Функциональное состояние системы глутатиона в жировой ткани крыс при метаболическом синдроме

Цель исследования: изучить функциональное состояние компонентов глутатион-зависимой антиоксидантной системы в жировой ткани крыс при экспериментальном метаболическом синдроме (МС).

Материал и методы. Модель МС была воспроизведена на крысах-самцах линии Wistar с использованием высокожировой и высокоуглеводной диеты (ВЖВУД). У животных измеряли массу тела и жировой ткани. В сыворотке крови оценивали содержание глюкозы, инсулина, лептина, триацилглицеролов, холестерола. В эпидидимальной жировой ткани определяли уровень активных форм кислорода (АФК) флуоресцентным методом, концентрацию восстановленного (GSH) и окисленного (GSSG) глутатиона, активность ферментов глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы и глутатион-S-трансферазы оценивали спектрофотометрически.

Результаты. Установлено, что ВЖВУД приводила к увеличению массы тела, ожирению, гипергликемии, инсулинорезистентности, дислипидемии, лептинемии у крыс опытной группы. Повышение массы жировой ткани имело положительную взаимосвязь с увеличением концентрации глюкозы, лептина в сыворотке крови и уровня АФК в эпидидимальной жировой ткани крыс с МС. Обнаружено, что уровень общего глутатиона в жировой ткани крыс опытной группы снижался главным образом за счет уменьшения содержания GSH. У крыс, получавших ВЖВУД, также отмечалось снижение активности глутатионпероксидазы и глутатион-S-трансферазы, но повышение глутатионредуктазной активности. Заключение. Ожирение как ключевой компонент МС является триггером развития инсулинорезистентности, хронического воспаления и окислительного стресса. В исследовании показано, что при МС и ожирении происходит сдвиг редокс-баланса адипоцитов в сторону прооксидантной активности, что выражается в уменьшении отношения GSH/GSSG и снижении активности глутатион-зависимых ферментов антиперекисной защиты.

1. Bremer A.A. Jialal I. Adipose tissue dysfunction in nascent metabolic syndrome. J. Obes. 2013:393192. DOI: 10.1155/2013/393192.

2. Lacobini C., Pugliese G., Blasetti Fantauzzi C., Federici M., Menini S. Metabolically healthy versus metabolically unhealthy obesity. Metabolism. 2019;92:51–60. DOI: 10.1016/j.metabol.2018.11.009.

3. Беспалова И.Д., Калюжин В.В., Мурашев Б.Ю., Осихов И.А., Кощавцева Ю.И., Тетенева А.В. и др. Субпопуляционный состав и прооксидантная активность клеток висцеральной жировой ткани пациенток с метаболическим синдромом. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2022;37(3):114–120. DOI: 10.29001/2073-8552-2022-37-3-114-120.

4. D’Alessandro M.E., Selenscig D., Illesca P., Chicco A., Lombardo Y.B. Time course of adipose tissue dysfunction associated with antioxidant defense, inflammatory cytokines and oxidative stress in dyslipemic insulin resistant rats. Food Funct. 2015;6(4):1299–1309. DOI: 10.1039/c4fo00903g.

5. Maslov L.N., Naryzhnaya N.V., Boshchenko A.A., Popov S.V., Ivanov V.V., Oeltgen P.R. Is oxidative stress of adipocytes a cause or a consequence of the metabolic syndrome? J. Clin. Transl. Endocrinol. 2018;15:1–5. DOI: 10.1016/j.jcte.2018.11.001.

6. Masschelin P.M., Cox A.R., Chernis N., Hartig S.M. The impact of oxidative stress on adipose tissue energy balance. Front. Physiol. 2020;10:1638. DOI: 10.3389/fphys.2019.01638.

7. Monserrat-Mesquida M., Quetglas-Llabrés M., Capó X., Bouzas C., Mateos D., Pons A. et al. Metabolic syndrome is associated with oxidative stress and proinflammatory state. Antioxidants. 2020;9(3):236. DOI: 10.3390/antiox9030236.

