Cholesterol-lowering effect of the regulatory peptide Pro-Gly-Pro-Leu
AbstractIn the present paper anticoagulant-fibrinolytic effects of the peptide Pro-GlyPro-Leu in rats (370–500 g body weight) who consumed fatty foods with excess of saturated fatty acids (wheat flour and bread – 35%, sugar – 10%, margarine hydrogenated fats, mayonnaise, cheese – 35% and offals – 10%, cholesterol – 1%, dry food – 9%) has been established. The duration of the animals on the diet was 15 days. The experimental animals intranasally obtained peptide (200 μg/kg body weight per volume of 0,02 ml per 200 g body weight) 11 times (daily except weekends). Animals from the control group intranasally received instead of peptide its vehicle (0,85% solution of NaCl) at the same time and in the same amount. It has been shown that daily nasal administration of the regulatory tetrapeptide under fatty food intake for the entire period of the experiment has a positive effect on lipid metabolism. It warned the development of alimentary hypercholesterolemia, an increase in body weight, normalized disturbed lipid profile, blood cholesterol level. In addition, its administration also restored functional status of anticoagulation system and decreased elevated degree of blood coagulation to normal values. Possible mechanism of hypocholesterolemic activity of peptide can be explained by its ability to interact with receptors of blood or brain cells, and through a series of reactions mediated to reduce blood cholesterol levels. Thanks to the anti-platelet activity glyprolines effectively improves endothelial function and reduces the risk of blood clots in the blood vessels, providing improved rheological properties of blood and preventing the formation of atherosclerotic plaques in the arterial wall.
Keywords:peptides, hypercholesterolemia, system of a hemostasis
Вопр. питания. - 2013. - № 5. - С. 41-45.
Гиперхолестеринемия - это повышение уровня холестерина в крови, которое может привести к развитию таких тяжелых заболеваний, как атеросклероз, атеротромбоз, ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет, ожирение, гипертония и другие. Причиной повышения уровня холестерина в крови может служить его избыточное поступление с пищей и недостаточный распад холестерина в организме [6, 12]. Холестерин откладывается в местах повреждений стенки сосудов и вызывает в последующем образование атеросклеротической бляшки [3], что приводит к развитию сосудистых заболеваний. При нарушении жирового обмена возникает гиперлипидемия [1]. Поскольку важным проявлением нарушения обмена липидов в организме человека является атеротромбоз, при ожирении наряду с другими мероприятиями проводят и антитромботическую терапию [11].
В комплексной терапии гиперхолестеринемии используются диеты, предусматривающие снижение поступления насыщенных жирных кислот, легкоусвояемых углеводов, увеличение в рационе полиненасыщенных жирных кислот, клетчатки.
Считается, что основную часть рациона должны составлять фрукты и овощи, содержащие сложные углеводы и клетчатку [7].
Профилактические мероприятия с целью нормализации уровня холестерина в крови приводят к снижению риска развития ишемической болезни сердца. Прием таких аминокислот, как лизин, аргинин, валин, лейцин (в суточных дозах 1-2 г), предотвращает отложение преатерогенных липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) на стенках артерий; снижает риск развития атеротромбоза, сахарного диабета и атеросклероза [8, 10]. Лейцин стимулирует выработку инсулина поджелудочной железой, что приводит к нормализации уровня глюкозы в крови больных сахарным диабетом [9].
Нами показано, что при экспериментальном аллоксановом диабете у крыс препарат глипролина, содержащий лейцин с С-конца молекулы, - ProGly-Pro-Leu, введенный животным интраназально многократно, обладает протекторным антидиабетогенным действием [5].
Цель настоящей работы заключалась в изучении корригирующего действия пептида Pro-GlyPro-Leu на липидный обмен, массу тела, уровень глюкозы крови и состояние системы гемостаза в условиях in vivo на модели крыс с экспериментальной гиперхолестеринемией.
Материал и методы
В работе применяли тетрапептид Pro-Gly-Pro-Leu (PGPL), синтезированный в Институте молекулярной генетики РАН (Москва).
В экспериментах использовали беспородных белых крыс-самцов с массой тела 370-500 г.
Используемая в эксперименте высокожировая диета была обогащена насыщенными жирными кислотами и холестерином (мука пшеничная и хлеб - 35%, сахар - 10%, маргарин с гидрогенизированными жирами, майонез, сыр - 35%, субпродукты - 10%, холестерин - 1%, сухой корм - 9%). Продолжительность содержания животных на рационе составила 15 сут.
Для выявления антилипидемического действия пептида животные были разделены на 2 группы. Животные (12 крыс) опытной группы 11-кратно (ежедневно, за исключением выходных дней) интраназально получали пептид PGPL в дозе 200 мкг/кг массы тела в объеме 0,02 мл из расчета на 200 г массы тела. Животные (11 крыс) контрольной группы получали в те же сроки и в том же объеме интраназально вместо пептида его растворитель (0,85% раствор NaCl).
Дополнительно в эксперименте использовали нормальных здоровых крыс, которые содержались на обычном лабораторном рационе и не получали никаких препаратов.
Через 1 ч после последнего введения пептида или физиологического раствора на фоне содержания животных на высокожировом рационе у них натощак брали кровь. Взятие крови осуществляли из v. jugularis в количестве 2 мл с использованием в качестве консерванта 3,8% раствора лимоннокислого натрия в соотношении кровь:консервант 9:1. Образцы крови центрифугировали при 3000g в течение 10-12 мин для получения бедной тромбоцитами плазмы.
Показатели жирового обмена в плазме крови исследовали энзиматическим колориметрическим методом с использованием набора реагентов фирмы "Ольвекс-Диагностикум" (Россия). При этом определяли концентрации общего холестерина (ОХ), холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), триглицеридов (ТГ). Суммарную концентрацию холестерина липопротеидов низкой плотности и очень низкой плотности вычисляли по формуле: Хс(ЛПНП+ЛПОНП) = ОХ - Хс(ЛПВП).
Концентрацию глюкозы в крови определяли на биохимическом анализаторе "One Touch Horison" (США), используя специальные тест-полоски для данного прибора.
В плазме крови определяли следующие биохимические параметры гемостаза: суммарную (СФА), неферментативную (НФ) и ферментативную (ФФ) фибринолитическую активность [4], активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ) [2]. Кроме того, регистрировали параметры коагулограммы [Т 1 - начало образования сгустка, Т 2 - конец образования сгустка, Т - продолжительность свертывания в с/мин, Amin - плотность сгустка (усл.ед.)]. Параметры измеряли с помощью коагулографа "Н 334" (Россия).
Животных взвешивали до начала проведения эксперимента (соответственно до начала введения пептида или физиологического раствора на фоне высокожировой диеты) и после 11-кратного введения пептида.
Все данные были обработаны статистически с использованием непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.
Результаты и обсуждение
Как видно из табл. 1, интраназальное применение пептида PGPL на фоне жировой диеты в опытной группе крыс сопровождалось достоверным снижением уровня общего холестерина на 32%, уровня холестерина липопротеидов низкой плотности и очень низкой плотности - на 58%, уровня триглицеридов - на 18% по сравнению с соответствующими показателями в контрольной группе животных. Эти параметры соответствовали показателям, отмечаемым у здоровых нормальных животных (табл. 1).
При этом в опытной группе достоверно повысились АЧТВ на 50%, а также СФА, НФ и ФФ - соответственно на 88, 44 и 90% по сравнению с показателями контрольной группы (табл. 1). Таким образом, по сравнению с соответствующими значениями в контрольной группе крыс, параметры жирового обмена и гемостаза у опытных крыс, получавших пептид, приближаются или даже равнозначны тем же показателям у здоровых крыс (норма). Следовательно, на фоне холестериновой диеты введение пептида PGPL приводило к профилактическому нормохолестериновому действию и нормализации не только липидного профиля в плазме крови, но и антикоагулянтно-фибринолитических свойств крови.
По данным коагулограммы (табл. 2), установлено повышение показателей Т 2 и Т, что указывает на высокую степень антикоагулянтных свойств плазмы крыс опытной группы. Начало свертывания (показатель Т 1 ) в опытных пробах удлинено и даже превышает начало свертывания у нормальных крыс, что свидетельствует о способности пептида нормализовать повышенную свертываемость крови. Плотность сгустка (Аmin) не менялась у животных опытной группы по сравнению со значениями контрольных животных.
Уровень глюкозы крови животных опытной группы достигал значений, наблюдаемых у здоровых крыс (норма), и был значительно ниже его уровня у животных контрольной группы (табл. 2).
Следовательно, лейцинсодержащий глипролин, как показано в более ранних исследованиях [4], проявляет в организме животных с гиперхолестеринемией гипогликемический эффект.
Как видно из табл. 3, крысы опытной группы на протяжении эксперимента незначительно (на 4-6%) увеличили массу тела, в то время как животные контрольной группы поправились на 14-15%. Эти данные указывают на способность пептида сохранять первоначальную массу тела животных независимо от содержания их на преатерогенной жировой диете.
Таблица 1. Показатели гемостаза (СФА, НФ, ФФ, АЧТВ) и жирового обмена у крыс, получавших PGPL (опытная группа) или NaCl (контрольная группа) на фоне жировой диеты (М±m)
)
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 2, 3: статистические показатели рассчитаны относительно соответствующих показателей контрольной группы: * - р<0,05; ** - р<0,01. В скобках указан процент от показателя контрольной группы, принятого за 100%.
Таблица 2. Данные коагулограммы и уровня глюкозы в плазме крови крыс, получавших PGPL (опытная группа) или NaCl (контрольная группа) на фоне жировой диеты (М±m)
)
Таблица 3. Масса тела крыс, получавших холестериновую диету
)
Таким образом, исследуемый пептид восстанавливал нормальные значения показателей холестерина даже при употреблении в пищу продуктов, приводящих к повышению уровня холестерина крови. Это, вероятно, связано с гипохолестериновым действием самого пептида, которое может обеспечиваться рядом опосредованных реакций через способность глипролина взаимодействовать с рецепторами форменных элементов крови или мозга [1].
В представленной работе впервые установлены антикоагулянтно-фибринолитические эффекты этого пептида в крови крыс, постоянно употребляющих жирную пищу с избытком насыщенных жирных кислот. Кроме того, известно, что глипролины обладают антитромбоцитарным эффектом, улучшают функциональное состояние эндотелия, снижают риск тромбообразования [4], за счет чего обеспечивается снижение вязкости крови и улучшение ее реологических свойств. Вышеперечисленные факты позволяют говорить о способности исследуемого нами пептида препятствовать образованию атеросклеротических бляшек на сосудистой стенке.
В целом, на основании полученных данных можно сделать вывод о том, что пептид PGPL, многократно интраназально введенный крысам, содержавшимся на высокожировом рационе, нормализует показатели холестерина, липидного профиля в крови и предотвращает прибавку массы тела, а также приводит к нормализации нарушенной при гиперхолестеринемии функции противосвертывающей системы и снижению до нормальных значений повышенной степени коагуляции.
Литература
1. Ашмарин И.П. Патологическая физиология и биохимия. Учебное пособие для вузов. - М.: Экзамен, 2005. - 478 с.
2. Долгов В.В., Свирин П.В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза. - М.: Изд-во мин-ва здравоохр. и соц. развития РФ, 2005. - 227 с.
3. Ли Е.Д., Лазебник Л.Б., Коноплева Г.Е. и др. // Междунар. мед. журн. - 2000. - № 3. - С. 265-268.
4. Ляпина Л.А., Андреева Л.А., Ульянов А.М. и др. // Тромбоз, гемостаз и реология. - 2011. - № 2 (46). - С. 53-58.
5. Ляпина Л.А., Григорьева М.Е., Оберган Т.Ю. и др. Теоретические и практические вопросы изучения функционального состояния противосвертывающей системы крови. - М.: Адвансед Солюшнз, 2012. - 160 с.
6. Марцевич С.Ю. Атеросклероз. Клиническая значимость и возможность предупреждения. - М.: Сервиском, 2005. - С. 3-16.
7. Погожева А.В. // Практ. диетология. - 2012. - № 4. - С. 54-59.
8. Cojocaru E., Zamfir C., Zamosteanu N. et al. // Rev. Med. Chir. Soc. Med. Nat. Iasi. - 2012. - Vol. 116, N 1. - P. 200-206.
9. Goettsch С., Rauner М., Sinningen К. et al. // Endocrinology. - 2011. - Vol. 152 - P. 4915-4926.
10. Suzuki Y., Kaneko R., Nomura M. et al. // Nagoya J. Med. Sci. - 2013. - Vol. 75, N 1-2. - P. 57-71.
11. Watson T., Arya A., Sulke N. et al. // Chest. - 2010. - Vol. 137 - P. 869-876.
12. Xiao C., Hsieh J., Adeli K. et al. // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. - 2011. - Vol. 301 - P. E429-E446.
All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)
© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.