Эффективность α-липоевой кислоты в компенсации расстройств сократительной функции скелетной мышцы, вызванных длительным введением дексаметазона, в модельных экспериментах на животных

Вера Владимировна Труш; Валерий Иванович Соболев

doi:10.25557/0031-2991.2020.04.69-78

Вера Владимировна Труш ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет», 283050, Донецк, Украина, ул. Щорса, д. 46 https://orcid.org/0000-0001-8514-8431
Валерий Иванович Соболев Институт педагогики, психологии и инклюзивного образования Гуманитарно-педагогической академии (филиал) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», 298650, Ялта, ул. Стахановская, д. 11 https://orcid.org/0000-0001-9318-5224

DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991.2020.04.69-78

Ключевые слова: скелетная мышца, дексаметазон, ятрогенный гиперкортицизм, стероидная миопатия, a-липоевая кислота

Аннотация

Цель исследования – изучение в модельных экспериментах на животных эффективности a-липоевой кислоты (a-ЛК) в компенсации нарушений сократительной функции скелетной мышцы смешанного типа (m. tibialis anterior) при длительном введении дексаметазона (ДМ).
Методика. Эксперименты проводили на половозрелых крысах-самках (190-200 г), разделенных на 4 группы по 10 особей в каждой: контрольная группа (К-группа), I-я опытная (дексаметазон 30 сут, ДМ-группа), 2-я опытная (дексаметазон в комплексе с a-липоевой кислотой 30 сут, ДМ+a-ЛК-группа) и 3-я опытная (a-липоевая кислота 30 сут, a-ЛК-группа). Дексаметазон («KRKA», Словения) вводили через день, внутрибрюшинно, в дозе, адекватной терапевтической для человека (0,25 мг/кг), a-Липоевую кислоту (торговая марка «Берлитион-600», BERLIN-CHEMIE, Германия) вводили ежедневно дозе (35 мг/ кг) подкожно. Под наркозом (тиопентал натрия, 100 мг/кг) методом стимуляционной электромиографии и миографии изучали электрофизиологические и сократительные параметры передней большеберцовой мышцы в условиях возбуждения и сокращения, которые индуцировали раздражением малоберцового нерва сверхпороговым электрическим током.
Результаты. Вводимая в комплексе с ДМ a-ЛК нивелировала уменьшение количества активируемых двигательных единиц (ДЕ) и массы мышцы, степени посттетанической ее потенциации, ухудшение сократительных и временных параметров одиночного и тетанического сокращений, типичное для животных ДМ-группы. Сочетание ДМ с a-ЛК даже обусловило статистически значимое увеличение (на 34%) в сравнении с контролем скорости расслабления при одиночном сокращении и скорости развития тетанического сокращения (на 80%), что было характерно и для a-ЛК-группы. Данные факты косвенно указывают в пользу отсутствия выраженных дистрофических изменений мышечных волокон у животных ДМ+a-ЛК-группы. Вместе с тем, хотя для животных ДМ+a-ЛК-группы не было характерно укорочение периода максимальной работоспособности мышцы, типичное для ДМ-группы, но у них и не наблюдалось удлинения этого периода в сравнении с контролем, типичное для a-ЛК-группы. Это свидетельствует в пользу отсутствия позитивных эффектов a-ЛК на работоспособность мышцы в случае комплексного ее применения с ДМ. Вводимая в комплексе с ДМ a-ЛК компенсировала типичную для ДМ-группы повышенную утомляемость и пониженную способность мышцы к восстановлению после выполнения утомляющей работы (УР). Отмечалось даже увеличение скорости восстановления мышцы после УР, что было характерно и для a-ЛК-группы. В пользу этого свидетельствует отсутствие у крыс ДМ+a-ЛК-группы уменьшения скорости укорочения и расслабления мышцы после выполнения УР, типичного для ДМ-группы, и значимого снижения амплитуды одиночных сокращений и количества активируемых ДЕ мышцы после выполнения УР, типичных не только для животных ДМ-группы, но и контрольных особей.
Заключение. Изменения функциональных параметров мышцы животных группы ДМ- указывают на выраженные сократительные нарушения у особей ДМ-группы, а также на сниженную способность их мышцы к восстановлению после УР. У крыс ДМ+a-ЛК-группы не наблюдалось существенного ухудшения сократительной функции мышцы, а ее способность к восстановлению после УР была даже повышена в сравнении с контролем, что было характерно и для a-ЛК-группы. Данные факты позволяют рассматривать a-ЛК в качестве возможного средства для компенсации стероидной миопатии.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Вера Владимировна Труш, ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет», 283050, Донецк, Украина, ул. Щорса, д. 46

