Влияние смеси аминокислот с разветвленной углеводородной цепью,таурина и триптофана на структуру печени и фонд свободных аминокислот у крыс при хронический алкогольной интоксикации и синдроме отмены этанола
|
|
Скачать 215.26 Kb.
|
|
Влияние смеси аминокислот с разветвленной углеводородной цепью,таурина И ТРИПТОФАНА на структуру печени И ФОНД СВОБОДНЫХ АМИНОКИСЛОТ У крыс при хронический алкогольной интоксикации и синдроме отмены этанола Е.М.Дорошенко, Нефёдов Л.И., В.Ю.Смирнов, Н.И.Прокопчик, Ю.Е.Разводовский, С.Ю.Островский Институт биохимии (директор – проф. Нефёдов Л.И.) НАН Беларуси, г.Гродно В патогенезе алкогольного поражения печени играют существенную роль метаболические расстройства, ряд из которых достаточно специфичен для данной патологии. Сопутствующее поражение печени при алкоголизме существенно ограничивает выбор препаратов в его комплексной терапии или затрудняет подбор эффективных доз и режимов введения, так как большинство противоалкогольных препаратов метаболизируются в печени и ее поражение может приводить к изменению параметров их фармакокинетики или токсикологических характеристик. Одним из наиболее перспективных направлений в области разработок новых лекарственных препаратов гепатопротекторного и антиоксидантного действия являются поиск новых препаратов на основе субстанций природного происхождения, включая аминокислоты и их производные, которым свойственны практически полное отсутствие побочных эффектов, высокий терапевтический индекс, возможность длительного приёма, коррекция метаболического дисбаланса и гомеостаза, а также модуляция эффектов других лекарственных препаратов и препятствие проявлению их побочного действия [1,2]. Терапевтическое действие аминокислот с разветвлённой углеводородной цепью (АРУЦ) — L-изолейцина, L-валина и L-лейцина при хронических заболеваний печени и осложняющей их печёночной энцефалопатии основано на незаменимости АРУЦ для организма человека и органоспецифичности метаболических превращений разветвлённых аминокислот в печени и мышечной ткани, которая определяет ключевое значение L-изолейцина, L-валина и L-лейцина в реакциях глюконеогенеза и энергопродукции в ситуациях сочетанного поражения печени и ЦНС. Кроме того, особенности промежуточного обмена этих аминокислот позволяют активизировать процессы детоксикации на фоне печёночной недостаточности и энцефалопатии [3–7]. На основании данных литературы и собственных результатов о выраженном биологическом действии L-лейцина (активация синтеза белка и ДНК, транспорта mPHK, ингибирование протеолиза, гипогликемическое и иммунокорректорное действие [4,8]), нами обоснована целесообразность увеличения содержания L-лейцина в смеси АРУЦ по отношению к обычно применяемым в клинике аминокислотным препаратам для энтерального и парентерального питания. Одновременно, на основании данных о гепатопротекторных, радиозащитных и антиоксидантных свойствах таурина, нами обоснована целесообразность включения его в состав комплексного аминокислотного препарата, что позволит реализовать свойственные таурину эффекты, а также активировать процессы транспорта АРУЦ из крови в ткани [9-12]. Целью работы было исследование специфической фармакологической активности препарата при поражении печени алкогольной этиологии, в патогенезе которого основную роль играют метаболические нарушения, вызываемые этанолом и ацетальдегидом [13]. В эксперименте использовано 36 белых крыс-самцов Wistar массой 180-200г, содержащихся на стандартной диете вивария. Растворы этанола служили единственным источником питья: 8 дней - 5% (объем/вес) раствор этанола; и три недели - 15% раствор. Экспериментальные крысы на протяжении всего срока алкоголизации получали 1 раз в сутки в/ж следующие препараты: 1. триптофан в дозе 100 мг/кг; 2. смесь аминокислот с разветвленной углеводородной цепью и таурина (Leu: Ile:Val: Tau 1:0,25:0,25:1) в дозе 500 мг/кг; 3. такая же смесь с добавлением триптофана (Leu:Ile:Val:Tau:Trp 1:0,25:0,25:1:0,1) в дозе 500 мг/кг. Контролем ко всем группам служили интактные животные, пившие воду в этот же промежуток времени. Через 