Редокс-состояние и накопление аутофагосом в печени мыши при действии хлорида лития

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Активация аутофагии считается одной из перспективных стратегией лечения и профилактики разнообразных неинфекционных заболеваний печени. В работе проведена оценка изменения редокс-состояния и активации аутофагии в тканях печени в условиях in vivo при действии хлористого лития (LiCl) в течение трех суток. Использовали просвечивающую электронную микроскопию для оценки образования аутофагических вакуолей в гепатоцитах печени мыши и ряд биохимических методов для определения в крови или печени активности ферментов, содержания глюкозы, пероксида водорода, уровня окислительной модификации белков и перекисного окисления липидов. Показано, что пероральное применение различных концентраций LiCl приводит к накоплению аутофагосом в клетках печени и небольшому усилению активности ряда антиоксидантных ферментов. Наблюдали значимые перестройки в ультраструктуре эндоплазматического ретикулума, которые могут играть сигнальную роль и участвовать в запуске аутофагии. Токсического действия на печень и развития окислительного стресса при применении LiCl в течение трех суток не обнаружено. Пероральное применение LiCl может использоваться в качестве эффективного модулятора процесса аутофагии в тканях печени.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Дмитриева

Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: s_dmitrieva@list.ru

Казанский институт биохимии и биофизики

Россия, 420111, Казань

А. А. Пономарева

Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр Российской академии наук»

