vestimИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series1814-60232524-2350The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1814-6023-2023-20-2-147-157vestim-912Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАCLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEОб участии валина крови и L-аргинин-NO системы в развитии гипертермии, формировании тиреоидного статуса и прооксидантно-антиоксидантного состояния при стрессе, вызываемом бактериальным эндотоксиномParticipation of blood valine and L-arginine-NO system in the development of hyperthermia, the formation of thyroid status and prooxidant-antioxidant state under stress due to bacterial endotoxinВисмонтФ. И.VismontF. I.

Висмонт Франтишек Иванович – член-корреспондент, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой

пр-т Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Frantishek I. Vismont – Corresponding Member, D. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

patfiz@bsmu.byВисмонтА. Ф.VismontA. F.

Висмонт Арвид Франтишкович – канд. мед. наук, вед. науч. сотрудник

пр-т Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Arvid F. Vismont – Ph. D. (Med.), Leading Researcher

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

patfiz@bsmu.byЖаданС. А.ZhadanS. A.

Жадан Светлана Анатольевна – канд. биол. наук, доцент

пр-т Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Svetlana A. Zhadan – Ph. D. (Biol.), Associate Professor

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

patfiz@bsmu.byАбакумоваТ. В.AbakumovaT. V.

Абакумова Татьяна Вячеславовна – ассистент

пр-т Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Tatyana V. Abakumova – Assistant

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

patfiz@bsmu.byЯковлевФ. Д.YakovlevF. D.

Яковлев Федор Дмитриевич – ассистент

пр-т Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Fedor D. Yakovlev – Assistant

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

patfiz@bsmu.byБелорусский государственный медицинский университетBelarusian State Medical University202305062023202147157Copyright © Висмонт Ф.И., Висмонт А.Ф., Жадан С.А., Абакумова Т.В., Яковлев Ф.Д., 20232023Висмонт Ф.И., Висмонт А.Ф., Жадан С.А., Абакумова Т.В., Яковлев Ф.Д.Vismont F.I., Vismont A.F., Zhadan S.A., Abakumova T.V., Yakovlev F.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestimed.belnauka.by/jour/article/view/912

Общеизвестна значимость свободных аминокислот в процессах жизнедеятельности в норме и при патологии. В то же время данные о роли валина плазмы крови в процессах формирования тиреоидного статуса, прооксидантно-антиоксидантного состояния и развития гипертермии, вызываемой бактериальным эндотоксином, отсутствуют, хотя его участие в этих процессах вполне закономерно, поскольку валин является ингибитором аргиназы, активность которой сказывается на уровне аминокислоты аргинина и монооксида азота (NO), имеющих важное значение в регуляции температуры тела, процессов перекисного окисления липидов и уровня йодсодержащих гормонов. 

Цель исследования – выяснение значимости валина плазмы крови и L-аргинин-NO системы в процессах формирования тиреоидного статуса, прооксидантно-антиоксидантного состояния и поддержания температуры тела при стрессе, вызываемом бактериальным эндотоксином. 

В экспериментах на крысах и кроликах установлено, что в условиях действия в организме животных липополисахарида (ЛПС) E. сoli имеют место активация системы гипофиз–щитовидная железа, процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в крови и печени, повышение содержания нитратов/нитритов (NO3–/NO2–), снижение уровней валина и аргинина в плазме крови и повышение температуры тела. В условиях депрессии аргиназы печени L-валином (100 мг/кг внутрибрюшинно за 30 мин до инъекции эндотоксина) действие ЛПС не сопровождается повышением температуры тела, приводит к менее выраженным изменениям в процессах ПОЛ, более значимому снижению содержания трийодтиронина и повышению уровня NO3–/NO2 – в плазме крови крыс. Предварительное введение в организм животных ингибитора синтеза NO L-NAME (25 мг/кг внутрибрюшинно за 30 мин до инъекции ЛПС) не только ослабляет подъем температуры тела и повышение уровня NO3–/NO2 – в плазме крови на действие эндотоксина, но и усугубляет изменения в процессах ПОЛ плазмы крови и печени, а также препятствует активации системы гипофиз–щитовидная железа. 

The importance of free amino acids in the processes of vital activity in normal and pathological conditions is well known. At the same time, there are no data on the role of blood plasma valine in the formation of thyroid status, prooxidant-antioxidant state, and in the development of hyperthermia caused by bacterial endotoxin, although its participation in these processes is quite natural, since valine is an inhibitor of arginase, the activity of which affects the level of arginine amino acid and nitric monoxide (NO). This is important in the regulation of body temperature, lipidperoxidation processes, and the level of iodine-containing hormones. 

The aim of the study was to elucidate the significance of blood plasma valine and the L-arginine-NO system in the formation of thyroid status, prooxidant-antioxidant state and the maintenance of body temperature during stress caused by bacterial endotoxin. 