24 часа после месячного контакта с этанолом и аминокислотами животных декапитировали. Синдром отмены этанола моделировали на 30 крысах-самцах Wistar после принудительной алкоголизации по Majchrowiсz [14]. Срок отмены этанола — 12 ч. Препараты 2 и 3 (см. выше) вводились два раза в сутки на протяжении алкоголизации в дозах, аналогичных предыдущей модели. После забоя животных печень быстро извлекали и замораживали в жидком азоте или забирали для гистологического исследования. Кровь отбирали в гепаринизированные пробирки и получали плазму центрифугированием на холоду при 1500g 15 мин. Содержание свободных аминокислот и их производных определяли в хлорнокислых экстрактах плазмы крови и ткани печени методом ионообменной хроматографии [15]. Для морфологического исследования печени кусочки печени фиксировали в 10% нейтральном формалине, промывали в проточной воде, обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации, хлороформе, ксилоле и заливали в парафин. Срезы печени толщиной 6 микрон окрашивали гематоксилином и эозином. Гистологические препараты изучали с помощью микроскопа "Ампливал" (Германия). В гистологических препаратах печени оценивали выраженность типичных микроскопических признаков нарушения структуры печени: гепатит (очаговая и диффузная лейкоцитарная и гистиоцитарная инфильтрация); гепатоз (вакуольная и зернистая дистрофия гепатоцитов), деструкция (повреждение клеток) и гибель гепатоцитов (сильные, не совместимые с жизнью клетки, повреждения цитоплазмы и ядра). При исследовании влияния препаратов на строение печени при синдроме отмены этанола установлено, что в гепатоцитах крыс при отмене этанола отмечается мелкокапельная жировая дистрофия, сильнее выраженная в центральных и промежуточных отделах долек. Жировая дистрофия имела место во всех наблюдениях. Наряду с этим в 2 наблюдениях в портальных трактах имелась слабо выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация, а в 1 наблюдении – резко выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. Таким образом, основным результатом воздействия этанола при алкоголизации по Majchrowiсz является жировой гепатоз. После введения на этом фоне смеси АРУЦ и таурина – признаки жирового гепатоза не выявлены, в портальных трактах отмечается слабо выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. В одном случае печень имела обычное строение, еще в одном – в гепатоцитах отмечалась слабо выраженная жировая дистрофия, а в портальных трактах – лимфогистиоцитарная инфильтрация. После введения смеси АРУЦ, таурина и триптофана: в пяти наблюдениях строение печени практически не отличалось от контроля; в некоторых портальных трактах отмечается скудная лимфогистиоцитарная инфильтрация, гепатоциты без особенностей; в одном случае в гепатоцитах отмечалась слабо выраженная белковая дистрофия, а в портальных трактах – умеренно выраженная лимфогистиоцитарная инфильтрация. Следовательно, под воздействием испытуемых препаратов в большинстве случаев предотвращалось нарушение структуры гепатоцитов. Отмена этанола сопровождалась снижением содержания в печени таурина (p<0,09), цистина, а также глицина и лизина; концентрации фосфоэтаноламина, аланина, аспартата, глутамата, глутамина и гистидина повышались (табл.1). Под воздействием обеих исследованных композиций аминокислот изменения в фонде серусодержащих аминокислот исчезали. Эффект нормализации был заметен также в отношении концентрации большинства гликогенных аминокислот, кроме глутамата. Отмена этанола сопровождалась повышением в плазме крови концентрации тирозина (табл.2). Смесь АРУЦ с таурином (а также их композиция с триптофаном) снижала уровни ароматических аминокислот при отмене алкоголя, а у интактных крыс смесь АРУЦ +Tau +Trp вызывала снижение уровня только тирозина. При отмене этанола в плазме крови также снижалась концентрация АРУЦ и таурина (в среднем на 20%). Введение смеси АРУЦ+Tаu и АРУЦ+Tau+Trp нормализовало уровень таурина и лейцина, не изменив, однако, уровень изолейцина. Следует отметить снижение уровней большинства определяемых аминокислот в плазме крови при отмене