CC BY
83
УДК 616.314.17-092.18 : 577.12
Ляшенко Л.1., Денисенко С.В., Костенко В.О.
РОЛЬ ТРАНСКРИПЦ1ЙНОГО ЯДЕРНОГО ФАКТОРА KB У МЕХАН1ЗМАХ ПОРУШЕНЬ В1ЛЬНОРАДИКАЛЬНИХ ПРОЦЕС1В I ДЕЗОРГАН1ЗАЦИ СПОЛУЧНО1 ТКАНИНИ ПАРОДОНТА ЗА УМОВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТАБОЛ1ЧНОГО СИНДРОМУ
ВДНЗУ «Украшська медична стоматологiчна aкaдемiя», м. Полтава
У експеримент1 на 30 блих щурах досл'джено роль NF-kB у механзмах порушень вльнорадикальних процес'т i стану сполучнотканинних структур пародонта при моделюванн метабол'чного синдрому (МС). Виявлено, що введення ¡нг1б1тора ядерно)' транслокацИ NF-kB JSH-23 (4-метил-^(3-фен1лпропт)бензол-1,2-д1ам1ну) за цих умов знижуе сумарну активнсть NO-синтази та концентрац1ю продукт'т окиснення NO - штрит-йон'т. Показано, що активац1я NF-kB е важливою ланкою патогенезу декомпенсованого вльнорадикального окиснення л/'п/'д/'в, колагенол'зу та депол'шеризацИ протеоглкан'т у тканинах пародонта. Введення JSH-23 знижуе р'тень утворення супероксидного анон-радикала електронно-траспортними ланцюгами м1кросом i м'тохондрш, зменшуе утворення вторинних продукт'т пероксидного окиснення л/'п/'д/'в, пдвищуе антиоксидантний потенц1ал (у м'яких тканинах пародонта), зменшуе вмст вльного оксипрол1ну та гл'козамЫогл'кан'в (у м'яких i кютков1й тканинах пародонта).
Ключов1 слова: метабол1чний синдром, ядерний фактор кВ, пародонт, пероксидне окиснення л1п1д1в, антиоксидантна система, бюпол1мери сполучноТ тканини.
Робота е фрагментом НДР "Кисень- та NO-залежш механ1зми ушкодження внутр/шн/х орган1в та )х корекц1я ф1з1олог1чно активними речовинами" (№ держреестрацп 0108U010079).
Вщомо, що серед хворих з ознаками метаболiчного синдрому (МС) велике поширення мають зaпaльно-дистрофiчнi захворювання пародонта [4].
В останн роки висунуто припущення, що загальною ланкою, яка об'еднуе ва компоненти МС та призводить до шсулшорезистентносп, лтотоксичносп, системно!' пперцитокшеми та aртерiaльноТ ппертензп е порушення сигналiзацiТ за участю ядерного фактора кВ (NF-кВ) [1]. Останнш е потужним транскрипцшним фактором, який активуе бтьшють прозапальних механiзмiв у патогенезi хвороб, асоцшованих з вком (атеросклерозом, генералiзованим пародонтитом) [9,15,17], у т.ч. експресш шдуцибельноТ NO-синтази (NOS) [9].
NF-кВ е гетеродимерним комплексом, що складаеться з 2-х субодиниць. До складу родини входить 5 гомолопв: p50 (та його попередник р105), p52 (та його попередник р100), p65(RelA), c-Rel та RelB. За вщсутносп стимулiв (цитоюшв, активних форм кисню, факторiв росту, вiрусiв) NF-кВ знаходиться у цитоплазмi у неактивному виглядi, перебуваючи в комплекс з бiлками родини 1кВ
[10]. Активацiя специфiчноТ 1кВ кiнази та наступна протеосомна деграда^я 1кВ призводить до звiльнення NF-кВ. Втьна форма останнього транслокуеться у ядро та зв'язуеться з кВ-сайтами всередин промоторiв вiдповiдних генiв для активаци ТхньоТ транскрипцiТ [12]. Процес транслокацп NF-кВ порушуеться при надходженн iнгiбiтора активацп NF-кВ II - JSH-23 [13].
