Изучение зависимости «доза – ответ» при моделировании острого токсического гепатита in vivo как основа для поиска новых коррекционных стратегий

Воздействие химических веществ остается приоритетным фактором риска для здоровья работающего населения в химической, нефтехимической и химико-фармацевтической промышленности. Печень, основной орган детоксикации, служит мишенью для многих химических агентов, что обусловливает необходимость углубленного изучения патогенетических механизмов ее поражения. Понимание временной динамики изменений различных маркеров позволит точнее определять стадию заболевания, прогнозировать его дальнейшее течение и сформировать тактику медикаментозной коррекции. Цель исследования – изучить динамику изменений биохимических и молекулярно-генетических маркеров повреждения при моделировании острого токсического гепатита на разном уровне токсического воздействия.
Материал и методы. Острый токсический гепатит моделировали in vivo у аутбредных самцов крыс возрастом 12–14 недель и массой 200–220 г с помощью тетрахлорметана. По завершении 24- и 72-часового воздействия оценивали изменение активности основных «печеночных» ферментов и экспрессии генов, связанных с антиоксидантной защитой, системой глутатиона, регуляцией апоптоза и клеточной гибелью.
Результаты и их обсуждение. В первые 24 ч воздействия тетрахлорметана наблюдалось статистически значимое повышение активности АлАТ и АсАТ, а также, в меньшей степени, лактатдегидрогеназы и щелочной фосфатазы. Через 72 ч изменения биохимических маркеров стали более выраженными. Экспрессия анализируемых генов изменялась неоднозначно. В дозо-ответной зависимости имелись различия между 24- и 72-часовым периодами, с более крутым наклоном кривых в первые 24 ч для ряда биомаркеров.
Заключение. Полученные в настоящем исследовании данные могут стать потенциальной основой для разработки тактики медикаментозной коррекции токсических повреждений печени.

1. Bonventre J.V., Yang L. Injury biomarkers in toxicology. In: Comprehensive toxicology. 2nd ed. Elsevier; 2010. P. 679–704.

2. Glinghammar В., Rafter I., Lindstróm A.K., Hedberg J.J., Andersson H.B., Lindblom P., Berg A.L., Cotgreave I. Detection of the mitochondrial and catalytically active alanine aminotransferase in human tissues and plasma. Int. J. Mol. Med. 2009;23(5):621–631. doi: 10.3892/ijmm_00000173

3. Green R.M., Flamm S. AGA technical review on the evaluation of liver chemistry tests. Gastroenterology. 2002;123(4):1367–1384. doi: 10.1053/gast.2002.36061

4. de Vos A., de Troyer R., Stove C. Chapter 57 – Biomarkers of alcohol misuse. Neuroscience of Alcohol. 2019;12:557–565. doi: 10.1016/b978-0-12-813125-1.00057-x

5. Sookoian S., Pirola C.J. Liver enzymes, metabolomics and genome-wide association studies: from systems biology to the personalized medicine. World J. Gastroenterol. 2015;21(3):711–725. doi: 10.3748/wjg.v21.i3.711

6. Liu Y., Luo C., Li T., Zhang W., Zong Z., Liu X., Deng H. Reduced nicotinamide mononucleotide (NMNH) potently enhances NAD+ and suppresses glycolysis, the TCA cycle, and cell growth. J. Proteome Res. 2021;20(5):2596–2606. doi: 10.1021/acs.jproteome.0c01037

7. Botros M., Sikaris K.A. The de ritis ratio: the test of time. Clin. Biochem. Rev. 2013;34(3):117–130.

8. Moriles K.E., Zubair M., Azer S.A. Alanine aminotransferase (ALT) test. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island: StatPearls Publishing, 2024.

9. Miao P., Sheng S., Sun X., Liu J., Huang G. Lactate dehydrogenase A in cancer: a promising target for diagnosis and therapy. IUBMB Life. 2013;65(11):904–910. doi: 10.1002/iub.1216

10. Sherrid M.V., Barac I., McKenna W.J., Elliott P.M., Dickie S., Chojnowska L., Casey S., Maron B.J. Multicenter study of the efficacy and safety of disopyramide in obstructive hypertrophic cardiomyopathy. J. Am. Coll. Cardiol. 2005;45(8):1251–1258. doi: 10.1016/j.jacc.2005.01.012

11. Kounalakis N., Goydos J.S. Tumor cell and circulating markers in melanoma: diagnosis, prognosis, and management. Curr. Oncol. Rep. 2005;7(5):377–382. doi: 10.1007/s11912-005-0065-2

12. Puranik N., Parihar A., Raikwar J., Khandia R. Lactate dehydrogenase a potential diagnostic biomarker for cancer: a review of literature. BJSTR. 2021;38(3):30426–30432. doi: 10.26717/BJSTR.2021.38.006164

13. Khan A.A., Allemailem K.S., Alhumaydhi F.A., Gowder S.J.T., Rahmani A.H. The biochemical and clinical perspectives of lactate dehydrogenase: An enzyme of active metabolism. Endocr. Metab. Immune Disord. Drug Targets. 2020;20(6):855–868. doi: 10.2174/1871530320666191230141110

14. Kotoh K., Kato M., Kohjima M., Tanaka M., Miyazaki M., Nakamura K., Enjoji M., Nakamuta M., Takayanagi R. Lactate dehydrogenase production in hepatocytes is increased at an early stage of acute liver failure. Exp. Ther. Med. 2011;2(2):195–199. doi: 10.3892/etm.2011.197