– канд. мед. наук, доцент, зав. каф. физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Донецкий национальный университет».

Валерий Иванович Соболев, Институт педагогики, психологии и инклюзивного образования Гуманитарно-педагогической академии (филиал) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», 298650, Ялта, ул. Стахановская, д. 11

– доктор биол. наук, проф., каф. здоровья и реабилитации Института педагогики, психологии и инклюзивного образования Гуманитарно-педагогической академии (филиал) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского».

Литература

1. Комердус И.В., Будул Н.А. Чеканова А.В. Системное действие глюкокортикоидных препаратов: в помощь врачу общей практики (обзор литературы). Российский медицинский журнал. 2017; 1: 45-8.
2. Gardner D., Shoback D. Greenspan's Basic and Clinical Endocrinology. 9th ed. New York: McGraw-Hill Medical; 2011.
3. Полунина А.Г., Исаев Ф.В., Демьянова М.А. Стероидная миопатия. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2012; 112 (10-2): 60-4.
4. Chiu H.C., Chiu C.Y., Yang R.S., Chan D.C., Liu S.H., Chiang C.K. Preventing muscle wasting by osteoporosis drug alendronate in vitro and in myopathy models via sirtuin-3 down-regulation. J. Cachexia Sarcopenia Muscle. 2018; 9 (3): 585-602. DOI: 10.1002/jcsm.12289.
5. Umeki D., Ohnuki Y., Mototani Y., Shiozawa K., Suita K., Fujita T., Nakamura Y., Saeki Y., Okumura S. Protective Effects of Clenbuterol against Dexamethasone-Induced Masseter Muscle Atrophy and Myosin Heavy Chain Transition. PLoS One. 2015; 10(6): e0128263. DOI: 10.1371/journal.pone.0128263
6. Труш В.В., Соболев В.И. Модуляция 2-адреноагонистом формотеролом нарушений сократительной функции скелетной мышцы белых крыс, вызванных длительным введением дексаметазона. Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2018; 4 (4): 219-36.
7. Труш В.В., Соболев В.И., Попов М.Н. Оценка эффективности аргинина в компенсации стероидной миопатии у белых крыс, индуцированной длительным введением дексаметазона. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2018; 62 (4): 120-9. DOI: https://doi.org/10.25557/0031-2991.2018.04.120–129.
8. Труш В.В., Соболев В.И. Модулирующее влияние адреналина на развитие стероидной миопатии у белых крыс, индуцированной длительным введением гидрокортизона. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2017; 61 (4): 104-11. DOI: 10.25557/IGPP.2017.4.8530.
9. Труш В.В., Соболев В.И. Модуляция таурином стероидной миопатии у белых крыс, индуцированной длительным введением дексаметазона. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2017; 7 (2): 108-18.
10. Труш В.В., Соболев В.И. Оценка эффективности β2-адреноагониста формотерола в компенсации электрофизиологических проявлений стероидной миопатии в модельных экспериментах на животных // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2019; 63 (2): 35-47. DOI: 10.25557/0031-2991.2019.03.35-47
11. Hermann R., Mungo J., Cnota P.J., Ziegler D. Enantiomerselective pharmacokinetics, oral bioavailability, and sex effects of various alpha-lipoic acid dosage forms. Clin. Pharmacol. 2014; 6: 195-204. DOI: https://doi.org/10.2147/CPAA.S71574.