У лiтературi наводяться дан про неоднозначну роль NF-кВ на функцюнування тканин пародонта у нормi та при розвитку генералiзованого пародонтиту [3,15].
Метою роботи було вивчення ролi NF-кВ у мехаызмах порушень вiльнорадикальних процесiв i стану сполучнотканинних структур пародонта щурiв за умов моделювання МС.
Матерiали та методи дослщження
Дослiдження були проведенi на 30 бiлих щурах-самцях лжи Вютар масою 180-230 г у 3-х серiях дослiдiв: у першш необхiднi показники вивчали у штактних тварин (контрольна серiя), у другш -пiсля моделювання МС, у третш - протягом вiдтворення Мс тваринам вводили (внутршньоочеревинно, 2 рази на тиждень) iнгiбiтор активацiТ NF-кВ II - JSH-23 (4-метил-^(3-фентпрошл)бензол-1,2^амш) виробництва "Santa Cruz В^е^по1оду" (ФРН).
Для моделювання МС гризунам протягом двох мюя^в призначали 20% водний розчин фруктози для пиття та "фету захщного типу", що мютить таю складов^ рафiноване пшеничне борошно - 45%, сухе знежирене коров'яче молоко - 20%, крохмаль - 10%, столовий маргарин ^i складом жирiв 82%) - 20%, переокиснена соняшникова олiя - 4%, натрш хлорид - 1%.
Активнiсть NOS визначали за рiзницею концентрацiТ ытрит-йошв (NO2-) до та пiсля шкубацп гомогенату м'яких тканин пародонта у середовищ^ що мiстить L-аргiнiн (субстрат NOS) та шкотинамщаденшдинуклеотидфосфат вiдновлений (НАДФН). Концентрацш NO2- визначали шляхом утворення дiазосполук у реакцп з сульфантовою кислотою, а потiм проводили реакцш з а-нaфтилетилендiaмiном, у результат якоТ утворюються похiднi червоного кольору (азобарвники)
[11].
Утворення супероксидного анюн-радикала (О2) у м'яких тканинах пародонта оцшювали при
проведены тесту з штросишм тетразолieм з такими шдукторами: НАДН - для оцшки продукцiï О2
мГтохондрГальним електронно-транспортним ланцюгом (ЕТЛ); НАДФН - для оцшки продукци' О2 мiкросомальним ЕТЛ [6]. Рiвень пероксидного окиснення лтщГв (ПОЛ) у тканинах оцшювали за утворенням у реакци' тюбарбГтуровоТ кислоти (ТБК) з ТБК-активними продуктами забарвленого триметшового комплексу до i пiсля 1,5-годинноТ' шкубацп у прооксидантному залiзоаскорбатному буферному розчиш [2]. Активнiсть антиоксидантноТ' (АО) системи оцшювали за приростом концентрацп ТБК-активних продуктГв за час пiвторагодинноï шкубацп' гомогенату тканин у залiзоаскорбатному буферному розчиш, а також за активнютю каталази [2].
Стан колагену визначали за вмютом у м'яких i кютковш тканинах вiльного оксипролiну [5]. Стан неколагенових бтмв (протеоглiканiв) оцшювали шляхом визначення ïx мономерiв -глкозамшоглкашв (ГАГ) [7].
Отриманi дат обробляли варiацiйно-статистичним методом з використанням критерш Ст'юдента.
Результати дослiдження та ïx обговорення
Введення JSH-23 умов вiдтворення експериментального МС викликае достовiрне зменшення сумарноТ активностi NOS, що на 34.7% (p<0,01) поступаеться результату другоТ серiï (табл. 1). Це, вочевидь, пов'язано з регулюючим впливом NF-kB на експресiю шдуцибельноТ' NOS (iNOS) [14]. Концентрацiя нiтрит-йонiв також поступаеться результату другоТ серп' (на 44.0%, p<0,01).