Email: s_dmitrieva@list.ru

Казанский институт биохимии и биофизики

Россия, 420111, Казань

Список литературы

  1. Бгатова Н. П., Гаврилова Ю. С., Лыков А. П., Соловьева А. О., Макарова В. В., Бородин Ю. И., Коненков В. И. 2017. Апоптоз и аутофагия в клетках гепатокарциномы, индуцированные различными формами солей лития. Цитология. T. 59. № 3. С. 178. (Bgatova N. P., Gavrilova Y. S., Lykov A. P., Solovieva A. O., Makarova V. V., Borodin Y. I., Konenkov V. I. 2017. Apoptosis and autophagy in hepatocarcinoma cells induced by different forms of lithium salts. Tsitologiya. V. 59. № 3. P. 178.)
  2. Aebi H. 1984. Catalase in vitro. Methods Enzymol. V. 105. P. 121. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(84)05016-3
  3. Ajoolabady A., Kaplowitz N., Lebeaupin C., Kroemer G., Kaufman R. J., Malhi H., Ren J. 2023. Endoplasmic reticulum stress in liver diseases. Hepatology. V. 77. P. 619. https://doi.org/10.1002/hep.32562
  4. Bortolozzi A., Fico G., Berk M., Solmi M., Fornaro M., Quevedo J., Zarate C. A. Jr., Kessing L. V., Vieta E., Carvalho A. F. 2024. New advances in the pharmacology and toxicology of lithium: a neurobiologically oriented overview. Pharmacol. Rev. V. 76. P. 323. https://doi.org/10.1124/pharmrev.120.000007
  5. Colombo G., Clerici M., Garavaglia M. E., Giustarini D., Rossi R., Milzani A., Dalle-Donne I. 2016. A step-by-step protocol for assaying protein carbonylation in biological samples. J. Chromatogr. B. Anal. Technol. Life Sci. V. 1019. P. 178. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2015.11.052
  6. Costa A. J., Erustes A. G., Sinigaglia R., Girardi C. E.N., Pereira G. J.S, Ureshino R. P., Smaili S. S. 2021. Lack of autophagy induction by lithium decreases neuroprotective effects in the striatum of aged rats. Pharmaceutics. V. 13. P. 135. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13020135
  7. Cribb A. E., Leeder J. S., Spielberg S. P. 1989. Use of a microplate reader in an assay of glutathione reductase using 5,5’-dithiobis(2-nitrobenzoic acid). Anal. Biochem. V. 183. P. 195. https://doi.org/10.1016/0003-2697(89)90188-7
  8. Damri O., Natour S., Agam G. 2021. Do autophagy enhancers/ROS scavengers alleviate consequences of mild mitochondrial dysfunction induced in neuronal-derived cells? Int. J. Mol. Sci. V. 22. P. 5753. https://doi.org/10.3390/ijms22115753
  9. Dangi A., Huang C., Tandon A., Stolz D., Wu T., Gandhi C. R. 2016. Endotoxin-stimulated rat hepatic stellate cells induce autophagy in hepatocytes as a survival mechanism. J. Cell Physiol. V. 231. P. 94. https://doi.org/10.1002/jcp.25055
  10. Deline M. L., Straub J., Patel M., Subba P., Grashei M., van Heijster F. H.A., Pirkwieser P., Somoza V., Livingstone J. D., Beazely M., Kendall B., Gingras M. J.P., Leonenko Z., Höschen C., Harrington G., Kuellmer K., Bian W., Schilling F., Fisher M. P.A., Helgeson M. E., Fromme T. 2023. Lithium isotopes differentially modify mitochondrial amorphous calcium phosphate cluster size distribution and calcium capacity. Front. Physiol. V. 14. Art. ID: 1200119. https://doi.org/10.3389/fphys.2023.1200119
  11. Dossymbekova R., Bgatova N., Tungushbayeva Z., Sharipov K., Taneyeva G., Kydyrbaeva A., Solovieva A. 2020. Effect of lithium carbonate on autophagy and proliferative activity of isolated hepatocytes. Biochem. Biophys. Res. Commun. V. 528. P. 343. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.03.057
  12. Durak I., Yurtarslanl Z., Canbolat O., Akyol O. 1993. A methodological approach to superoxide dismutase (SOD) activity assay based on inhibition of nitroblue tetrazolium (NBT) reduction. Clin. Chim. Acta. V. 214. P. 103. https://doi.org/10.1016/0009-8981(93)90307-p
  13. Engin A. B., Engin A., Engin E. D., Memis L. 2023. Does lithium attenuate the liver damage due to oxidative stress and liver glycogen depletion in experimental common bile duct obstruction? Toxicol. Appl. Pharmacol. V. 466. Art. ID: 116489. https://doi.org/10.1016/j.taap.2023.116489
  14. Halliwell G., Gutteridge J. M.C. 1999. Targets of attacks: fatty acids and lipoproteins. Free radicals in biology and medicine. N.-Y.: Oxford University Press.
  15. Humbert M., Morán M., de la Cruz-Ojeda P., Muntané J., Wiedmer T., Apostolova N., McKenna S.L., Velasco G., Balduini W., Eckhart L., Janji B., Sampaio-Marques B., Ludovico P., Žerovnik E., Langer R., Perren A., Engedal N., Tschan M. P. 2020. Assessing autophagy in archived tissue or how to capture autophagic flux from a tissue snapshot. Biology (Basel). V. 9. Art. ID: 59. https://doi.org/10.3390/biology9030059
  16. Jiang Z. Y., Woollard A. C., Wolff S. P. 1990. Hydrogen peroxide production during experimental protein glycation. FEBS Lett. V. 268. P. 69. https://doi.org/10.1016/0014-5793(90)80974-n
  17. Jung S. R., Lee J. H., Ryu H., Gao Y., Lee J. 2024. Lithium and exercise ameliorate insulin-deficient hyperglycemia by independently attenuating pancreatic α-cell mass and hepatic gluconeogenesis. Korean J. Physiol. Pharmacol. V. 28. P. 31. https://doi.org/10.4196/kjpp.2024.28.1.31