12. Лукъянчук В.Д., Шпулина О.А. Фармакологическая коррекция нарушений энергетического обмена при воспалительно-дистрофическом процессе в парадонте. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2006; 69 (4): 51-6.
13. Романцова Т.И., Кузнецов И.С. Потенциальные возможности применения альфа-липоевой кислоты (Берлитион®300) в лечении метаболического синдрома. Ожирение и метаболизм. 2009; 3: 10-4. DOI: https://doi.org/10.14341/2071-8713-5240.
14. Волчегорский И.А., Рассохина Л.М., Мирошниченко И.Ю. Инсулинпотенцирующее действие антиоксидантов при экспериментальном сахарном диабете. Проблемы эндокринологии. 2010; 56 (2): 27-35. DOI: https://doi.org/10.14341/probl201056227-35.
15. Kanabus M., Heales S.J., Rahman S. Development of pharmacological strategies for mitochondrial disorders. British Journal of Pharmacology. 2014; 171 (8): 1798-817. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.12456.
16. Jing Y., Cai X., Xu Y., Zhu C., Wang L., Wang S., Zhu X., Gao P., Zhang Y., Jiang Q., Shu G. α-Lipoic Acids Promote the Protein Synthesis of C2C12 Myotubes by the TLR2/PI3K Signaling Pathway. J. Agric. Food Chem. 2016; 64 (8): 1720-9. DOI: 10.1021/acs.jafc.5b05952.
17. Rousseau A.S., Sibille B., Murdaca J., Mothe-Satney I., Grimaldi P.A., Neels J.G. α-Lipoic acid up-regulates expression of peroxisome proliferator-activated receptor β in skeletal muscle: involvement of the JNK signaling pathway. FASEB J. 2016; 30 (3): 1287-99. DOI: 10.1096/fj.15-280453.
18. Henriksen E.J. Exercise training and the antioxidant alpha-lipoic acid in the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes. Free Radic. Biol. Med. 2006; 40 (1): 3-12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2005.04.002.
19. Bilska A., Wlodec L. Lipoic acid – the drug of the future? Pharmacol. Rep. 2005; 57: 570-7.
20. Nicolson G.L. Mitochondrial dysfunction and chronic disease: treatment with natural supplements. Altern. Ther. Health Med. 2014; 20 (Suppl 1): 18-25.
21. Liu J., Peng Y., Feng Z., Shi W., Qu L., Li Y., Liu J., Long J. Reloading functionally ameliorates disuse-induced muscle atrophy by reversing mitochondrial dysfunction, and similar benefits are gained by administering a combination of mitochondrial nutrients. Free Radic. Biol. Med. 2014; 69 (Apr.): 116-28. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2014.01.003.
22. Aydin A., Yildirim A.M. Effects of alpha lipoic acid on ischemia-reperfusion injury in rat hindlimb ischemia model. Ulus. Trauma Acil. Cerrahi. Derg. 2016; 22 (6): 509-15. DOI: 10.5505/tjtes.2016.00258.
23. Hong O.K., Son J.W., Kwon H.S., Lee S.S., Kim S.R., Yoo S.J. Alpha-lipoic acid preserves skeletal muscle mass in type 2 diabetic OLETF rats. Nutr. Metab. (Lond). 2018; 15 (29): 66-78. DOI: 10.1186/s12986-018-0302-y.
24. Крыльский Е.Д., Попова Т.Н., Кирилова Е.М., Сафонова О.А. Воздействие липоевой кислоты на активность каспаз, показатели иммунного и антиоксидантного статуса при ревматоидном артрите у крыс. Биоорганическая химия. 2016; 42 (4): 431-9. DOI: https://doi.org/10.1134/s1068162016040130.
25. Ященко А.Г., Лысенко Е.Н., Жовтяк В.Н., Майданюк Е.В., Кайс Найрат Влияние альфа-липоевой кислоты на функциональное состояние кардиореспираторной системы и уровень физической работоспособности спортсменов высокого класса. Физическое воспитание студентов творческих специальностей. 2003; 6: 95-104.