Таблиця 1
Вплив JSH-23 на стан вльнорадикальних процеав у м'яких тканинах пародонту за умов МС (M+m, n=15)
Серп' дослав
Показники 1нтактш тварини ВГдтворення МС МС + JSH-23
NOS, мкмоль [NO^/гхв. 3.11±0.21 8.03±0.53 * 5.24±0.42 */**
ВМГСТ NO2-, мкмоль/г 0.10±0.02 0.18±0.01 0.14±0.01 **
ПродукцГя О 2 , нмоль/г с
загальний фон 1.00±0.10 1.49±0.08* 1.20±0.10
мГкросомальним ЕТЛ (стимуляцГя НАДФН) 19.07±1.52 28.40±0.97* 22.13±1.33**
мiтоxондрiальним ЕТЛ (СТИМУЛЯЦГЯ НАДН) 18.53±1.15 29.87±0.76* 23.73±1.04 */**
ТБК-реактанти, мкмоль/г 20.7±2.5 35.1±1.6* 19.7±3.4**
Прирют ТБК-реактантГв за час шкубацп' 17.6±1.2 29.9±0.9* 16.7±1.2**
Каталаза, мкат/г 2.73±0.32 1.68±0.22* 1.82±0.35
npuMimKa: * - р <0,05 при порiвняннi з даними iнтактних щурв; ** - Р <0,05 при порiвняннi з даними другоТcepiï
Застосування JSH-23 за цих умов знижуе продукцш О 2 у м'яких тканинах пародонта щурiв: мiкросомальним ЕТЛ - на 22.1% (р<0,01), мiтохондрiальним ЕТЛ - на 20.6% (р<0,01) у порiвняннi з даними другоТ серп.
Вщомо, що актива^я NF-кB супроводжуеться посиленням продукци активних форм кисню, у тому чи^ через пщвищення експресiТ iNOS [8].
Введення JSH-23 за умов експерименту знижуе концентрацш ТБК-реактантiв - на 43.9% (р<0,01) у порiвняннi з результатом другоТ серiТ. Прирют концентрацiТ ТБК-реактантiв за час шкубацп у прооксидантному буферному розчиш зменшуеться на 44.1% (р<0,001) у порiвняннi з даними другоТ серп.
Одержав результати свiдчать, що розвиток у м'яких тканинах пародонту за умов МС декомпенсованого ПОЛ з ютотним зниженням АО потен^алу залежить вщ функцюнальноТ активностi NF-кB. У той же час введення JSH-23 ютотно не позначаеться на активностi каталази у м'яких тканинах пародонта за умов моделювання МС.
Нами дослщжено вплив шпбтора активацiТ NF-кB II ^Н-23) на змiни мономерiв колагенових i неколагенових бiлкiв у тканинах пародонта за умов вщтворення МС (табл. 2).
Введення JSH-23 за цих умов зменшуе концентрацiю втьного оксипролiну у м'яких тканинах пародонта - на 41.4% (р<0,001), у кютковш тканиш - 41.0% (р<0,001); ГАГ у м'яких тканинах пародонта - на 41.8% (р<0,001): у кютковш тканиш - на 42.9% (р<0,001) у порiвняннi з даними другоТ серп.
Таблиця 2
Вплив JSH-23 на змни мономерiв колагенових i неколагенових б'тшв у тканинах пародонту за умов вiдтворення МС (M+m, n=15)
Показники М'якГ тканини пародонта КГсткова тканина пародонта
1нтактш тварини ВГдтворення МС МС + JSH-23 1нтактнГ тварини ВГдтворення МС МС + JSH-23
ВГльний оксипролГн, мкмоль/г 3.82±0.24 6.18±0.18* 3.62±0.31** 3.22±0.20 5.42±0.14* 3.20±0.30**
ГАГ, мкмоль/г 1.15±0.07 1.89±0.04* 1.1±0.08** 0.94±0.04 1.7±0.04* 0.97±0.05**
Отримаш даш свщчать, що порушення ядерноТ транслокацп NF-kB супроводжуеться
обмеженням у м'яких i кютковш тканинах пародонта щурiв процеав дезоргашзацп сполучноТ' тканини (колагенолiзу та деполiмеризацiТ' протеоглкашв).
Висновки
1. Введення iнгiбiтора ядерно'Т транслокаци NF-kB JSH-23 за умов вщтворення МС знижуе сумарну активнють NOS та концентрацiю продуктiв окиснення NO - ытрит-йошв.
