурохолевої кислоти та суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот) і ліпідів жовчі (вільних жирних кислот та тригліцеридів) визначали методом тонкошарової хроматографії [7]. Проби жовчі для біохімічних досліджень збирали протягом 3-х годин гострого досліду. Після відбору першої півгодинної проби (вихідний рівень) тваринам дослідної групи внутрішньопортально болюсно вводили L-цистеїн (Sigma, USA) у дозі 20 мг/кг, а щурам контрольної групи - фізіологічний розчин (ПАТ “Галичфарм”, Україна) із розрахунку 1 мл/кг, і продовжували збирати наступні 5 півгодинних проб жовчі. Кількісне визначення окремих органічних компонентів жовчі здійснювали за допомогою вітчизняного денситометра ДО-1М (Х=620 нм) за калібрувальними кривими. Їх концентрацію у пробах жовчі розраховували у мг%.

Статистичну обробку даних проводили з використанням пакету STATISTICA 7.0 (Stat-Soft, USA). Вірогідними вважалися відмінності при р<0,05.

Результати та обговорення

Вихідний рівень напруження кисню в паренхімі печінки піддослідних щурів становив в середньому 46,2±2,3 мм рт.ст. Внутрішньопортальне введення L-цистеїну у дозі 20 мг/кг зумовило максимальне падіння рО 2 в печінці на 46,8% (р<0,01 ) порівняно з вихідним рівнем на 65 хвилині досліду (Рис.1). Цікаво, що ці результати, на перший погляд, не узгоджуються з отриманими нами раніше даними про зростання кровопостачання печінки при дії L-цистеїну [5, 8], що мало б призвести і до підвищення рівня напруження кисню в її паренхімі. Тому варто припустити, що отримані результати можуть свідчити про активацію процесів, пов'язаних з інтенсифікацією споживання кисню залозою, що й призвело до зниження рівня рО2 в ній. Дане припущення ми перевіряли на другому етапі дослідження з використанням тонкошарової хроматографії для аналізу динаміки змін концентрацій окремих складових жовчі щурів, метаболізм яких пов'язаний з перебігом кисеньзалежних процесів.

Рис. 1. Вплив внутрішньопортального введення L-цистеїну (20 мг/кг) на напруження кисню (рО2) в паренхімі печінки (мм рт. ст.); M±SD, п=5.

У тварин контрольної групи спостерігалося зменшення концентрацій таурокон'югатів. Максимум реакції виникав у останній півгодинній пробі жовчі, а саме: вміст таурохолевої кислоти знизився на 9,8 % (р<0,05) порівняно з вихідним рівнем (176,6 [171,2; 190,9] мг%), а концентрація суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот зменшилась на 16,1 % (р<0,05) відносно вихідного рівня (105,5 [102,8; 108,2] мг%) (Табл.1). Концентрації вільних жирних кислот і тригліцеридів статистично достовірно не змінювалися порівняно з їх вихідними рівнями. Спостережуване зменшення вмісту жовчних кислот у печінковому секреті щурів контрольної групи впродовж проведення експерименту, ймовірніше всього, пов'язане з перериванням ентерогепатичної циркуляції і зменшенням кількості їх надходження з кров'ю до печінки.

Таблиця 1 Динаміка змін окремих фракцій органічних компонентів (мг%) у жовчі щурів при внутрішньопортальному введенні L-цистеїну у дозі 20 мг/кг (п=14), Ме [25 %; 75 %]

Примітки: * р<0,05; ** р<0,01 відносно контролю; # р<0,05 відносно вихідного рівня показника.

