Окислительный стресс в митохондриях мозга при алюминиевом нейротоксикозе и введении модуляторов биосинтеза глутатиона и кофермента А

На экспериментальной модели алюминиевого нейротоксикоза установлено, что в условиях хронического введения хлорида алюминия у крыс развиваются явления окислительного стресса и угнетение восстановительного потенциала системы глутатиона в митохондриальной и постмитохондриальной фракциях больших полушарий мозга. Показано, что введение N-ацетилцистеина, а также сочетанного назначения его с модуляторами биосинтеза кофермента А (D-пантенолом или D-пантетином) на фоне алюминиевого нейротоксикоза приводят к выраженному снижению продукции активных форм кислорода митохондриями, снижению наработки тиобарби-турат-реагирующих соединений, нормализации содержания глутатиона и его биосинтеза в ткани мозга. Полученные результаты указывают на высокую эффективность предшественника биосинтеза глутатиона N-ацетилцистеина в предупреждении окислительного стресса в хронической модели алюминиевого нейротоксикоза, что может быть обоснованием для его применения как модулятора редокс-статуса митохондрий при развитии нейродегенеративной патологии.

1. Lezi, E. Mitochondria in neurodegeneration / E. Lezi, R. H. Swerdlow // Adv. Exp. Med. Biol. - 2012. - Vol. 942. -P. 269-286. https://doi.org/10.1007/978-94-007-2869-1_12

2. Mitochondrial dysfunction, oxidative stress and neurodegeneration / M. Mancuso [et al.] // J. Alzheimers Dis. - 2006. -Vol. 10, N 1. - Р 59-73. https://doi.org/10.3233/jad-2006-10110

3. Dringen, R. Glutathione pathways in the brain / R. Dringen, J. Hirrlinger // Biol. Chem. - 2003. - Vol. 384, N 4. -Р 505-516. https://doi.org/10.1515/bc.2003.059

4. Кулинский, В. И. Биологическая роль глутатиона / В. И. Кулинский, Л. С. Колесниченко // Успехи соврем. биол. - 1990. - Т. 110, № 1. - С. 20-32.

5. Perluigi, М. mTOR signaling in aging and neurodegeneration: At the crossroad between metabolism dysfunction and impairment of autophagy / M. Perluigi, F. Di Domenico, D. A. Butterfield // Neurobiol. Dis. - 2015. - Vol. 84. - P. 39-49. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2015.03.014

6. Mechanisms Underlying Aluminum Neurotoxicity Related to 14-3-3Z Protein / H. Wang [et al.] // Toxicol Sci. - 2018. -Vol. 163, N 1. - Р 45-56. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfy021

7. Said, M. M. Neuroprotective effects of eugenol against aluminium induced toxicity in the rat brain / М. М. Said, М. М. Rabo // Archives of Industrial Hygiene and Toxicology. - 2017. - Vol. 68, N 1. - Р. 27-37. https://doi.org/10.1515/aiht-2017-68-2878

8. Pallotti, F. Isolation and subfractionation of mitochondria from animal cells and tissue culture lines / F. Pallotti, G. Lenaz // Methods Cell Biol. - 2007. - Vol. 80. - P. 3-44. https://doi.org/10.1016/s0091-679x(06)80001-4

9. Comparison of spectrophotometric and HPLC methods for determination of lipid peroxidation products in rat brain tissues / M. Durfinova [et al.] // Chem. Pap. - 2007. - Vol. 61, N 4. - P. 321-325. https://doi.org/10.2478/s11696-007-0040-5

10. Rahman, I. Assay for quantitative determination of glutathione and glutathione disulfide levels using enzymatic recycling method / I. Rahman, A. Kode, S. K. Biswas // Nat. Protoc. - 2006. - Vol. 1, N 6. - P. 3159-3165. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.378

11. Flohe, L. Assays of glutathione peroxidase / L. Flohe, W. A. Gunzler // Methods Enzymol. - 1984. - Vol. 105. -P. 114-120. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05015-1

12. Habig, W. H. Glutathione S-transferases. The first enzymatic step in mercapturic acid formation / W. H. Habig, M. J. Pabst, W. B. Jakoby // J. Biol. Chem. - 1974. - Vol. 249, N 22. - P. 7130-7139.

13. Smith, I. K. Assay of glutathione reductase in crude tissue homogenates using 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) / I. K. Smith, T. L. Vierheller, C. A. Thorne // Anal. Biochem. - 1988. - Vol. 175, N 2. - P. 408-413. https://doi.org/10.1016/0003-2697(88)90564-7

14. A spectrophotometric assay of gamma-glutamylcysteine synthetase and glutathione synthetase in crude extracts from tissues and cultured mammalian cells / G. Volohonsky [et al.] // Chem. Biol. Interact. - 2002. - Vol. 140, N 1. - Р. 49-65. https://doi.org/10.1016/s0009-2797(02)00017-0

15. Menon, D. A fluorometric method to quantify protein glutathionylation using glutathione derivatization with 2,3-naphthalenedicarboxaldehyde / D. Menon, P. G. Board // Anal. Biochem. - 2013. - Vol. 433, N 2. - P. 132-136. https://doi.org/10.1016/j.ab.2012.10.009