2. Актива^я NF-kB е важливою ланкою патогенезу декомпенсованого втьнорадикального окиснення лiпiдiв у м'яких тканинах пародонта за умов вщтворення експериментального МС.
Введення шпбп~ора ядерно'Т транслокаци NF-kB JSH-23 за цих умов знижуе рiвень утворення О 2 у м'яких тканинах пародонта НАДФН-залежним ЕТЛ мiкросом i НАДН-залежним ЕТЛ мтохондрш, зменшуе утворення вторинних продук^в ПОЛ, пiдвищуе АО потен^ал.
3. Функцiональна активнiсть NF-kB за умов експериментального МС сприяе колагенолiзу та деполiмеризацil протеоглiканiв у м'яких i кiстковiй тканинах пародонта щурiв. Введення iнгiбiтора ядерно'Т транслокаци NF-kB JSH-23 зменшуе вмют мономерiв колагенових i неколагенових бiлкiв -втьного оксипролiну та ГАГ.
Лiтература
1. Кайдашев 1.П. Активацiя NF-kB при метабстчному синдромi / 1.П. Кайдашев // Фiзiол. журн. - 2012. - Т.58, №1. - С. 93-101.
2. Методи кшшчних та експериментальних дослщжень в медицин / [Л.В.Беркало, О.В.Бобович, Н.О.Боброва та iн.] ; за ред. 1.П. Кайдашева. - Полтава, 2003. - 320 с.
3. Перова М.Д. Новый взгляд на развитие и репарацию повреждений тканей пародонта с позиций молекулярной медицины Часть 1. Механизмы рецепции патогенов и передачи сигналов о функциональном состоянии тканей / М. Д. Перова, М. Г. Шубич // Стоматология. - 2007. - №3. - С. 76-80.
4. Романенко И.Г. Генерализованный пародонтит и метаболический синдром. Единство патогенетических механизмов развития / И.Г. Романенко, Д.Ю. Крючков // Кримськ. терапевт. журн. - 2011. - №1. - С. 60-67.
5. Тетянец С.С. Метод определения свободного оксипролина в сыворотке крови / С.С. Тетянец // Лабор. дело. - 1985. - №1. - С. 61-62.
6. Цебржинский О.И. Дифференцированное спектрофотометрическое определение продукции супероксида в тканях НСТ-тестом / О.И. Цебржинский // Актуальш проблеми сучасноТ медицини: Вюн. УкраТнськоТ мед. стоматол. академп. - 2002. - Т. 2, №1. - C.96-97.
7. Шараев П.Н. Метод определения гликозаминогликанов в биологических жидкостях / П.Н. Шараев // Лаб. дело. - 1987. - № 5. - С. 530532.
8. Brady T.C. Extracellular superoxide dismutase is upregulated with inducible nitric oxide synthase after NF-kappa B activation / T.C. Brady, L.Y. Chang, B.J. Day, J.D. Crapo // Am. J. Physiol. - 1997. - V. 273, №5 (Pt 1). - P. L1002- L1006.
9. Chung H.Y. Molecular inflammation as an underlying mechanism of the aging process and age-related diseases / H.Y. Chung, E.K. Lee, Y.J. Choi [et al.] // J. Dent. Res. - 2011. - V.90, №7. - P. 830-840.
10. Gloire G. NF-kappaB activation by reactive oxygen species: fifteen years later / Gloire G., Legrand-Poels S., Piette J. // Biochem. Pharmacol. -2006. - V.72, №11. - P. 1493-1505.
11. Hevel J.M. Purification of the inducible murene macrophage nitric oxide synthase / J.M. Hevel // J. Biol. Chem. - 1991. - V. 266, №34. - Р. 22789-22791.
12. Karin M. The I kappa B kinase (IKK) and NF-kappa B: key elements of proinflammatory signalling / M. Karin, M. Delhase // Semin. Immunol. -2000. - V. 12, №1. - P. 85-98.
13. Kumar A. JSH-23 targets nuclear factor-kappa B and reverses various deficits in experimental diabetic neuropathy: effect on neuroinflammation and antioxidant defence / A. Kumar, G. Negi, S.S. Sharma // Diabetes Obes. Metab. - 2011. - V. 13, №8. - P.750-758.
