Нефропротекторна активність похідних сірковмісних амінокислот (адеметіоніну, таурину та глутатіону) за умов експериментального гострого пошкодження нирок

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вивченню нефропротекторних властивостей похідних сірковмісних амінокислот (адеметіоніну, таурину та глутатіону) за умов гострого пошкодження нирок різної етіології в порівняльному аспекті та встановлення механізмів їх впливу. У ході експериментальних досліджень виявлено умовно-ефективні дози для обраних препаратів: адеметіоніну – 20 мг/кг, глутатіону – 30 мг/кг та таурину – 100 мг/кг. На моделі рабдоміолітичного гострого пошкодження нирок виразніший нефропротекторний вплив демонстрував адеметіонін за здатністю усувати токсичний вплив міоглобіну. При гентаміциновій нефропатії за рядом показників переважав таурин, при ішемії-реперфузії 22 максимальний протекторний вплив зафіксовано у глутатіону. Нефропротекторний ефект зумовлений здатністю препаратів посилювати сечовиділення, швидкість клубочкової фільтрації, зменшувати прояви ретенційної азотемії та протеїнурії; нормалізувати іонорегулювальну функцію, що реалізувалось активацією клубочково-канальцевого та канальцево-канальцевого балансів, покращанням енергозабезпечення нирок, та підтверджується даними морфологічного дослідження. Доведено виразний антиоксидантний вплив досліджених похідних сірковмісних амінокислот, а також їх здатність відновлювати фібрино- та протеолітичну активність в нирках.

Диссертационная работа посвящена изучению нефропротекторных свойств производных серосодержащих аминокислот (адеметионина, таурина и глутатиона) в условиях острого повреждения почек различной этиологии в сравнительном аспекте с определением механизмов их действия. В ходе экспериментальных исследований установлены условно-эффективные дозы для выбранных препаратов: для адеметионина - 20 мг/кг, глутатиона - 30 мг/кг, таурина -100 мг/кг. На модели рабдомиолитического острого повреждения почек более выраженный нефропротекторный эффект и способность устранять токсическое воздействие миоглобина продемонстрировал адеметионин. При гентамициновой нефропатии по ряду показателей преобладал таурин, при ишемии-реперфузии максимальный протекторный эффект зафиксирован для глутатиона. Нефропротекторное действие базируется на способности препаратов увеличивать мочевыделение, скорость клубочковой фильтрации, уменьшать проявления ретенционной азотемии и протеинурии; нормализовать ионорегулирующую функцию, что реализовалось активацией клубочково-канальцевого и канальцево-канальцевого балансов, улучшением энергообеспечения почек, и подтверждается данными морфологического исследования. Доказано выраженное антиоксидантное действие исследованных производных серосодержащих аминокислот, а также их способность восстанавливать фибрино- и протеолитическую активность в почках.