этанола. Так наряду с уже отмеченными изменениями, происходило снижение концентрации аспартата, треонина, серина, глутамата, глицина, -аминобутирата и лизина. Введение смеси АРУЦ и таурина на фоне отмены этанола нормализовало, как уже было отмечено, уровень таурина, валина и лейцина, и снизило уровень метионина (возможно, вследствие активации синтеза таурина). На концентрации остальных аминокислот, уровни которых снижалась при отмене алкоголя, исследуемые композиции не оказывали заметного влияния. Аналогичным было действие смеси АРУЦ, таурина и триптофана. Таким образом, исследованные смеси способны оказывать нормализующее действие на фонд свободных серусодержащих и ароматических аминокислот, включая соотношение АРУЦ и ароматических аминокислот при отмене этанола. В эксперименте с хронической алкогольной интоксикацией установлено, что в препаратах печени определяются изменения, характерные для алкогольного стеатоза печени. В гепатоцитах отмечается пылевидное и мелкокапельное накопление жиров. В одних дольках оказались пораженными единичные гепатоциты. в других – группы гепатоцитов. Наблюдается также некробиоз отдельных гепатоцитов, а также белковая дистрофия гепатоцитов. Липиды локализуются преимущественно в центральных и промежуточных отделах долек. В синусоидах отмечается гиперплазия звездчатых ретикулоэндотелиоцитов и эндотелия, а в портальных трактах – скудная лимфогистиоцитарная инфильтрация. После введения триптофана в дозе 100 мг/кг проявления алкогольного стеатоза сохраняются, но выражены слабее. В частности, дистрофия выражена слабее и носит преимущественно пылевидный диссеминированный характер. Изменения со стороны портальных трактов и синусоидов сохраняются. Введение смеси таурина и АРУЦ привело к исчезновению главного проявления алкогольного стеатоза печени – накопления жира в гепатоцитах. Изменения со стороны портальных трактов сохранялись. Реактивные изменения со стороны синусоидов были выражены слабее. Таким образом, налицо гепатопротективное влияние препарата в ситуации хронической алкогольной интоксикации. Аналогичными были и эффекты смеси, содержащей таурин, АРУЦ и триптофан. Хроническая алкогольная интоксикация сопровождалась увеличением уровня таурина и его предшественников (цистина и метионина) в плазме крови (табл. 3). Кроме того, повышались уровни аспартата и лизина. Введение триптофана на фоне алкогольной интоксикации нормализовало уровень таурина и метионина, но не изменило уровни цистина и аспартата. Наряду с этим, триптофан повышал уровень серина, глицина, глутамина и цитруллина и снижал — фенилаланина и лизина, однако уровень последнего все еще был больше контрольных значений. Смесь АРУЦ и таурина обладала способностью нормализовать концентрации аспартата, цистина и метионина в плазме крови, повышать уровни изолейцина, лизина и -аминобутирата ( ABA) и понижать — цитруллина, фенилаланина и гистидина (табл.4). Как в печени, так и в плазме крови снижалось содержание аланина, что может говорить об усилении глюконеогенеза. Cмесь АРУЦ, таурина и триптофана нормализовала в плазме крови уровни таурина и аспартата, повысив уровни глутамина, глицина, -ABA, тирозина и понизило концентрацию цитруллина. В печени хроническая алкогольная интоксикация сопровождалась снижением уровней треонина, глицина, аланина, фенилаланина, аминокислот, участвующих в образовании мочевины — цитруллина и орнитина, и повышением уровня глутамата (табл. 4). Введение триптофана на фоне алкогольной интоксикации нормализовало уровни треонина, глицина, аланина и фенилаланина, вызвало повышение уровня таурина, аспартата, глутамина и гистидина достоверно как по отношению к контрольной группе, так и к группе с алкогольной интоксикацией, а также снижение уровня лизина. Cмесь АРУЦ и таурина обладала способностью нормализовать в печени концентрации треонина, глутамата, глицина, орнитина и фенилаланина (табл.4), повышать уровни таурина, фосфоэтаноламина, тирозина, лизина, -ABA и снижать — аспартата и аланина. Cмесь АРУЦ, таурина и триптофана нормализовала в печени уровни треонина, глицина и фенилаланина, повышение