14. Lee H.J. Moringa fruit inhibits LPS-induced NO/iNOS expression through suppressing the NF-kB activation in RAW264.7 cells / H.J. Lee, Y.J. Jeong, T.S. Lee // Am, J, Chin, Med. - 2013. - V.41, №5. - P.1109-1123.
15. Nichols T.C. Role of nuclear factor-kappa B (NF-kappa B) in inflammation, periodontitis, and atherogenesis / T.C. Nichols, T.H. Fischer, E.N. Deliargyris, A.S. Jr.Baldwin // Ann. Periodontol. - 2001. - V.6, №1. - P. 20-29.
16. Solan N.J. RelB cellular regulation and transcriptional activity are regulated by p100 / N.J. Solan, H. Miyoshi, E.M. Carmona [et al.] // J. Biol. Chem. - 2002. - V. 277, №2. - P. 1405-1418.
17. Xiao L. New paradigms in inflammatory signaling in vascular endothelial cells / L. Xiao, Y. Liu, N. Wang // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. -2014. - V. 306, №3. - P. H317-H325.
Реферат
РОЛЬ ТРАНСКРИПЦИОННОГО ЯДЕРНОГО ФАКТОРА kB В МЕХАНИЗМАХ НАРУШЕНИЙ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И ДЕЗОРГАН1ЗАЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ПАРОДОНТА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ МЕТАБОЛИЧЕСКОМ СИНДРОМЕ Ляшенко Л.И., Денисенко С.В., Костенко В.А.
Ключевые слова: метаболический синдром, ядерный фактор kB, пародонт, пероксидное окисление липидов, антиоксидантная система, биополимеры соединительной ткани.
В эксперименте на 30 белых крысах исследована роль NF - kB в механизмах нарушений свободнорадикальных процессов и состояния соединительнотканных структур пародонта при моделировании метаболического синдрома (МС). Выявлено, что введение ингибитора ядерной транслокации NF-kB JSH-23 (4-метил-^(3-фенилпропил)бензол-1,2-диамина) в этих условиях снижает суммарную активность NO-синтазы и концентрацию продуктов окисления NO - нитрит-ионов. Показано, что активация NF-kB является важным звеном патогенеза декомпенсированного свободнорадикального окисления липидов, коллагенолиза и деполимеризации протеогликанов в тканях пародонта. Введение JSH-23 снижает уровень образования супероксидного анион-радикала электронно-транспортными цепями микросом и митохондрий, уменьшает образование вторичных продуктов пероксидного окисления липидов, повышает антиоксидантный потенциал (в мягких тканях пародонта), уменьшает содержание свободного оксипролина и гликозаминогликанов (в мягких и костной тканях пародонта).
Summary
ROLE OF TRANSCRIPTION NUCLEAR FACTOR kB IN MECHANISMS OF FREE RADICAL PROCESSES IMPAIRMENT AND CONNECTIVE TISSUE DISORGANIZATION IN PERIODONTIUM UNDER MODELED METABOLIC SYNDROME Ljashenko L.I., Denisenko S.V., Kostenko V.A.
Key words: metabolic syndrome, nuclear factor kB, periodontium, lipid peroxidation, antioxidant system, connective tissue biopolymers.
The role of NF-kB in the mechanisms of free radical processes impairment and disorders of connective tissue structures of periodontium under modeled metabolic syndrome (MS) was studied in the experiment on 30 white rats. We have found out the administration of an inhibitor of the nuclear translocation of NF-kB JSH-23 (4- methyl -N-( 3 - phenylpropyl ) benzene -1 ,2 -diamine) in these conditions reduces the total activity of NO-synthase and nitrite ions concentration. It has been shown the activation of NF-kB is an important link in the pathogenesis of decompensated free radical lipid peroxidation, collagenolysis and depolymerization of proteoglycans in the periodontal tissues. Introduction of JSH-23 reduces superoxide anion radical formation by electron transport chains of mitochondria and microsomes, decreases the formation of secondary products of lipid peroxidation, increases the AO potential (in soft periodontal tissues), lowers the amount of free hydroxyproline and glycosaminoglycans (in soft bone and periodontal tissues).