Внутрішньопортальне ведення щурам дослідної групи L-цистеїну (20 мг/кг) зумовлювало вірогідне зменшення концентрації суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот порівняно з контролем лише у першій півгодинній пробі жовчі на 23,0 % (р<0,01) та у другій - на 13,9 % (р<0,05). Зважаючи на те, що контрольна і дослідна групи сформовані окремо, у кожній по 7 щурів, спостережувані зміни можуть бути свідченням варіабельності вихідних значень досліджуваних показників у різних тварин. Тому більш доцільним у даному випадку було порівнювати значення змін конкретного показника після введення досліджуваної речовини з вихідним його рівнем у даній групі тварин. Таке порівняння було проведено на наступному етапі дослідження.

При введенні L-цистеїну в жовчі дослідної групи щурів відносно вихідного рівня найбільше зростав вміст таурокон'югатів, зокрема, концентрації таурохолевої кислоти на 7,3% (р<0,05; при вихідному рівні 173,0 [147,9; 181,1] мг%) у пробі №4 та суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот у третій півгодинній пробі на 17,9% (р<0,05; вихідний рівень становив 81,2 [66,9; 92,0] мг%) (Табл.1). Разом з тим, відбувалось найістотніше зменшення вмісту в печінковому секреті вільних жирних кислот та тригліцеридів (р<0,05) у п'ятій півгодинній пробі на 12,3% і 18,5% при вихідних рівнях 14,6 [14,6; 15,5] мг% та 2,7 [2,3; 2,9] мг% відповідно. амінокислота кисень печінка кров

Підсумовуючи варто зазначити, що процес кон'югації вільних жовчних кислот з амінокислотами є заключним етапом їхнього біосинтезу, який відбувається з використанням енергії АТФ і залежить від здатності клітин печінки споживати кисень [9; 10; 11]. Тому можна припустити, що зниження рівня рО2 в залозі свідчить про активацію кисеньзалежних процесів в ній, на що вказує підвищення рівня концентрації таурохолевої кислоти та суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот. Крім того, кон'юговані жовчні кислоти є більш розчинними, ніж вільні, тому зростання вмісту таурокон'югатів у жовчі після введення L-цистеїну сприяє зменшенню літогенності жовчі, стабілізуючи її колоїдний стан. Також спостерігалося посилення енергозалежних катаболічних процесів таких як окиснення вільних жирних кислот та тригліцеридів, про що свідчить зменшення їх вмісту в жовчі щурів після введення L-цистеїну.

Висновки

Таким чином, результати нашого дослідження свідчать про те, що внутрішньопортальне введення L-цистеїну зумовлює посилення ряду кисеньзалежних біосинтетичних процесів у печінці, таких як синтез таурохолевої кислоти та суміші тауродезоксихолевої і таурохенодезоксихолевої кислот, з одночасним окисненням вільних жирних кислот та тригліцеридів. При цьому відбувається падіння рівня напруження кисню в паренхімі печінки.

Література

1. Haouzi P. Cardiogenic shock induced reduction in cellular O2 delivery as a hallmark of acute H2S intoxication. / Р. Haouzi, Т. Sonobe // Clinical toxicology (Philadelphia, Pa). - 2015. - Vol. 53(4). - P. 416-417.

2. Abou-Hamdan A. Oxidation of H2S in mammalian cells and mitochondria. / A. Abou-Hamdan, H. Guedouari-Bounihi, V. Lenoir [et all.] // Methods Enzymol. - 2015. - Vol.554. - Р. 201-28.

3. Norris E. J. The liver as a central regulator of hydrogen sulfide. / E.J. Norris, C.R. Culberson, S. Narasimhan, [et all.] // Shock. - 2011. - Vol. 36 (3). - P. 242-50.

4. Li Y. Traditional Chinese medicine for lipid metabolism disorders. / Y. Li, X. Wang, Z. Shen // Am J Transl Res. - 2017. - Vol. 9(5). - P. 2038-2049.

5. Янчук П. І. Роль сірководню у регуляції кровообігу в печінці / Янчук П. І., Слободяник Л. О. // Фізіологічний журнал. - 2015. - Т. 61, №3. - С. 28-34.