  18. Kiełczykowska M., Polz-Dacewicz M., Kopciał E., Mitrus O., Kurzepa J., Marzec Z., Musik I. 2020. Selenium prevents lithium accumulation and does not disturb basic microelement homeostasis in liver and kidney of rats exposed to lithium. Ann. Agric. Environ. Med. V. 27. P. 129. https://doi.org/10.26444/aaem/105926
  19. L’Abbate S., Nicolini G., Marchetti S., Forte G., Lepore E., Unfer V., Kusmic C. 2023. Lithium treatment induces cardiac dysfunction in mice. Int. J. Mol. Sci. V. 24. Art. ID: 15872. https://doi.org/10.3390/ijms242115872
  20. Liu A., Fang H., Dahmen U., Dirsch O. 2013. Chronic lithium treatment protects against liver ischemia/reperfusion injury in rats. Liver Transpl. V. 19. P. 762. https://doi.org/10.1002/lt.23666
  21. Ma X., McKeen T., Zhang J., Ding W. X. 2020. Role and mechanisms of mitophagy in liver diseases. Cells. V. 9. Art. ID: 837. https://doi.org/10.3390/cells9040837
  22. Masaki R., Yamamoto A., Tashiro Y. 1987. Cytochrome P-450 and NADPH-cytochrome P-450 reductase are degraded in the autolysosomes in rat liver. J. Cell Biol. V. 104. Art. ID: 1207. https://doi.org/10.1083/jcb.104.5.1207
  23. Maurer I. C., Schippel P., Volz H. P. 2009. Lithium-induced enhancement of mitochondrial oxidative phosphorylation in human brain tissue. Bipolar Disord. V. 11. P. 515. https://doi.org/10.1111/j.1399-5618.2009.00729.x
  24. Mizushima N., Yoshimori T., Levine B. 2010. Methods in mammalian autophagy research. Cell. V. 140. P. 313. https://doi.org/10.1016/j.cell.2010.01.028
  25. Nciri R., Allagui M. S., Bourogaa E., Saoudi M., Murat J. C., Croute F., Elfeki A. 2012. Lipid peroxidation, antioxidant activities and stress protein (HSP72/73, GRP94) expression in kidney and liver of rats under lithium treatment. J. Physiol. Biochem. V. 68. P. 11. https://doi.org/10.1007/s13105-011-0113-3
  26. Nciri R., Allagui M. S., Vincent C., Murat J. C., Croute F., El Feki A. 2010. Chronic lithium administration triggers an over-expression of GRP94 stress protein isoforms in mouse liver. Food Chem. Toxicol. V. 48. P. 1638. https://doi.org/10.1016/j.fct.2010.03.038
  27. Paglia D. E., Valentine W. N. 1967. Studies on the quantitative and qualitative characterization of erythrocyte glutathione peroxidase. J. Lab. Clin. Med. V. 70. P. 158.
  28. Qian H., Chao X., Williams J., Fulte S., Li T., Yang L., Ding W. X. 2021. Autophagy in liver diseases: a review. Mol. Aspects Med. V. 82. Art. ID: 100973. https://doi.org/10.1016/j.mam. 100973
  29. Roscoe J.M, Sevier C. S. 2020. Pathways for Sensing and Responding to Hydrogen Peroxide at the Endoplasmic Reticulum. Cells. V. 9. Art. ID: 2314. https://doi.org/10.3390/cells9102314
  30. Russi S., Sgambato A., Bochicchio A. M., Zoppoli P., Aieta M., Capobianco A. M.L., Ruggieri V., Zifarone E., Falco G., Laurino S. 2021. CHIR99021, trough GSK-3β targeting, reduces epithelioid sarcoma cell proliferation by activating mitotic catastrophe and autophagy. Int. J. Mol. Sci. V. 22. Art. ID: 11147. https://doi.org/10.3390/ijms222011147
  31. Rysted J. E., Lin Z., Walters G. C., Rauckhorst A. J., Noterman M., Liu G., Taylor E. B., Strack S., Usachev Y. M. 2021. Distinct properties of Ca2+ efflux from brain, heart and liver mitochondria: the effects of Na+, Li+ and the mitochondrial Na+/Ca2+ exchange inhibitor CGP37157. Cell Calcium. V. 96. Art. ID: 102382. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2021.102382
  32. Samad N., Bilal K., Yasmin F., Khaliq S., Zaman A., Ayaz M. M. 2020. Effect of lithium chloride on d-galactose induced organs injury: possible antioxidative role. Pakistan J. Pharm. Sci. V. 33. P. 1795.
  33. Sarkar S., Krishna G., Imarisio S., Saiki S., O’Kane C.J., Rubinsztein D. C. 2008. A rational mechanism for combination treatment of Huntington’s disease using lithium and rapamycin. Hum. Mol. Genet. V. 17. P. 170. https://doi.org/10.1093/hmg/ddm294
  34. Singh B., Bhaskar S. 2019. Methods for detection of autophagy in mammalian cells. Methods Mol. Biol. V. 2045. P. 245. https://doi.org/10.1007/7651_2018_190
  35. Singulani M. P., De Paula V. J.R., Forlenza O. V. 2021. Mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease: therapeutic implications of lithium. Neurosci. Lett. V. 760. Art. ID: 136078. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2021.136078
  36. Stäubli W., Hess R., Weibel E. R. 1969. Correlated morphometric and biochemical studies on the liver cell. II. Effects of phenobarbital on rat hepatocytes. J. Cell Biol. V. 42. Art. ID: 92. https://doi.org/10.1083/jcb.42.1.92
  37. Talebi M., Mohammadi Vadoud S. A., Haratian A., Talebi M., Farkhondeh T., Pourbagher-Shahri A.M., Samarghandian S. 2022. The interplay between oxidative stress and autophagy: focus on the development of neurological diseases. Behav. Brain Funct. V. 18. Art. ID: 3. https://doi.org/10.1186/s12993-022-00187-3
  38. Wang W., Lu D., Shi Y., Wang Y. 2024. Exploring the neuroprotective effects of lithium in ischemic stroke: a literature review. Int. J. Med. Sci. V. 21. P. 284. https://doi.org/10.7150/ijms.88195
  39. Wilkinson S. 2019. ER-phagy: shaping up and destressing the endoplasmic reticulum. FEBS J. V. 286. P. 2645. https://doi.org/10.1111/febs.14932