In experiments on rats and rabbits, it was found that under the conditions of E. сoli lipopolysaccharide action in the body of animals, the pituitary-thyroid gland system, lipid peroxidation (LPO) processes in the blood and liver activate, the nitrate/nitrite (NO3–/NO2–) content increases, the level of valine and arginine in the blood plasma decreases, and body temperature increases. Under the conditions of depression of liver arginase with L-valine (100 mg/kg intraperitoneally 30 minutes before endotoxin injection), the LPS action is not accompanied by an increase in body temperature, leads to less pronounced changes in lipid peroxidation processes, as well as to a more significant decrease in the triiodothyronine content and to an increase in the NO3–/NO2– level in blood plasma in rats. Preliminary administration of the NO synthesis inhibitor L-NAME (25 mg/kg intraperitoneally 30 minutes before endotoxin injection) into the animal body not only reduces body temperature rise and NO3–/NO2– level increase in the blood plasma when acted upon by endotoxin, but also exacerbates changes in the LPO processes in the blood plasma and liver, and prevents the activation of the pituitary-thyroid gland system. 

валинL-аргинин-NO систематиреоидный статуспрооксидантно-антиоксидантное состоя- ниеоксидативный стресстемпература телабактериальный эндотоксинvalineL-arginine-NO systemthyroid statusprooxidant-antioxidant stateoxidative stressbody temperaturebacterial endotoxinReferencesШейбак, В. М. Лейцин, изолейцин, валин: биохимические основы разработки новых лекарственных средств / В. М. Шейбак. – Гродно : ГрГМУ, 2014. – 242 с.Sheibak V. M. Leucine, isoleucine, valine: biochemical foundations for the development of new drugs. Grodno, Grodno State Medical University, 2014. 242 p. (in Russian).Аминокислоты глазами химиков, фармацевтов, биологов : в 2 т. / А. О. Сыровая [и др.]. – Харьков : Щедра садиба плюс, 2015. – Т. 2. – 268 с.Syrovaya A. O., Shapoval L. G., Makarov V. A., Petyunina V. N., Grabovetskaya E. R., Andreeva S. V. [et al.]. Amino acids through the eyes of chemists, pharmacists, biologists. Vol. 2. Kharkiv, Shchedra sadiba plyus Publ., 2015. 268 p. (in Russian).Маянский, Д. Н. Клетки Купфера и патология печени / Д. Н. Маянский // Пат. физиология и эксперим. терапия. – 1985. – Т. 29, № 4. – С. 80−86.Mayanskii D. N. Kupffer cells and liver pathology. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental’naya terapiya [Pathological physiology and experimental medicine], 1985, vol. 29, no. 4, pp. 80−86 (in Russian).Blokade of Kupffer cells prevents the belrile and preoptic prostaglandin E2 responses to intravenous lipopolysaccharide in guinea pigs / E. Sehic [et al.] // Annals N. Y. Acad. Sci. – 1997. – Vol. 813. – P. 448–452. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1997.tb51732.xSehic E., Hunter W. C., Ungar A. L., Blatteis C. M. Blokade of Kupffer cells prevents the belrile and preoptic prostaglandin E2 responses to intravenous lipopolysaccharide in guinea pigs. Annals of the New York Academy of Sciences, 1997, vol. 813, pp. 448–452. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1997.tb51732.xТэйлор, Б. С. Индуцибельная синтаза оксида азота в печени: регуляция и функции / Б. С. Тэйлор, Л. Х. Аларсон, Т. Р. Биллиар // Биохимия. – 1998. – Т. 63, № 7. – С. 905–923.Taylor B. S., Alarcon L. H., Billiar T. R. Inducible nitric oxide synthase in the liver: regulation and function. Biochemistry, 1998, vol. 63, no. 7, pp. 766–781 (in Russian).Nitric oxide in the liver: physiopathological roles / H. Suzuki [et al.] // Adv. Neuroimmunol. – 1995. – Vol. 5, N 4. – P. 379–410. https://doi.org/10.1016/0960-5428(95)00024-0Suzuki H., Menegazzi M., Carcereri de Prati A., Mariotto S., Armato U. Nitric oxide in the liver: physiopathological roles. Advances in Neuroimmunology, 1995, vol. 5, no. 4, pp. 379–410. https://doi.org/10.1016/0960-5428(95)00024-0Фабри, З. П. Функциональная активность щитовидной железы и распределение ее гормонов в периферических тканях при экспериментальном поражении печени / З. П. Фабри, А. Е. Пащенко, И. П. Заячук // Укр. биохим. журн. – 1985. – Т. 57, № 2. – С. 84–87.Fabri Z. P., Pashchenko A. E., Zayachuk I. P. Functional activity of the thyroid gland and the distribution of its hormones in peripheral tissues in experimental liver damage. Ukrainskii biokhimicheskii zhurnal [Ukrainian biochemical journal], 1985, vol. 57, no. 2, pp. 84–87 (in Russian).Kelly, G. S. Peripheral metabolism of thyroid hormones: a review / G. S. Kelly // Altern. Med. Rev. – 2000. – Vol. 5, N 4. – P. 306–333.Kelly G. S. Peripheral metabolism of thyroid hormones: a review. Alternativ Medical Review, 2000, vol. 5, no. 4, pp. 306–333.