Влияние половых гормонов на содержание ДНК и экспрессию цистатионин-γ-лиазы в миокарде крыс

A. V. Melnik, N. V. Zaichko, I. L. Chereshnyuk, О. А. Khodakіvskyi, O. А. Haiduk

Аннотация


Остаются неопределенными половые особенности функционирования системы цистатионин-γ-лиаза/гидроген сульфид в сердце и ее связь с содержанием ДНК в ядрах клеток миокарда в зависимости от уровня половых гормонов.

Цель работы – оценить влияние различного уровня половых гормонов на фрагментацию ДНК, показатели клеточного цикла, экспрессию цистатионин-γ-лиазы и содержание гидроген сульфида (H2S) в сердце у самцов и самок крыс.

Материалы и методы. Опыты проведены на 40 белых лабораторных крысах обоего пола. Дефицит половых гормонов в организме крыс создавали с помощью кастрации (овариэктомия и тестэктомия соответственно самкам и самцам крыс) хирургическим методом. Содержание эстрадиола и тестостерона в плазме крови животных определяли иммуноферментным методом. Уровень ДНК в ядрах клеток миокарда исследовали методом проточной ДНК-цитометрии. Экспрессию гена цистатионин-γ-лиазы определяли методом полимеразной цепной реакции в режиме «реального времени» (Real-time PCR). Содержание H2S в сердце оценивали спектрофотометрическим методом. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью стандартных методов с применением пакета прикладных программ MS Excel и Statistica SPSS 10.0 for Windows.

Результаты. Оказалось, что у самцов крыс экспрессия цистатионин-γ-лиазы и содержание H2S в миокарде достоверно меньше соответственно на 46,9 и 16,1 % (р < 0,05), чем у самок. Наряду с этим у самцов больше активность апоптоза, пролиферации и полиплоидизации по сравнению с самками. Гонадэктомия самцов уменьшает экспрессию цистатионин-γ-лиазы (на 47,0 %, р < 0,05), содержание H2S в миокарде (на 22,2 %, р < 0,05), активность апоптоза, пролиферации и полиплоидизации в сердце, тогда как кастрация самок вызывала противоположные изменения относительно контроля. Гонадэктомия животных меняет вектор половых различий исследуемых показателей: у кастрированных самцов экспрессия цистатионин-γ-лиазы, содержание H2S в миокарде достоверно больше, тогда как активность апоптоза, пролиферации и полиплоидизации меньше, чем в соответствующей группе самок.

Выводы. Система цистатионин-γ-лиаза/H2S в миокарде является важной молекулярной мишенью, через которую реализуется разнонаправленное влияние половых гормонов на содержание ДНК в ядрах клеток миокарда крыс.


Ключевые слова


клеточный цикл; ДНК; сердце; экспрессия цистатионин-γ-лиазы; гидроген сульфид

Литература


Regitz-Zagrosek, V., Oertelt-Prigione, S., Seeland, U., & Hetzer, R. (2010). Sex and gender differences in myocardial hypertrophy and heart failure. Circ J, 74(7), 1265–1273. doi: 10.1253/circj.CJ-10-0196.

Ostadal, B., & Ostadal, P. (2014). Sex-based differences in cardiac ischaemic injury and protection: therapeutic implications. Br J Pharmacol, 171(3), 541–554. doi: 10.1111/bph.12270.

Bouma, W., Noma, M., Kanemoto, S., Matsubara, M., Leshnower, B.G, Hinmon, R., et al. (2010). Sex-related resistance to myocardial ischemia-reperfusion injury is associated with high constitutive ARC expression. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 298(5), 1510–1517. doi: 10.1152/ajpheart.01021.2009.

Bhupathy, P., Haines, C. D., & Leinwand, L. A. (2010). Influence of sex hormones and phytoestrogens on heart disease in men and women. Womens Health (Lond), 6(1), 77–95. doi: 10.2217/whe.09.80.