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общий вид клеток печени мыши при действии LiCl в разных концентрациях: а – контроль, б – 5 мг/кг, в – 10 мг/кг, г – 15 мг/кг. Масштабный отрезок: 5 мкм. Обозначения: аф – аутофагосома, жк – желчный капилляр, кИ – клетка Ито, кК – клетка Купфера, л – лизосома, лк – липидная капля, м – митохондрия, пД – пространство Диссе, ск – синусоидальный капилляр, шэр – шероховатый эндоплазматический ретикулум, я – ядро, яд – ядрышко.

Скачать (973KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Образование аутофагосом в гепатоцитах мыши при действии LiCl в разных концентрациях: а – контроль, б – 5 мг/кг, в – 10 мг/кг, г – 15 мг/кг. Масштабный отрезок: 1 мкм (а–в) и 0.5 (г) мкм. Обозначения: ал – аутолизосома, аг – аппарат Гольджи, гэр – гладкий эндоплазматический ретикулум, п – пероксисома, р – рибосомы. Остальные обозначения те же, что на рис. 1.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменения ультраструктуры митохондрий и эндоплазматического ретикулума в гепатоцитах мыши при действии LiCl в разных концентрациях: а – контроль, б – 5 мг/кг, в – 10 мг/кг, г – 15 мг/кг. Масштабный отрезок: 1 мкм. Обозначения те же, что на рис. 1, 2. Стрелкой указаны зоны контакта расширенных канальцев ЭР с митохондрией.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Активность супероксиддисмутазы (SOD, а), каталазы (CAT, б), глутатионпероксидазы (GPx, в) и глутатионредуктазы (GR, г) в тканях печени после применения LiCl в течение трех суток. Показаны средние значения и их стандартные отклонения (на 1 мг белка). Различия относительно контроля (*) и между вариантами (#) достоверны при Р < 0.05; (n = 6, непараметрический критерий Манна–Уитни).

Скачать (250KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025