26. Sun M., Qian F., Shen W., Tian C., Hao J., Sun L., Liu J. Mitochondrial nutrients stimulate performance and mitochondrial biogenesis in exhaustively exercised rats. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2012; 22 (6): 764-75. DOI: 10.1111/j.1600-0838.2011.01314.x.
27. Tamilselvan J., Jayaraman G., Sivarajan K., Panneerselvam C. Age-dependent upregulation of p53 and cytochrome c release and susceptibility to apoptosis in skeletal muscle fiber of aged rats: role of carnitine and lipoic acid. Free Radic. Biol. Med. 2007; 43 (12): 1656-69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2007.08.028.
28. El-Senousey H.K., Chen B., Wang J.Y., Atta AM., Mohamed F.R., Nie Q.H. Effects of dietary vitamin C, vitamin E, and alpha-lipoic acid supplementation on the antioxidant defense system and immune-related gene expression in broilers exposed to oxidative stress by dexamethasone. Poult. Sci. 2018; 97 (1): 30-8. DOI: 10.3382/ps/pex298.
29. Mohammed M.A., Mahmoud M.O., Awaad A.S., Gamal G.M., Abdelfatah D. Alpha lipoic acid protects against dexamethasone-induced metabolic abnormalities via APPL1 and PGC-1 α up regulation. Steroids. 2019; 144 (Jan 24): 1-7. DOI: 10.1016/j.steroids.2019.01.004.
30. Canepari M., Agoni V., Brocca L., Ghigo E., Gnesi M., Minetto M.A., Bottinelli R. Structural and molecular adaptations to dexamethasone and unacylated ghrelin administration in skeletal muscle of the mice. J. Physiol. Pharmacol. 2018; 69(2). DOI: 10.26402/jpp.2018.2.14.
31. Sakai H., Kimura M., Tsukimura Y., Yabe S., Isa Y., Kai Y., Sato F., Kon R., Ikarashi N., Narita M., Chiba Y., Kamei J. Dexamethasone exacerbates cisplatin-induced muscle atrophy. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2018; 23 (Aug). DOI: 10.1111/1440-1681.13024.
32. Shin K., Ko Y.G., Jeong J., Kwon H. Fbxw7β is an inducing mediator of dexamethasone-induced skeletal muscle atrophy in vivo with the axis of Fbxw7β-myogenin-atrogenes. Mol. Biol. Rep. 2018; 45(4): 625-31. DOI: 10.1007/s11033-018-4185-9.
33. Schakman O., Gilson H., Thissen J.P. Mechanisms of glucocorticoid-induced myopathy. J. Endocrinology. 2008; 197: 1-10. DOI: https://doi.org/10.1677/joe-07-0606.
34. Parekh S., Anania F.A. Abnormal lipid and glucose metabolism in obesity: implications for nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 2007; 132(6): 2191–207. DOI: http://dx.doi.org/10.1053%2Fj.gastro.2007.03.055.
35. Jiao H., Zhou K., Zhao J., Wang X., Lin H. A high-caloric diet rich in soy oil alleviates oxidative damage of skeletal muscles induced by dexamethasone in chickens. Redox Rep. 2018; 23 (1): 68-82. DOI: 10.1080/13510002.2017.1405494.
36. Inder W.J., Jang Ch., Obeysekere V.R., Alford F.P. Dexamethasone administration inhibits skeletal muscle expression of the androgen receptor and IGF-1 - implications for steroid-induced myopathy. Clin. Endocrinol. 2010; 73 (1): 126-32. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2265.2009.03683.x.
37. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. А.Н. Миронова, Н.Д. Бунатян, ред. Москва: Минздрав РФ, ЗАО «Гриф и К»; 2012.