15. Sharma U., Pal D., Prasad R. Alkaline phosphatase: an overview. Indian J. Clin. Biochem. 2014;29(3):269–278. doi: 10.1007/s12291-013-0408-y

16. Siller A.F., Whyte M.P. Alkaline phosphatase: Discovery and naming of our favorite enzyme. J. Bone Miner. Res. 2018;33(2):362–364. doi: 10.1002/jbmr.3225

17. Ngo V., Duennwald M.L. Nrf2 and oxidative stress: A general overview of mechanisms and implications in human disease. Antioxidants (Basel). 2022;11(12):2345. doi: 10.3390/antiox11122345

18. Poss K.D., Tonegawa S. Reduced stress defense in heme oxygenase 1-deficient cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997;94(20):10925–10930. doi: 10.1073/pnas.94.20.10925

19. Mohar I., Botta D., White C.C., McConnachie L.A., Kavanagh T.J. Glutamate cysteine ligase (GCL) transgenic and gene-targeted mice for controlling glutathione synthesis. Curr. Protoc. Toxicol. 2009;6(16):16. doi: 10.1002/0471140856.tx0616s39

20. Nebert D.W., Vasiliou V. Analysis of the glutathione S-transferase (GST) gene family. Hum. Genomics. 2004;1(6):460. doi: 10.1186/1479-7364-1-6-460

21. Soto J.L., Cabrera C.M., Serrano S., López-Nevot M.A. Mutation analysis of genes that control the G1/S cell cycle in melanoma: TP53, CDKN1A, CDKN2A, and CDKN2B. BMC Cancer. 2005;5:36. doi: 10.1186/1471-2407-5-36

22. Chung I., Leonhardt H., Rippe K. De novo assembly of a PML nuclear subcompartment occurs through multiple pathways and induces telomere elongation. J. Cell. Sci. 2011;124(Pt 21):3603–3618. doi: 10.1242/jcs.084681

23. Cuny G.D., Degterev A. RIPK protein kinase family: Atypical lives of typical kinases. Semin. Cell Dev. Biol. 2021;109:96–105. doi: 10.1016/j.semcdb.2020.06.014

24. McIlwain D.R., Berger T., Mak T.W. Caspase functions in cell death and disease. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2013;5(4):a008656. doi: 10.1101/cshperspect.a008656

25. Kim H.J., Odend’hal S., Bruckner J.V. Effect of oral dosing vehicles on the acute hepatotoxicity of carbon tetrachloride in rats. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1990;102(1):34–49. doi: 10.1016/0041-008x(90)90081-5

26. Zhang Y.X., Li C., Liang X.R., Jin J.Q., Zhang Y., Xu F., Guan J., Ma Y.Y., Ma X.N., Liu R.K., Fu J.H. Role of 5-HT degradation in acute liver injury induced by carbon tetrachloride. Eur. J. Pharmacol. 2021;908:174355. doi: 10.1016/j.ejphar.2021.174355

27. Atawia R.T., Esmat A., Elsherbiny D.A., El-Demerdash E. Telmisartan ameliorates carbon tetrachloride-induced acute hepatotoxicity in rats. Environ Toxicol. 2017;32(2):359–370. doi: 10.1002/tox.22240

28. van Wijk R., Tans S.J., ten Wolde P.R., Mashaghi A. Non-monotonic dynamics and crosstalk in signaling pathways and their implications for pharmacology. Sci. Rep. 2015;5:11376. doi: 10.1038/srep11376

29. Ramaiah L., Hinrichs M.J., Skuba E.V., Iverson W.O., Ennulat D. Interpreting and integrating clinical and anatomic pathology results. Toxicol. Pathol. 2017;45(1):223–237. doi: 10.1177/0192623316677068

30. Unsal V., Cicek M., Sabancilar İ. Toxicity of carbon tetrachloride, free radicals and role of antioxidants. Rev. Environ. Health. 2020;36(2):279–295. doi: 10.1515/reveh-2020-0048

31. Yu Y., Cui Y., Niedernhofer L.J., Wang Y. Occurrence, biological consequences, and human health relevance of oxidative stress-induced DNA damage. Chem. Res. Toxicol. 2016;29(12):2008–2039. doi: 10.1021/acs.chemrestox.6b00265

32. Sikalidis A.K., Mazor K.M., Lee J.I., Roman H.B., Hirschberger L.L., Stipanuk M.H. Upregulation of capacity for glutathione synthesis in response to amino acid deprivation: regulation of glutamate-cysteine ligase subunits. Amino Acids. 2014;46(5):1285–1296. doi: 10.1007/s00726-014-1687-1

33. Mazari A.M.A., Zhang L., Ye Z.W., Zhang J., Tew K.D., Townsend D.M. The Multifaceted Role of Glutathione S-Transferases in Health and Disease. Biomolecules. 2023;13(4):688. doi: 10.3390/biom13040688

34. Malaguarnera G., Cataudella E., Giordano M., Nunnari G., Chisari G., Malaguarnera M. Toxic hepatitis in occupational exposure to solvents. World J. Gastroenterol. 2012;18(22):2756–2766. doi: 10.3748/wjg.v18.i22.2756

35. Bergmann A., Steller H. Apoptosis, stem cells, and tissue regeneration. Sci. Signal. 2010;3(145):re8. doi: 10.1126/scisignal.3145re8

36. Zorov D.B., Juhaszova M., Sollott S.J. Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) and ROS-induced ROS release. Physiol. Rev. 2014;94(3):909–950. doi: 10.1152/physrev.00026.2013