Висмонт, Ф. И. Роль детоксикационной функции печени в формировании тиреоидного статуса организма и терморегуляции / Ф. И. Висмонт, М. А. Глебов // Мед.-биол. проблемы жизнедеятельности. – 2013. – № 2. – С. 61–65.Vismont F. I., Glebov M. A. The role of the detoxification function of the liver in the formation of the thyroid status of the body and thermoregulation. Mediko-biologicheskie problemy zhiznedeyatel’nosti [Medico-biological problems of life], 2013, no. 2, pp. 61–65 (in Russian).Morris, S. M. (Jr.). Enzymes of arginine metabolism / S. M. Morris (Jr.) // J. Nutr. – 2004. – Vol. 134, suppl. 10. – P. 2743S–2747S. https://doi.org/10.1093/jn/134.10.2743SMorris S. M. (Jr.). Enzymes of arginine metabolism. Journal of Nutrition, 2004, vol. 134, suppl. 10, pp. 2743S–2747S. https://doi.org/10.1093/jn/134.10.2743SScibior, D. Arginine-metabolism and functions in the human organism / D. Scibior, H. Czeczot // Postepy Hig. Med. Dosw. – 2004. – Vol. 58. – P. 321–332.Scibior D., Czeczot H. Arginine – metabolism and functions in the human organism. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 2004, vol. 58, pp. 321–332 (in Polish).Gerstberger, R. Nitric oxide and body temperature control / R. Gerstberger // News Physiol. Sci. – 1999. – Vol. 14, N 1. – P. 30–36. https://doi.org/10.1152/physiologyonline.1999.14.1.30Gerstberger R. Nitric oxide and body temperature control. News in Physiological Sciences, 1999, vol. 14, no. 1, pp. 30–36. https://doi.org/10.1152/physiologyonline.1999.14.1.30Moncada, S. Nitric oxide: Physiology, pathophysiology and pharmacology / S. Moncada, R. M. J. Palmer, E. A. Higgs // Pharmacol. Rev. – 1991. – Vol. 43, N 2. – P. 109–142.Moncada C., Torres V., Varghese G., Albano E., Israel Y. Ethanol-derived immunoreactive species formed by free radical mechanisms. Molecular Pharmacology, 1994, vol. 46, no. 2, pp. 786–791.Holowatz, L. A. Up-regulation of arginase activity contributes to attenuated reflex cutaneous vasodilatation in hypertensive human / L. A. Holowatz, W. L. Kenney // J. Physiol. – 2007. – Vol. 581, pt. 2. – P. 863–872. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2007.128959Holowatz L. A., Kenney W. L. Up-regulation of arginase activity contributes to attenuated reflex cutaneous vasodilatation in hypertensive human. Journal of Physiology, 2007, vol. 581, pt. 2, pp. 863–872. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2007.128959Висмонт, А. Ф. Роль аргиназы печени и мочевины крови в процессах теплообмена, детоксикации, формирования тиреоидного статуса и тепловой устойчивости / А. Ф. Висмонт, Ф. И. Висмонт // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. мед. навук. – 2014. – № 2. – С. 48–55.Vismont A. F., Vismont F. I. The role of liver arginase and blood urea in the processes of heat transfer, detoxification, formation of thyroid status and thermal stability. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya medytsynskіkh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Medical series, 2014, no. 2, pp. 48–55 (in Russian).