8. Castro J.P., Grune T., Speckmann B. The two faces of reactive oxygen species (ROS) in adipocyte function and dysfunction. Biol. Chem. 2016;397(8):709–724. DOI: 10.1515/hsz-2015-0305.

9. Lasker S., Rahman M.M., Parvez F., Zamila M., Miah P., Nahar K. et al. High-fat diet-induced metabolic syndrome and oxidative stress in obese rats are ameliorated by yogurt supplementation. Sci. Rep. 2019;9(1):20026. DOI: 10.1038/s41598-019-56538-0.

10. Taherkhani S., Suzuki K., Ruhee R.T. A brief overview of oxidative stress in adipose tissue with a therapeutic approach to taking antioxidant supplements. Antioxidants (Basel). 2021;10(4):594. DOI: 10.3390/antiox10040594.

11. Picklo M.J., Long E.K., Vomhof-DeKrey E.E. Glutathionyl systems and metabolic dysfunction in obesity. Nutrition Reviews. 2015;73(12):858–868. DOI: 10.1093/nutrit/nuv042.

12. Langhardt J., Flehmig G., Klöting N., Lehmann S., Ebert T., Kern M. et al. Effects of weight loss on glutathione peroxidase 3 serum concentrations and adipose tissue expression in human obesity. Obes. Facts. 2018;11:475–490. DOI: 10.1159/000494295.

13. Shin S.K., Cho H.W., Song S.E., Im S.S., Bae J.H., Song D.K. Oxidative stress resulting from the removal of endogenous catalase induces obesity by promoting hyperplasia and hypertrophy of white adipocytes. Redox Biol. 2020;37:101749. DOI: 10.1016/j.redox.2020.101749.

14. Birulina J.G., Ivanov V.V., Buyko E.E., Bykov V.V., Smagliy l.V., Nosarev A.V. et al. High-fat, high-carbohydrate diet-induced experimental model of metabolic syndrome in rats. Bulletin of Siberian Medicine. 2020;19(4): 14–20. (In Russ.). DOI: 10.20538/1682-0363-2020-4-14-20.

15. Liu L., Zou P., Zheng L., Linarelli L. E., Amarel, S., Passaro A. et al. Tamoxifen reduces fat mass by boosting reactive oxygen species. Cell Death Dis. 2015;6(1):e1586. DOI: 10.1038/cddis.2014.553.

16. Rahman I., Kode A., Biswas S. K. Assay for quantitative determination of glutathione and glutathione disulfide levels using enzymatic recycling method. Nat. Protoc. 2006;1(6):3159–3165. DOI: 10.1038/nprot.2006.378.

17. Boden G., Homko C., Barrero C.A., Stein T.P., Chen X., Cheung P. et al. Excessive caloric intake acutely causes oxidative stress, GLUT4 carbonylation, and insulin resistance in healthy men. Sci. Transl. Med. 2015;7:1–10. DOI: 10.1126/scitranslmed.aac4765.

18. Navarro-Ruiz M.C., Soler-Vázquez M.C., Díaz-Ruiz A., Peinado J.R., Nieto Calonge A., Sánchez-Ceinos J. et al. Influence of protein carbonylation on human adipose tissue dysfunction in obesity and insulin resistance. Biomedicines. 2022;10(12):3032. DOI: 10.3390/biomedicines10123032.

19. Lu S.C. Glutathione synthesis. Biochim. Biophys. Acta. 2013;1830(5):3143–3153. DOI: 10.1016/j.bbagen.2012.09.008.

20. Kobayashi H., Matsuda M., Fukuhara A., Komuro R., Shimomura I. Dysregulated glutathione metabolism links to impaired insulin action in adipocytes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2009;296(6):E1326–E1334. DOI: 10.1152/ajpendo.90921.2008.