The dissertation is devoted to the study of nephroprotective properties of the derivatives of sulfur-containing amino acids (ademetionine, taurine and glutathione) under the conditions of acute kidney injury of different etiology in the comparative aspect with the establishment of the pathogenetic mechanisms of their influence. In the course of experimental studies, the conventionally effective doses for the selected drugs were established: ademetionine 20 mg/kg, glutathione 30 mg/kg and taurine – 100 mg/kg. Renoprotective effect was confirmed by a positive dynamics in the parameters of the functional state of kidneys: an increase in diuresis and glomerular filtration rate, a decrease in retention azotemia, proteinuria and excretion of sodium ions. Pharmacological, biochemical, histological and statistical method of analysis were used. It was found, that a 7-day course of ademetionine, taurine and glutathione administration to intact animals contributed to an increase in diuresis and natriuresis, with a tendency to an enhancement of glomerular filtration rate (GFR) and a simultaneous decrease in urine protein excretion, which shows the ability of drugs to affect the tubular transport. Using an integral index of animal survival, the nephroprotective activity of the studied derivatives of sulfur-containing amino acids was verified under the conditions of ethylene glycol intoxication. It was found that in the group of animals with ethylene glycol intoxication, the highest effectiveness was demonstrated by the preparation of glutathione – 28.6% (p<0.05) of animal survival at day 5 of the experiment. An administration of the studied derivatives of sulfur-containing amino acids in a prophylactic regimen (3 days prior to the modelling of rhabdomyolytic acute kidney injury), a clear nephroprotective effect was established, manifested by an improvement of the functional state of kidneys and a decrease in the degree of damage to renal tissue. An administration in a treatment regimen (within 7 days after the modelling of rhabdomyolytic acute kidney injury) demonstrated a higher nephroprotective efficacy of ademetionine (according to multi-group comparison using Kruskal–Wallis test), as evidenced by an improvement of the excretory kidney function with an increase in GFR by 1.6 times (p<0,01), diuresis – by 47,3% (p 0,01), reduction of azotemia and proteinuria, as well as a restoration of the reabsorption capacity of tubular nephrocytes, confirmed by the reduction of fractional excretion of sodium ions by 2.9 times (p<0.01), the maintenance of glomerular-tubular as well as normalization of tubular-tubular balance. Improvement of the excretory function was realized in reduction of hyperkalaemia (by 3.7 times (p<0.01) on average) and normalization of urine pH in all experimental animals. Inhibition of the lipid and protein peroxidation process in both blood plasma and kidney tissue and enhancement of the enzymatic and non-enzymatic parts of antioxidant system manifested the antioxidant effect of ademetionine. An increase in the fibrinolysis activity and normalization of proteolysis in kidney tissue was also established. A significant decrease in the activity of GGTP by 5.2 times (p<0.01) compared to untreated animals indicates the cytoprotective activity of ademetionine, and is confirmed by histological data. Administration of the investigational drugs in a prophylactic-therapeutic regimen resulted in a significant reduction of the degree of damage to nephrocytes in rats with gentamicin-induced nephropathy. The most pronounced effect was shown by taurine as it was evidenced by the number of indices: an increase in diuresis by 78.1% (p<0.01), GFR – by 2.9 times (p<0.01), a decrease in azotemia by 2.3 times (p<0.01), and proteinuria – by 3.6 times (p<0.01). The protective effect of taurine on epitheliocytes of proximal tubules is confirmed by an increase in reabsorption capacity and a corresponding decrease in fractional sodium excretion by 11.2 times (p<0.01), an increase in absolute reabsorption of sodium ions by 2.6 times with an activation of the tubular-tubular balance (r = -0.87) and glomerular-tubular balance (r = 0.96). At the same time, under the influence of taurine an activation of the antioxidant defence (an increase in the antioxidant-prooxidant index in kidney tissue by 3.1 times) and decrease in gamma-glutamyltranspeptidase activity in urine by 4.8 times is observed. This evidences a cytoprotective effect correlating to morphological data showing a decrease in the prevalence and number of epithelial cells with signs of degeneration. In ischemia-reperfusion kidney injury, the use of the investigated derivatives of sulfur-containing amino acids in the prophylactic regimen significantly limited epithelial cell damage, as evidenced by an increase in GFR, diuresis, a decrease in retention azotemia and proteinuria in treated animals. The protective effect on tubular cells resulted in an increase in the proximal and distal transport of sodium ions. However, a significant correlation between the GFR, proximal (r=0.85, p<0.05) and distal sodium transport (r=0.75, p<0.05) was found only in glutathione group, evidencing the adequate functioning of the intrarenal regulatory mechanisms under the influence of drug. The compensatory activation of distal transport is demonstrated by the activation of tubular-tubular balance (r=-0.89, p<0.05). Histopathological examination confirmed biochemical data and revealed a decrease in the number of necrotic cells, as well as a degree and prevalence of hydropic degeneration and vacuolation. Among the studied drugs, glutathione had the most pronounced effect of the normalization of prooxidant-antioxidant balance. The amelioration of the energy supply of nephrocytes under the conditions of hypoxia is indicated by an increase in the succinate dehydrogenase activity in kidney tissue: in rats treated with ademetionine by 1,6 times, taurine – by 1,8 times, glutathione – by 2,7 times, mexidol – by 2,5 times, which confirms the complex protective effect of drugs, especially glutathione. In general, the effectiveness of the derivatives of sulfur-containing amino acids on this model can be placed in the following order: glutathione>taurine> ademetionine.