Kimura, H. (2014). Production and physiological effects of hydrogen sulfide. Antioxid Redox Signal, 20(5), 783–793. doi: 10.1089/ars.2013.5309.

Calvert, J. W., Coetzee, W. A., & Lefer, D. J. (2010). Novel Insights Into Hydrogen Sulfide–Mediated Cytoprotection. Antioxidants & Redox Signaling, 12(10), 1203–1217. doi: 10.1089/ars.2009.2882.

Papapetropoulos, A., Pyriochou, A., Altaany, Z., Yang, G., Marazioti, A., Zhou, Z., et al. (2009). Hydrogen sulfide is an endogenous stimulator of angiogenesis. Proc Natl Acad Sci U. S. A, 106(51), 21972–21977. doi: 10.1073/pnas.0908047106.

Nomura, T., Ueyama, T., Ashihara, E., Tateishi, K., Asada, S., Nakajima, N., et al. (2008). Skeletal muscle-derived progenitors capable of differentiating into cardiomyocytes proliferate through myostatin-independent TGF-beta family signaling. Biochem Biophys Res Commun, 365(4), 863–869. doi: 10.1016/j.bbrc.2007.11.087.

Aloisi, A. M., Ceccarelli, I., & Fiorenzani, P. (2003). Gonadectomy affects hormonal and behavioral responses to repetitive nociceptive stimulation in male rats. Ann. N Y. Acad. Sci., 1007, 232–237. doi: 10.1196/annals.1286.022.

Joshi, S. A., Shaikh, S., Ranpura, S., & Khole, V. V. (2003). Postnatal development and testosterone dependence of a rat epididymal protein identified by neonatal tolerization. Reproduction, 125(4), 3495–3507.

Wiliński, B., Wiliński, J., Somogyi, E., Piotrowska, J., Góralska, M., & Macura, B. (2011). Carvedilol induces endogenous hydrogen sulfide tissue concentration changes in various mouse organs. Folia Biol (Krakow), 59(3–4), 151–155. doi: 10.3409/fb59_3-4.151-155. •

Sen, N., Paul, B. D., Gadalla, M. M., Mustafa, A. K., Sen, T., Xu, R., et al. (2012). Hydrogen sulfide-linked sulfhydration of NF-κB mediates its antiapoptotic actions. Mol Cell, 45(1), 13–24. doi: 10.1016/j.molcel.2011.10.021.

Varfolomeev, E., Goncharov, T., Vucic, D. (2015). Roles of c-IAP proteins in TNF receptor family activation of NF-κB signaling. Methods Mol Biol, 1280, 269–282. doi: 10.1007/978-1-4939-2422-6_15.

Barr, L. A., & Calvert, J. W. (2014) Discoveries of hydrogen sulfide as a novel cardiovascular therapeutic. Circ J, 78(9), 2111–2118.

Walsh, S., Pontén, A., Fleischmann, B. K., & Jovinge, S. (2010). Cardiomyocyte cell cycle control and growth estimation in vivo--an analysis based on cardiomyocyte nuclei. Cardiovasc Res, 86(3), 365–373. doi: 10.1093/cvr/cvq005.

Zhang, Y., Wang, J., Li, H., Yuan, L., Wang, L., Wu, B., & Ge, J. (2015). Hydrogen sulfide suppresses transforming growth factor-β1-induced differentiation of human cardiac fibroblasts into myofibroblasts. Sci China Life Sci, 58(11), 1126–1134. doi: 10.1007/s11427-015-4904-6.

Meng, G., Zhu, J., Xiao, Y., Huang, Z., Zhang, Y., Tang, X., et al. (2015). Hydrogen Sulfide Donor GYY4137 Protects against Myocardial Fibrosis. Oxid Med Cell Longev, 2015, 691070. doi: 10.1155/2015/691070.




DOI: https://doi.org/10.14739/2310-1210.2017.6.114693

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Запорожский медицинский журнал   Лицензия Creative Commons
Запорожский государственный медицинский университет