Висмонт, Ф. И. Эндотоксинемия, дисрегуляция и формирование предболезни / Ф. И. Висмонт // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. мед. навук. – 2018. – Т. 15, № 1. – С. 7–16.Vismont F. I. Endotoxinemia, dysregulation and the pre-illness formation. Vestsі Natsyyanal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryya medytsynskіkh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Medical series, 2018, vol. 15, no. 1, pp. 7–16 (in Russian).Carvajal, N. Kinetics of inhibition of rat liver and kidney arginase by proline and branched chain amino acids / N. Carvajal, S. D. Cederbaum // Biochim. Biophys. Acta. – 1986. – Vol. 870, N 2. – P. 181–184. https://doi.org/10.1016/0167-4838(86)90219-0Carvajal N., Cederbaum S. D. Kinetics of inhibition of rat liver and kidney arginase by proline and branched chain amino acids. Biochimica et Biophysica Acta, 1986, vol. 870, no. 2, pp. 181–184. https://doi.org/10.1016/0167-4838(86)90219-0Arginase: a multifaceted enzyme important in health and disease / R. W. Caldwell [et al.] // Physiol. Rev. – 2018. – Vol. 98, N 2. – P. 641–665. https://doi.org/10.1152/physrev.00037.2016Caldwell R. W., Rodriguez P. C., Toque H. A., Narayanan S. P., Caldwell R. B. Arginase: a multifaceted enzyme important in health and disease. Physiological Reviews, 2018, vol. 98, no. 2, pp. 641–665. https://doi.org/10.1152/physrev.00037.2016Boucher, J. L. Nitric oxide biosynthesis, nitric oxide synthase inhibitors and arginase competition for L-arginine utilization / J. L. Boucher, C. Moali, J. P. Tenu // Cell. Mol. Life Sci. – 1999. – Vol. 55, N 8–9. – P. 1015–1028. https://doi.org/10.1007/s000180050352Boucher J. L., Moali C., Tenu J. P. Nitric oxide biosynthesis, nitric oxide synthase inhibitors and arginase competition for L-arginine utilization. Cellular and Molecular Life Sciences, 1999, vol. 55, no. 8–9, pp. 1015–1028. https://doi.org/10.1007/s000180050352Geyer, J. W. Rapid method for determination of arginase activity in tissue homogenates / J. W. Geyer, D. Dabich // Anal. Biochem. – 1971. – Vol. 39, N 2. – Р. 412–417. https://doi.org/10.1016/0003-2697(71)90431-3Geyer J. W., Dabich D. Rapid method for determination of arginase activity in tissue homogenates. Analytical Biochemistry, 1971, vol. 39, no. 2, pp. 412–417. https://doi.org/10.1016/0003-2697(71)90431-3Nitrite and nitrate determinations in plasma: A critical evaluation / H. Moshage [et al.] // Clin. Chem. – 1995. – Vol. 41, N 6, pt. 1. – P. 892−896.Moshage H., Kok B., Huizenga J. R., Jansen P. L. Nitrite and nitrate determinations in plasma: A critical evaluation. Clinical Chemistry, 1995, vol. 41, no. 6, pt. 1, pp. 892–896.Mihara, M. Determination of malonaldehyde precusor in tissues by thiobarbituric acid test / M. Mihara, M. Uchiyаma // Anal. Biochem. – 1978. – Vol. 86, N 1. – P. 271–278. https://doi.org/10.1016/0003-2697(78)90342-1Mihara M., Uchiyama T. Determination of malonaldehyde precursor in tissues by thiobarbituric acid test. Analytical Biochemistry, 1978, vol. 86, no. 1, pp. 271–278.https://doi.org/10.1016/0003-2697(78)90342-1Костюк, В. А. Спектрофотометрическое определение диеновых конъюгатов / В. А. Костюк, А. И. Потапович, Е. Ф. Лунец // Вопр. мед. химии. – 1984. – Т. 30, № 4. – С. 125–127.Kostyuk V. A., Potapovich A. I., Lunets E. F. Spectrophotometric determination of diene conjugates. Voprosy meditsinskoi khimii [Problems of medical chemistry], 1984, no. 4, pp. 125–127 (in Russian).Fletcher, B. L. Measurement of fluorescent lipid peroxidation products in biological systems and tissues / B. L. Fletcher, C. L. Dillard, A. L. Tappel // Anal. Biochem. – 1973. – Vol. 52, N 1. – P. 1–9. https://doi.org/10.1016/0003-2697(73)90327-8Fletcher B. L., Dillard C. L., Tappel A. L. Measurement of fluorescent lipid peroxidation products in biological systems and tissues. Analytical Biochemistry, 1973, vol. 52, no. 1, pp. 1–9. https://doi.org/10.1016/0003-2697(73)90327-8Боборико, Т. Л. Определение каталазной активности в биологическом материале / Т. Л. Боборико, Г. Т. Маслова, В. Н. Леонтьев. – М., 1988. – Деп. в ВИНИТИ. – № 1512–В88.Boboriko T. L., Maslova G. T., Leont’ev V. N. Determination of catalase activity in biological material. Moscow, 1988, dep. at VINITI, no. 1512–B88. (in Russian).Черняускене, Р. Ч. Одновременное флюорометрическое определение концентраций витаминов Е и А в сыворотке крови / Р. Ч. Черняускене, З. З. Варшкявичене, П. С. Грибаускас // Лаб. дело. – 1984. – № 6. – С. 362–365.Chernyauskene R. Ch., Varshkyavichene Z. Z., Gribauskas P. S. Simultaneous fluorometric determination of the concentrations of vitamins E and A in blood serum. Laboratornoye delo [Laboratory business], 1984, no. 6, pp. 362–365 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.