уровня таурина было достоверно только к группе алкогольной интоксикации, в то же время происходило повышение уровня метионина, лизина и орнитина, причем уровень последнего, пониженный при интоксикации, становился выше контрольных значений. Таким образом, алкогольная интоксикация вызывает ряд нарушений метаболизма серусодержащих аминокислот, цикла мочевинообразования, а также ароматических аминокислот. Все три исследованных соединения обладает способностью нормализовать уровни треонина, глицина и фенилаланина в печени крыс на фоне алкогольной интоксикации. Введение триптофана корригирует часть из вызванных алкогольной интоксикацией нарушений (нормализация метаболизма серусодержащих аминокислот), однако, наряду с этим вызывает собственные метаболические сдвиги. Смесь АРУЦ и таурина также обладает способностью устранять ряд метаболических сдвигов, возникающих в печени при хронической алкогольной интоксикации. Это предполагает возможность его применения для дезинтоксикационной терапии при хронических отравлениях, в том числе, психоактивными веществами. Добавление триптофана к этой смеси сохраняет основную направленность метаболических эффектов как смеси, так и триптофана. Последние не совпадали в отношении уровня аспартата в печени (повышение – при введении триптофана, снижение – при введении смеси АРУЦ и таурина). После введения смеси АРУЦ, таурина и триптофана эффекты его компонентов в отношении уровня аспартата нивелировались, препарат вызывал менее выраженные сдвиги в концентрациях ароматических аминокислот, в отличие от триптофана, не вызывал снижение концентрации лизина в печени. Таким образом, совместное введение триптофана с одной стороны, и смеси АРУЦ и таурина, с другой, позволяет получить все основные корригирующие эффекты, свойственные этим соединениям, и избежать проявлений метаболического дисбаланса (дефицит лизина в печени и плазме крови, рост суммарного содержания ароматических аминокислот в печени, снижение уровня аланина в плазме). Сравнение результатов обоих экспериментов свидетельствует о том, что изменения в формировании аминокислотного фонда печени (табл.4) при хронической алкогольной интоксикации были по направленности аналогичны таковым при синдроме отмены этанола, однако выражены в меньшей степени, не наблюдалось явного дефицита серусодержащих аминокислот; снижались концентрации как глицина, так и аланина. Таким образом, как длительная алкогольная интоксикация, так и форсированная принудительная (по Majchrowiсz) вызывают однотипные изменения структуры печени. Применение смеси АРУЦ и таурина препятствует развитию жирового гепатоза, а также проявлений аминокислотного дисбаланса в печени при хронической алкогольной интоксикации, а также оказывает корригирующий эффект при синдроме отмены этанола после форсированной алкоголизации по Majchrowiсz. После введения триптофана в состав этой смеси ее гепатопротективная активность сохраняется. Это обосновывает рациональность совместного применения таурина, триптофана и АРУЦ для коррекции метаболического дисбаланса в печени и нейрохимических проявлений в ЦНС, связанных с недостаточностью серотониновой системы [16]. В случае необходимости коррекции серотонинергических функций введением предшественника (триптофана) эффективность последнего может ограничиваться его побочными эффектами, связанными с накоплением продуктов диоксигеназного (пирролазного) расщепления. Выраженность таких побочных эффектов может существенно возрастать при наличии патологии печени, что актуально при алкоголизме. Следовательно, применение триптофана совместно с аминокислотами, обладающими гепатопротективным эффектом, может расширить диапазон его возможного применения как антиалкогольного препарата. ЛИТЕРАТУРА 1. Amino Acids (Chemistry, Biology, Medicine) / Ed. Lubec C., Rosental J.A. - N.Y.: Escom, 1990. - 1196 p. 2. Blackburn G.L., Grant J.P., Yoring V.R. Amino Acid Metabolism and medical applications. - London: J. Wright Inc., 1983. - 520 p. 3. Кричевская А.А., Лукаш А.И., Шугалей В.С. Аминокислоты и их производные в регуляции метаболизма.