38. Gauthier GF. Skeletal muscle fiber types. In: Engel A.G., Banker B.Q., еds. Myology. Basic and clinical. New York, NY: McGraw-Hill; 1986: 255-83.
39. Galea V., De Bruin H., Cavasin R., McComas A.J. The number and relative size of motor unites estimated by computer. Muscle and Nerve. 1991; 14: 1123-30. DOI: https://doi.org/10.1002/mus.880141114.
40. Агафонов Б.В., Калинин А.П., Можеренков В.П. Мышечные поражения при гиперкортицизме. Казанский медицинский журнал. 1984; 5: 377-9.
41. Неретин В.Я., Котов С.В., Сапфирова В.А. О генезе неврологических изменений при болезни Иценко-Кушинга и синдроме Кушинга. В кн. Вопросы эндокринологии: Республиканский сборник научных работ. М.; 1983: 35-9.
42. Minetto M.A., Botter A., Lanfranco F., Baldi M., Ghigo E., Arvat E. Muscle fiber conduction slowing and decreased levels of circulating muscle proteins after short-term dexamethasone administration in healthy subjects. Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2010; 95: 1663-71. DOI: https://doi.org/10.1210/jc.2009-2161.
43. Камалиев Р.Р., Гришин С.Н., Фалу Ж.Ю., Зиганшин А.У. Воздействие гидрокортизона, АТФ и аденозина на скелетную мышцу крысы. Казанский медицинский журнал. 2009; 90 (4): 556-9.
44. Jurisic-Erzen D., Starcevic-Klasan G., Ivanac D., Peharec S., Girotto D., Jerkovic R. The effects of alpha-lipoic acid on diabetic myopathy. J. Endocrinol. Invest. 2018; 41 (2): 203-9. DOI: 10.1007/s40618-017-0720-0.
45. Vishwanath S., Abdullah M., Elbalkhi A., Ambrus J.L.Jr. Metabolic myopathy presenting with polyarteritis nodosa: a case report. J. Med. Case Rep. 2011; 5 (Jun 30): 262-4. DOI: 10.1186/1752-1947-5-262.
46. Трегубова И.А., Косолапов В.А., Спасов А.А. Антиоксиданты: современное состояние и перспективы. Успехи физиологических наук. 2012; 43 (1): 75-94.
47. Chae C.H., Shin C.H., Kim H.T. The combination of alpha-lipoic acid supplementation and aerobic exercise inhibits lipid peroxidation in rat skeletal muscles. Nutr. Res. 2008; 28(6): 399-405. DOI: 10.1016/j.nutres.2008.02.010.
48. Kinnunen S., Oksala N., Hyyppä S., Sen C.K., Radak Z., Laaksonen D.E., Szabó B., Jakus J., Atalay M. alpha-Lipoic acid modulates thiol antioxidant defenses and attenuates exercise-induced oxidative stress in standardbred trotters. Free Radic. Res. 2009; 43(8): 697-705. DOI: 10.1080/10715760903037673.
49. Favero G., Rodella L.F., Nardo L., Giugno L., Cocchi M.A., Borsani E., Reiter R.J., Rezzani R. A comparison of melatonin and α-lipoic acid in the induction of antioxidant defences in L6 rat skeletal muscle cells. Age (Dordr). 2015; 37 (4): 9824. DOI: 10.1007/s11357-015-9824-7.
50. Rossman M.J., Groot H.J., Reese V., Zhao J., Amann M., Richardson R.S. Oxidative stress and COPD: the effect of oral antioxidants on skeletal muscle fatigue. Med. Sci. Sports Exerc. 2013; 45 (7): 1235-43. DOI: 10.1249/MSS.0b013e3182846d7e.
51. Wray D.W., Nishiyama S.K., Monnet A., Wary C., Duteil S.S., Carlier P.G., Richardson R.S. Antioxidants and aging: NMR-based evidence of improved skeletal muscle perfusion and energetics. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2009; 297 (5): H1870-5. DOI: 10.1152/ajpheart.00709.2009.