6. Березовский В. А. Методы и аппаратура для исследования кислородного обеспечения тканей. Методические рекомендации / В. А Березовский., С. Г. Енокян - Алма-Ата, 1985. - 26 с.

7. А.с. 4411066/14 СССР, МБИ G 01 N33/50. Способ определения желчных кислот в биологических гидкостях / С. П. Весельский, П. С. Лященко, И. А. Лукьяненко (СССР). - № 1624322; заявл.25.01.1988; опубл.30.01.1991, Бюл. №4.

8. Слободяник Л. О. Участь сірководню у регуляції тканинного кровотоку в печінці щурів / Л. О. Слободяник, П. І. Янчук // Вісник Черкаського університету. Сер.: Біологічні науки. - 2014. - Вип. 36. - С. 103-107.

9. Marschall H. U. Conjugation of bile acids. / H. U. Marschall, H. Matern, J. Sjovall [et al.] // Bile acids - Cholestasis - Gallstones. Advances in Basic and Clinical Bile Acid Research / Edited by H. From. - Dordrecht / Boston / London, 1995. - P. 13 - 22.

10. Pellicoro A. Human and rat bile acid-CoA:amino acid N- acyltransferase are liver-specific peroxisomal enzymes: implications for intracellular bile salt transport / A. Pellicoro, F. A. van den Heuvel, M. Geuken [et al.] // Hepatology. - 2007. - Vol. 45(2). - P. 340-348

11. Hofmann A. F. Bile acids: chemistry, pathochemistry, biology, pathobiology, and therapeutics. / A. F. Hofmann, L.R. Hagey // Cell Mol Life Sci. - 2008. - Vol. 65 (16). - P. 2461 - 2483.

References

1. Haouzi, Р., Sonobe, Т., (2015). Cardiogenic shock induced reduction in cellular O2 delivery as a hallmark of acute H2S intoxication. Clinical toxicology (Philadelphia, Pa), 53(4), 416-417.

2. Abou-Hamdan, A., Guedouari-Bounihi, H., Lenoir, V. (2015). Oxidation of H2S in mammalian cells and mitochondria. Methods Enzymol, 554, 201-28.

3. Norris, E.J., Culberson, C.R., Narasimhan, S. (2011). The liver as a central regulator of hydrogen sulfide. Shock, 36 (3), 242-50.

4. Li, Y., Wang, X., Shen, Z. (2017). Traditional Chinese medicine for lipid metabolism disorders. Am J Transl Res., 9(5), 2038-2049.

5. Yanchuk P.I., Slobodianyk L.A. (2015) The role of hydrogen sulfide in regulation of circulation blood liver. Fiziol. Zh., 61(3), 28-34.

6. Berezovskiy, V.A. (1985). Methods and equipment for the study of oxygen supply of tissues. Guidelines. Alma-Ata, 26 (in Rus.)

7. A.c. 4411066/14 USSR, MBI G 01 N 33/50. A method of determining bile acids in biological fluids / S.P. Veselsky, P.S. Liashenko, I.A. Lykianenko (USSR). - № 1624322; stat. 25.01.88; publ. 30.01.91, Bull. № 4.

8. Slobodianyk L.O., Yanchuk P.I. (2014). Regulation of tissue blood flow by the action of hydrogen sulfide in liver rats. Visnik Cherkaskogo university, 36, 103-107.

9. Marschall, H.U., Matern, H., Sjovall J. (1995). Conjugation of bile acids. Dordrecht, Boston: London.

10. Pellicoro, A., van den Heuvel, F.A., Geuken, M. (2007). Human and rat bile acid-CoA:amino acid N- acyltransferase are liver-specific peroxisomal enzymes: implications for intracellular bile salt transport. Hepatology, 45(2), 340-348.

11. Hofmann, A. F., Hagey, L.R. (2008). Bile acids: chemistry, pathochemistry, biology, pathobiology, and therapeutics. Cell Mol Life Sci, 65 (16), 2461 - 2483.

Размещено на Allbest.ru