— Ростов, 1983. - 110с. 4. Курбат Н.М., Нефёдов Л.И., Куваева.З.И. Аминокислота лейцин и её производные: фармакологические свойства и применение (обзор) Весцi АН Беларуси, сер. хим. наук, 1997, N2 с.55-62. 5. Маслакова Н. Д. Направленная коррекция аминокислотного дисбаланса на этапах хирургического лечения внепечёночного холестаза // Автор. дисс. канд. мед. наук, Минск, 1994, 20с. 6. Нефёдов Л.И., Маслакова Н.Д, Цыркунов В.М. и др. Аминокислоты и их производные в патогенезе и лечении поражений печени (обзор)— Весцi АН Беларуси, сер. хим. наук, 1997, N2, с. 39-46. 7. Metabolism and Clinical Implications of Branched Chain Amino and Keto Acids / Ed. Walser M., Williamson J.R. - N.Y.: Elsevier, 1981. - 465 p. 8. Тарасюк И.В., Курбат Н.М., Мацюк Я.Р., Нефёдов Л.И. Экспериментальная оценка влияния лейцина на гуморальный иммунный ответ // Весцi АН Беларуси, сер. хим. наук, 1997, N2 с.67-70. 9. Нефёдов Л.И. Биологическая роль таурина (обзор) // Весцi АН Беларусi.- 1992. - №3-4. - С. 99 - 106. 10. Нефёдов Л.И. Метаболизм таурина у млекопитающих (обзор) // Весцi АН БССР. - 1990. - №5. - С. 99 - 106. 11. Нефёдов Л.И Формирование фонда свободных аминокислот и их производных в условиях метаболического дисбаланса // Атореф. докт. дисс., - 1993 - Минск, 36с. 12. Taurine: Biological Actions and Clinical Perspectives / Ed. Oia S.S., Antee L., Kontro P., et al. - N.Y.: Alan R. Liss, 1985. - 512 p. 13. Krebs H. The effects of alcohol on metabolic processes // Addict. and Brain Damage., London-Baltimore, 1980, 11-16. 14. Majchrowicz E., Hunt W.A. Similarities in some neurological, physiological and neurochemical aspects of the ethanol withdrawal syndrome in humans and experimental animals // Animal Models In Alcohol Research / Eriksson K., Sinclair J.D., Kiianmaa K., eds. — N.Y.: Acad.Press, 1980. — P.419-424. 15. Смирнов В.Ю., Дорошенко Е.М, Нефёдов Л.И. и др. Эффекты недостаточности таурина в формировании фонда аминокислот и их производных в центральной нервной системе и периферических тканях Весцi АН Беларуси, сер. хим. наук, 1997, N2 с.83-92 16. Rajurkar V., Shastri N.V. Effect of ethanol ingestion on tryptophan metabolism in streptozotocin diabetic rats // Indian J. Biochem. and Biophys., 1990, 27, N5, P.339-341. Таблица 1 Влияние смеси АРУЦ, таурина и триптофана на фонд свободных аминокислот и их производных в печени крыс при синдроме отмены алкоголя, нмоль/г
p<0,05 при сравнении с группами: * - контроль; † - абстинентный синдром Таблица 2 Влияние смеси АРУЦ, таурина и триптофана на фонд свободных аминокислот и их производных в плазме крови крыс при синдроме отмены алкоголя, мкМ
p<0,05 при сравнении с группами: * - контроль; † - абстинентный синдром Таблица 3 Концентрация свободных аминокислот и их производных в плазме крови крыс, получавших смесь аминокислот на фоне хронической алкогольной интоксикации (n=6), М
p<0,05 при сравнении с группами: * - контроль; † - алкогольная интоксикация Таблица 4 Концентрация свободных аминокислот и их производных в печени крыс, получавших смесь аминокислот на фоне хронической алкогольной интоксикации (n=6), нмоль/г
p<0,05 при сравнении с группами: * - контроль; † - алкогольная интоксикация Influence of composition of branched chain amino acids, taurine and tryptophan on the structure of the liver and amino acid pool of rats undergoing chronic alcohol intoxication and withdrawal Ye.M.Doroshenko, L.I/Nefyodov, V.Yu.Smirnov, N.I.Prokopchik, Yu.Ye.Razvodovsky, S.Yu.Ostrovsky Summary. Ethanol withdrawal after forced alcoholization of rats according to Majchrowiсz led to the development of fatty liver which was accompanied with amino acid imbalance in the pool of free sulfur and glycogenic amino acids in viler and blood plasma. Similar changes were observed after prolonged alcohol intoxication. The amino acid compositions contained branched-chain amino acids, taurine and tryptophan administred intragastrically were found to correct the amino acid imbalance and reduce the development of the steatosis of the liver under above situations. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям