Hepatoprotective activity of a new germanium-organic biologically active substance (medgerm) in experimental hepatitis

Cover Page

Abstract

Aim. To study of the influence of new germanium-organic biologically active substance (medgerm) on lipid peroxidation and antioxidant system in rats with galactosamin-induced acute hepatitis. Methods. The experiments were carried out on Wistar male rats. Acute toxic hepatitis in rats was induced by intraperitoneal injection of D-galactosamine. Experimental animals were divided into 4 groups: first group (n=10) - intact animals that received 0.9% sodium chloride solution intraperitoneal injections throughout the observation period (control group); second group (n=40) - animals that received only D-galactosamine; third group (n=40) - rats that received medgerm intraperitoneal injections 7 days before and 7 days after the administration of D-galactosamine. The dose and administration regimen of medgerm were pre-defined. The fourth group (n=40) included rats that received Essentiale® N in the same mode as a comparator drug. Determination of thiobarbituric acid reactants, reduced glutathione levels in serum and liver homogenate supernatant, as well as superoxide dismutase and catalase activities were carried out in 1, 3, 5 and 7 days after the administration of liver toxins. Results. Medgerm has a significant effect on pro- and antioxidant homeostasis in acute toxic galactosamine-induced hepatitis. It effectively prevented the generation and accumulation of lipid peroxidation end products and preserved the activity of nonenzymatic and enzymatic antioxidant system parts. In animals treated with medgerm, studied parameters restored to reach the baseline level faster than in rats with galactosamine-induced hepatitis that were not treated with medgerm. Conclusion. The findings suggest that medgerm has the antioxidant activity and a membrane-mediated action in acute toxic hepatitis.

Full Text

Свободные радикалы и продукты перекис-как этиотропной, так и патогенетической ного окисления липидов (ПОЛ) играют важ-фармакотерапии. Одной из основных задач ную роль в патогенезе острых и хронических патогенетической составляющей лечения гегепатитов различной этиологии [1]. Баланс патитов является предупреждение или устрамежду ПОЛ и антиоксидантной системой нение одного из ведущих звеньев механизма (АОС) - условие, необходимое для поддержа-поражения печени - дестабилизации морфония нормальной жизнедеятельности клетки. функционального состояния мембран гепато Современная фармакотерапия острых и цитов, связанной со свободнорадикальным хронических болезней печени характеризу-окислением [7]. ется применением лекарственных средств Несмотря на достаточно большой арсе нал гепатопротекторов, они не всегда до Адрес для переписки: olt2006@mail.ru статочно эффективны, поэтому разработка новых препаратов гепатопротективного действия остаётся актуальной проблемой гепатофармакологии [10]. В последнее время значительное развитие получили исследования фармакологических свойств германийорганических соединений [5, 14]. Проведённые доклинические и клинические испытания комплексных германийсодержащих соединений показали, что они положительно влияют на организм, имея разносторонние фармакодинамические свойства (гепато-, нейро-, кардиопротективное, антигипоксическое и др.) [13]. Особый интерес германий представляет в комплексных соединениях с различными биолигандами [5], среди которых особое внимание занимает оксиэтилидендифосфоновая кислота. Наряду с низкой токсичностью она обладает высокой биологической активностью, её производные достаточно широко применяют в клинической практике как регуляторы минерального обмена, противоопухолевые средства, антидоты при отравлении токсичными и радиоактивными элементами и т.д. [11, 12]. По этой причине целенаправленным синтезом был создан новый класс биологически активных веществ - оксиэтилидендифосфонатогерманатов. Как одно из перспективных веществ в этом ряду можно рассматривать комплексное соединение германия и оксиэтилендифосфоновой кислоты с эссенциальным микроэлементом медью - купрум-оксиэтилиден-дифосфонато-германат (лабораторный шифр - медгерм). Интерес к меди обусловлен тем, что она играет большую роль в поддержании морфофункциональной структуры миелиновых оболочек нервов, кровеносных сосудов, лёгочных альвеол и пр. Кроме того, медь влияет на углеводный обмен, процессы кроветворения, способствует усвоению железа, входит в состав многих важных ферментов, таких как Cu/Zn-супероксиддисмутаза (Cu/ Zn-СОД), цитохромоксидаза, тирозиназа, аскорбиназа и другие, обладает противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами [4, 6]. В метаболизме меди большую роль играет печень, где синтезируется медьсодержащий белок церулоплазмин, обладающий различными биологическими свойствами [2]. Всё это и обусловило цель данного исследования - изучение влияния медгерма на состояние ПОЛ и АОС у крыс при остром галактозаминовом гепатите. Опыты проводили на крысах-самцах линии Вистар с массой тела 180-220 г, разведённых в виварии Одесского национального медицинского университета. Животных содержали в обычных условиях на стандартном пищевом и водном рационе. Острый токсический гепатит у крыс вызывали путём внутрибрюшинного (в/б) введения D-галактозамина из расчёта 400 мг/кг в виде 20% водного раствора (полулетальная доза) [8]. Ранее было показано, что для изучения новых гепатопротекторов с предполагаемой мембранотропной активностью наиболее показательна галактозаминовая модель поражения печени, поскольку она протекает, во-первых, «мягче», во-вторых, с привлечением практически всех патогенетических механизмов, наблюдаемых при гепатитах различной этиологии, в том числе вирусной [3]. Экспериментальные животные были распределены на четыре группы: первая группа (n=10) - интактные животные, которым в/б вводили в течение всего времени наблюдения 0,9% раствор натрия хлорида (контрольная группа); вторая группа (n=40) - животные, которые получали только D-галактозамин; третья группа (n=40) - крысы, которым в/б вводили медгерм в дозе 0,4 мг/кг в течение 7 сут до введения и 7 сут после введения D-галактозамина. Доза и режим введения медгерма были определены ранее [9]. Четвёртую группу (n=40) составили крысы, которым в таком же режиме в/б вводили препарат сравнения эссенциале® Н («Авентис Фарма Дойчланд ГмбХ», «Эй. Наттерман энд Сайи ГмбХ», Германия) в дозе 5 мг/кг. Исследование показателей ПОЛ и АОС проводили в 1-е, 3-и, 5-е и 7-е сутки после введения гепатотоксина в сыворотке крови (СК) и супернатанте гомогената ткани печени (ТП). Состояние процессов ПОЛ у животных с галактозаминовым гепатитом оценивали по содержанию в крови и ТП конечных продуктов ПОЛ, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК-Р). Состояние основных компонентов АОС оценивали по уровню одного из основных компонентов её неферментативного звена - глутатиона восстановленного (по G.L. Ellman, 1959), а также по активности двух ключевых ферментов её энзимной составляющей - каталазы (по М.А. Королюк, 1988) и СОД (по В.А. Костюк и соавт., 1990). При расчётах содержания анализируемых веществ и активности ферментов в ТП учитывали массу ТП и степень разведения гомогената. Статистическую обработку полученных данных проводили, используя программу Мiсrosoft Excel, методом вычисления среднего арифметического и уровня его статистической значимости по критерию достоверности Стьюдента. Проведённые исследования показали, что у животных второй группы в 1-е сутки острого галактозаминового гепатита происходило резкое повышение уровня ТБК-Р (СК - в 2,49 раза, ТП - 3,47 раза), уменьшалось содержание восстановленного глутатиона (СК - на 53,5%, ТП - на 59,8%), снижалась активность каталазы (в обоих субстратах на 30,0%) и СОД (в СК - на 58,3%, в ТП - на 49,2%) по сравнению с животными первой группы (табл. 1, 2). У крыс третьей и четвёртой групп в тот же период гепатита происходили аналогичные по направленности изменения, но их выраженность была значительно меньшей. По сравнению с животными первой группы у крыс третьей группы уровень ТБК-Р повышался в СК только на 23,7%, а в ТП - на 33,6%; содержание восстановленного глутатиона уменьшалось в СК на 44,0%, в ТП - на 26,6%; активность каталазы снижалась в СК на 9,2%, в ТП - на 21,4%; активность СОД уменьшалась в СК на 16,3%, в ТП - на 19,1% (см. табл. 1, 2). У крыс четвёртой группы по сравнению с контрольной уровень ТБК-Р повышался в СК на 49,2%, в ТП - на 64,9%; содержание восстановленного глутатиона уменьшалось в СК на 44,7%, в ТП - на 36,4%; активность каталазы снижалась в СК на 25,9%, в ТП - на 28,5%; активность СОД уменьшалась в СК на 47,3%, в ТП - на 31,6% (см. табл. 1, 2). Как свидетельствуют данные таблиц, динамика изучаемых показателей при остром галактозаминовом гепатите в каждой опытной группе имела свои особенности. Так, у животных второй группы изменения изучаемых показателей в СК и в ТП были самыми выраженными и достоверно отличались от показателей крыс контрольной группы вплоть до 7-го дня наблюдения. У животных третьей группы на фоне профилактически-лечебного введения медгерма выраженность патологических изменений изучаемых показателей была значительно меньше, а их восстановление к исходным значениям контрольных крыс происходило намного раньше, чем у нелеченых животных второй группы. Так, повышение содержания ТБК-реактатнтов и в СК, и в ТП было достоверным только до 3-х суток наблюдения, а к 5-м суткам гепатита и в СК, и в ТП их содержание прибли Таблица 1 Содержание веществ, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК-Р), и глутатиона восстановленного в сыворотке крови (СК) и ткани печени (ТП) крыс разных опытных групп, M±m День гепатита Содержание ТБК-Р Содержание восстановленного глутатиона СК, нмоль/л ТП, нмоль/г СК, мкмоль/л ТП, мкмоль/г Первая группа (контроль) 27,81±1,67 0,31±0,01 54,1±3,13 155,35±8,10 Вторая группа (нелеченый гепатит) 1-й 69,2±3,11* 1,08±0,05* 25,15±1,30* 62,50±3,13* 3-й 57,19±2,90* 0,78±0,04* 26,04±0,52* 54,61±2,18* 5-й 53,04±2,70* 0,46±0,02* 29,30±1,79* 81,64±2,45* 7-й 42,79±2,11* 0,41±0,01* 36,86±0,88* 113,93±5,70* Третья группа (гепатит на фоне в/б введения медгерма в дозе 0,4 мг/кг) 1-й 34,39±1,42* 0,41±0,02* 30,31±1,55* 114,22±5,70* 3-й 32,20±0,98* 0,39±0,02* 35,2±0,70* 133,48±5,32* 5-й 28,68±1,16 0,33±0,02 45,57±2,36* 145,29±4,36 7-й 27,35±0,90 0,31±0,01 53,17±2,71 160,34±8,02 Четвёртая группа (гепатит на фоне в/б введения эссенциале® Н в дозе 5 мг/кг) 1-й 41,5±1,10* 0,5±0,03* 29,92±1,50* 98,82±4,94* 3-й 41,02±2,12* 0,39±0,02* 31,87±1,14* 122,17±4,90* 5-й 33,75±1,76* 0,34±0,02 36,39±1,83* 124,25±3,71* 7-й 30,13±1,52 0,31±0,01 43,91±2,25* 138,49±6,89 Примечание: ТБК - тиобарбитуровая кислота; в/б - внутрибрюшинное; *р <0,05 по сравнению с показателями крыс контрольной группы. жалось к референтным значениям. Содержание восстановленного глутатиона в СК было достоверно снижено и к 5-м суткам наблюдения, а в ТП уже к 3-м суткам острого галактозаминового гепатита приближалось к значениям контрольных животных. Уменьшение активности каталазы в СК достоверно отличалось от аналогичного показателя крыс первой группы только на 1-е сутки наблюдения, а на 5-е сутки острого гепатита активность каталазы укладывалась в референтный интервал и в ТП. Активность СОД в СК и ТП к 5-м суткам острого галактозаминового гепатита не отличалась от контрольных значений. У крыс четвёртой группы на фоне профилактически-лечебного введения эссенциале® Н снижение содержания ТБКреактатнтов в СК и ТП было достоверным вплоть до 5-х суток эксперимента. Содержание восстановленного глутатиона в СК и ТП даже к 7-м суткам наблюдения оставалось достоверно меньше, чем у животных контрольной группы. Активность каталазы в СК только к 7-м суткам укладывалась в референтные границы, а в ТП - к 5-м суткам. Активность СОД в СК и на 7-е сутки всё ещё была достоверно снижена, а в ТП восстановление активности СОД наступило только на 7-е сутки острого галактозаминового гепатита (см. табл. 1, 2). Таким образом, оценивая характер влияния координационного соединения германия с медью на состояние прооксидантноантиоксидантного гомеостаза при остром токсическом галактозаминовом гепатите, необходимо отметить его способность достаточно эффективно предупреждать генерацию и накопление конечных продуктов ПОЛ, а также сохранять активность неферментативной и ферментативной частей АОС. Всё это в конечном итоге обеспечивает предупреждение нарушения функций мембран гепатоцитов, а следовательно, и уменьшение токсического влияния гепатотоксиканта на печень. Убедительным свидетельством этого служит предупреждение образования и накопления в 1-е сутки острого галактозаминового гепатита конечных продуктов ПОЛ (ТБК-Р) у крыс третьей группы в отличие от нелеченых животных второй группы. При этом у животных, которые получали медгерм, уровень ТБК-Р был значительно меньшим, чем у животных второй группы, как в СК, так и в ТП (соответственно в 2,0 и 2,6 раза). Подобная картина у крыс второй группы зарегистрирована при изучении неферментативного и ферментативного звеньев АОС. У животных, предварительно получавших медгерм, в 1-е сутки острого токсического галактозаминового гепатита Таблица 2 Активность каталазы и супероксиддисмутазы (СОД) в сыворотке крови (СК) и ткани печени (ТП) крыс разных опытных групп, M±m День гепатита Активность каталазы Активность СОД СК, кат/л ТП, кат/г СК, у.е. ТП, у.е./г Первая группа (контроль) 152,14±6,12 1065,00±14,55 63,72±5,05 0,33±0,02 Вторая группа (нелеченый гепатит) 1-й 106,94±5,45* 731,66±36,58* 26,57±1,04* 0,17±0,01* 3-й 110,01±3,41* 836,56±33,46* 28,12±1,04* 0,16±0,01* 5-й 120,27±1,20* 881,18±26,44* 32,64±2,38* 0,20±0,01* 7-й 124,37±6,22* 938,69±46,93* 42,95±2,58* 0,27±0,01* Третья группа (гепатит на фоне в/б введения медгерма в дозе 0,4 мг/кг) 1-й 138,14±3,87* 837,09±41,85* 53,33±2,67* 0,27±0,01* 3-й 144,82±6,52 949,02±37,96* 56,15±2,81* 0,26±0,01* 5-й 147,71±5,61 999,72±29,99 58,48±0,64 0,30±0,02 7-й 154,03±2,93 1050,94±52,55 63,49±2,73 0,33±0,01 Четвёртая группа (гепатит на фоне в/б введения эссенциале® Н в дозе 5 мг/кг) 1-й 112,67±5,63* 762,01±38,10* 33,56±1,68* 0,23±0,01* 3-й 114,27±5,71* 853,38±34,14* 37,73±1,89* 0,24±0,01* 5-й 121,32±6,31* 1007,06±30,21 43,43±2,17* 0,29±0,01* 7-й 136,06±6,80 1089,46±54,47 52,09±2,03* 0,30±0,01 Примечание: у.е. - условные единицы; *р <0,05 по сравнению с показателями крыс контрольной группы. отмечено значимое уменьшение содержания восстановленного глутатиона и активности каталазы. Однако у крыс третьей группы эти патологические изменения были значительно меньшими, чем у крыс второй группы. Кроме этого, у животных, получавших медгерм, показатели ПОЛ и АОС быстрее восстанавливались до исходного уровня по сравнению с аналогичными показателями у нелеченых крыс второй группы. D-галактозамин вызывает инициирование ПОЛ, что ведёт к истощению АОС клеток и нарушению функционирования плазматических, митохондриальных мембран и мембран эндоплазматического ретикулума. Полученные результаты при профилактически-лечебном применении изучаемого биологически активного вещества при остром токсическом гепатите, вызванном D-галактозамином, свидетельствуют об антиоксидантной активности медгерма и его опосредованном мембранопротективном действии. Следует подчеркнуть, что исследуемое биологически активное вещество проявляет сходную антиоксидантную активность с препаратом сравнения - эссенциале® Н. ВЫВОД На основании полученных данных можно сделать вывод, что в основе механизма гепатопротективного действия исследуемого германийорганического комплекса, скорее всего, лежит его способность реализовать антиоксидантные и антирадикальные свойства, предупреждая таким образом избыточный расход запасов эндогенных антиоксидантов и одновременно снижая чрезмерное образование активных форм кислорода, которые инициируют процесс перекисного окисления липидов.
×

About the authors

O L Tymchyshin

Odessa National Medical University, Odessa, Ukraine

Email: olt2006@mail.ru

References

  1. Буеверов А.О. Оксидативный стресс и его роль в повреждении печени // Рос. ж. гастроэнтерол., гепатол., колопроктол. - 2002. - №4. - С. 21-24.
  2. Ващенко В.И., Ващенко Т.Н. Церулоплазмин - от метаболита до лекарственного средства // Психофармакол. и биол. наркол. - 2006. - Т. 6, вып. 3. - С. 1254-1269.
  3. Годован В.В., Кресюн В.Й. Галактозаміновий гепатит як модель вивчення морфофункціональних порушень клітинних мембран // Одеський медичний ж. - 2005. - №3. - С. 11-15.
  4. Дзюба А.Н., Сорокин Ю.Н. Лечение рассеянного склероза и динамика антиоксидантного статуса // Укр. мед. часопис. - 2008. - №1. - С. 79-82.
  5. Лукевиц Э.Я., Гар Т.К., Игнатович Л.М. и др. Биологическая активность соединений германия. - Рига: Зинатне, 1990. - 191 с.
  6. Мазепа А.І., Мазепа первой. В. Роль міді та цинку в розвитку патології сполучної тканини // Медична хімія. - 2002. - Т. 4, №2. - С. 71-76.
  7. Оковитый С.В., Шуленини С.Н., Смирнов А.В. Клиническая фармакология антигипоксантов и антиоксидантов. - СПб.: ФАРМиндекс, 2006. - 70 с.
  8. Доклинические исследования лекарственных средств. Метод рекомендации / Под ред. А.В. Стефанова. - К.: ГФЦ МЗ Украины, 2002. - 567 с.
  9. Тимчишин О.Л., Кресюн В.Й., Годован В.В. і др. Гепатопротекторні властивості нової комплексної сполуки германію з купрумом (медгерму) при експериментальному токсичному гепатиті // Досягнення біології та медицини. - 2011. - №2. - С. 64-69.
  10. Ушкалова Е.А. Проблемы применения гепатопротекторов // Фарматека. - 2004. - №4. - С. 45-55.
  11. Юрьева Э.А., Матковская Т.А. О бисфосфонатах как о лекарственных соединениях (по материалам международного конгресса в Нидерландах, 2001) // Рос. вестн. перинатал. и педиатр. - 2001. - №3. - С. 59.
  12. Glorieux F.H. Experience with bisphosphonates in osteogenesis imperfecta // Pediatrics. - 2007. - Vol. 119, N 2. - P. 163-165.
  13. Lee J.H., Kim K.W., Yoon M.Y. et al. Antiinflammatory effect of germanium-concentrated yeast against paw oedema is related to the inhibition of arachidonic acid release and prostaglandin E production in RBL 2H3 cells // Auton. Autacoid. Pharmacol. - 2005. - Vol. 25,N 4. - P. 129-134.
  14. Massey P.B. Dietary supplements // Med. Clin. North Am. - 2002. - Vol. 86,N 1. - P. 127-147.

Statistics

Views

Abstract: 307

PDF (Russian): 307

Cited-by

CrossRef: 3

  1. Kadomtseva AV, Mochalov GM, Kuzina OV. Biologically Active Coordination Compounds of Germanium. Synthesis and Physicochemical Properties. Russian Journal of Organic Chemistry. 2021;57(6):879. doi: 10.1134/S1070428021060026
  2. Lee H, Suh IS, Woo M, Kim MJ, Jung Y, Song YO. Beneficial Effects of Desalinated Magma Seawater in Ameliorating Thioacetamide-induced Chronic Hepatotoxicity. Biotechnology and Bioprocess Engineering. 2019;24(1):126. doi: 10.1007/s12257-018-0371-9
  3. Woo M, Noh JS, Kim MJ, Song YO, Lee H. Magma Seawater Inhibits Hepatic Lipid Accumulation through Suppression of Lipogenic Enzymes Regulated by SREBPs in Thioacetamide-Injected Rats. Marine Drugs. 2019;17(6):317. doi: 10.3390/md17060317

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX


© 2013 Tymchyshin O.L.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies