Влияние тритерпеноида бетулина на экспрессию карнитин-пальмитоил трансферазы в печени крыс при неалкогольной жировой болезни печени с признаками стеатогепатита

А.Г. Шляхтун; Ю.З. Максимчик; Е.Ф. Радута; В.Ч. Полубок; Е.В. Букша; Е.В. Богдевич; И.П. Сутько; В.А. Гуринович; А.А. Островский

Авторы

А.Г. Шляхтун Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
Ю.З. Максимчик Гродненский государственный аграрный университет, Республика Беларусь
Е.Ф. Радута Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
В.Ч. Полубок Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
Е.В. Букша Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
Е.В. Богдевич Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
И.П. Сутько Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
В.А. Гуринович Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь
А.А. Островский Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

Ключевые слова:

бетулин, неалкогольная жировая болезнь печени, неалкогольный стеатогепатит, карнитин-пальмитоилтрансфераза 1, обмен липидов

Аннотация

Впервые показано, что бетулин усиливает экспрессию и ферментативную активность карнитин-пальмитоилтрансферазы 1 типа в печени при экспериментальной неалкогольной жировой болезни печени с отдельными признаками стеатогепатита у крыс, что сопровождается усилением митохондриального β-окисления жирных кислот и, как следствие, уменьшением выраженности стеатогепатоза и проявлений дислипидемии. Установленный факт существенно расширяет знания о молекулярных механизмах гиполипидемического действия бетулина и возможность его использования в качестве терапевтического средства при неалкогольной жировой болезни печени.

Биографии авторов

А.Г. Шляхтун, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

заведующий отраслевой лабораторией биологически активных веществ

Ю.З. Максимчик, Гродненский государственный аграрный университет, Республика Беларусь

старший научный сотрудник отраслевой научно-исследовательской лаборатории «ДНК-технологий»

Е.Ф. Радута, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

старший научный сотрудник отраслевой лаборатории биологически активных веществ

В.Ч. Полубок, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

научный сотрудник отраслевой лаборатории по доклиническому исследованию лекарственных средств

Е.В. Букша, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

младший научный сотрудник отраслевой лаборатории биологически активных веществ

Е.В. Богдевич, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

инженер отраслевой лаборатории биологически активных веществ

И.П. Сутько, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

канд. биол. наук, доцент, старший научный сотрудник отраслевой лаборатории биологически активных веществ

В.А. Гуринович, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник отдела витаминологии и нутрицевтики

А.А. Островский, Республиканское научно-исследовательское унитарное предприятие «Институт биохимии биологически активных соединений Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно, Республика Беларусь

доктор мед. наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела доклинического и экспериментального исследования

Библиографические ссылки

Global incidence and prevalence of nonalcoholic fatty liver disease / M. L. Teng [et al.] // Clin. Mol. Hepatol. – 2023. – Vol. 29 (Suppl). – P. 32–42. DOI: 10.3350/cmh.2022.0365

The global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) and nonalcoholic steatohepatitis (NASH): a systematic review / Z. M. Younossi [et al.] // Hepatology. – 2023. – Vol. 77, Iss. 4. – P. 1335–1347. DOI: 10.1097/HEP.0000000000000004

Lim, S. Crosstalk between nonalcoholic fatty liver disease and cardiometabolic syndrome / S. Lim, M. R. Taskinen, J. Borén // Obes. Rev. – 2019. – Vol. 20, Iss. 4. – P. 599–611. DOI: 10.1111/obr.12820

Canadian Cardiovascular Society guidelines for the management of dyslipidemia for the prevention of cardiovascular disease in the adult (2021) / G. J. Pearson [et al.] // Can. J. Cardiol. – 2021. – Vol. 37, Iss. 8. – P. 1129–1150. DOI: 10.1016/j.cjca.2021.03.016

Inhibition of SREBP by a small molecule, betulin, improves hyperlipidemia and insulin resistance and reduces atherosclerotic plaques / J. J. Tang [et al.] // Cell Metab. – 2011. – Vol. 13, Iss. 1. – P. 44–56. DOI: 10.1016/j.cmet.2010.12.004

Betulin attenuated liver damage by prevention of hepatic mitochondrial dysfunction in rats with alcoholic steatohepatitis / V. Buko [et al.] // Physiology International. – 2019. – Vol. 106, Iss. 4. – P. 323–334. DOI: 10.1556/2060.106.2019.26

Betulin/2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin inclusion complex: physicochemical characterization and hepatoprotective activity / V. Buko [et al.] // J. Mol. Liq. – 2020. – Vol. 309. – Article 113118. DOI: 10.1016/j.molliq.2020.113118.

Protective effects of triterpenoid betulin on type 2 diabetes mellitus in rats / A. H. Shlyahtun [et al.] // Biochemistry and Molecular Biology. – 2024. – Vol. 3(1). – P. 220–229.

Shlyahtun, A. H. Effect of betulin on levels of main circulating adipocytokines in the blood of rats with type 2 diabetes mellitus / A. H. Shlyahtun // Transactions of the educational establishment “Vitebsk the Order of “the Badge of Honor” State Academy of Veterinary Medicine. – 2023. – Vol. 59, Iss. 4. – P. 110–114. DOI: 10.52368/2078-0109-2023-59-4-110-114

Влияние бетулина на активность карнитин-пальмитоилтрансферазы 1 типа в митохондриях печени крыс / А. Г. Шляхтун [и др.] // Вестник Полесского государственного университета. Серия природоведческих наук. – 2022. – № 2. – С. 57–63.

Schlaepfer, I. R. CPT1A-mediated fat oxidation, mechanisms, and therapeutic potential / I. R. Schlaepfer, M. Joshi // Endocrinology. – 2020. – Vol. 161, Iss. 2. – Article bqz046. DOI: 10.1210/endocr/bqz046

Zhao, G. Simultaneous determination of betulin and betulinic acid in white birch bark using RP-HPLC / G. Zhao, W. Yan, D. Cao // J. Pharm. Biomed. Anal. – 2007. – Vol. 43, Iss. 3. – P. 959–962. DOI: 10.1016/j.jpba.2006.09.026

Diabetes is a progression factor for hepatic fibrosis in a high fat fed mouse obesity model of non-alcoholic steatohepatitis / L. Lo [et al.] // J. Hepatol. – 2011. – Vol. 55, Iss. 2. – P. 435–444. doi: 10.1016/j.jhep.2010.10.039

Duncombe, W. G. The colorimetric micro-determination of non-esterified fatty acids in plasma / W. G. Duncombe // Clinica Chim. Acta. – 1964. – Vol. 9. – P. 122–125. DOI: 10.1016/0009-8981(64)90004-x

Folch, J. A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues / J. Folch, M. Lees, G. H. S. Stanley // J. Biol. Chem. – 1957. – Vol. 226. – P. 497–509. doi: 10.1016/S0021-9258(18)64849-5

Bieber, L. L. A rapid spectrophotometric assay for carnitine palmitoyltransferase / L. L. Bieber, T. Abraham, T. Helmrath // Anal. Biochem. – 1972. – Vol. 50, Iss. 2. – P. 509–518. DOI: 10.1016/0003-2697(72)90061-9

Peterson, G. L. Review of the Folin phenol protein quantitation method of Lowry, Rosebrough, Farr and Randall / G. L. Peterson // Anal. Biochem. – 1979. – Vol. 100, Iss. 2. – P. 201–220. DOI: 10.1016/0003-2697(79)90222-7

Livak, K. J. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method / K. J. Livak, T. D. Schmittgen // Methods (San Diego, Calif.). – 2001. – Vol. 25, Iss. 4. – P. 402–408. DOI: 10.1006/meth.2001.1262

European Treaty Series No.170. Protocol of amendment to the European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes / Council of Europe. – Strasbourg, 1998. – 3 p.

Fatty acids induce L-CPT I gene expression through a PPARα-independent mechanism in rat hepatoma cells / C. Le May [et al.] // J. Nutr. – 2005. – Vol. 135, Iss. 10. – P. 2313–2319. DOI: 10.1093/jn/135.10.2313

Liang, K. Mitochondrial CPT1A: insights into structure, function, and basis for drug development / K. Liang // Front. Pharmacol. – 2023. – Vol. 14. – Article 1160440. DOI: 10.3389/fphar.2023.1160440

References

Teng M.L., Ng C.H., Huang D.Q., Chan K.E., Tan D.J., Lim W.H., Yang J.D., Tan E., Muthiah M.D. Global incidence and prevalence of nonalcoholic fatty liver disease. Clinical and Molecular Hepatology, 2023, vol. 29 (suppl), pp. 32–42. DOI: 10.3350/cmh.2022.0365

Younossi Z.M., Golabi P., Paik J.M., Henry A., Van Dongen C., Henry L. The global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) and nonalcoholic steatohepatitis (NASH): a systematic review. Hepatology, 2023, vol. 77, no. 4, pp. 1335-1347. DOI: 10.1097/HEP.0000000000000004

Lim S., Taskinen M.R., Borén J. Crosstalk between nonalcoholic fatty liver disease and cardiometabolic syndrome. Obesity Reviews, 2019, vol. 20, no. 4, pp. 599–611. DOI: 10.1111/obr.12820

Pearson G.J., Thanassoulis G., Anderson T.J., Barry A.R. et al. Canadian Cardiovascular Society guidelines for the management of dyslipidemia for the prevention of cardiovascular disease in the adult (2021). Canadian Journal of Cardiology, 2021, vol. 37, no. 8, pp. 1129–1150. DOI: 10.1016/j.cjca.2021.03.016

Tang J.J., Li J.G., Qi W., Qiu W.W., Li P.S., Li B.L., Song B.L. Inhibition of SREBP by a small molecule, betulin, improves hyperlipidemia and insulin resistance and reduces atherosclerotic plaques. Cell Metabolism, 2011, vol. 13, no. 1, pp. 44–56. DOI: 10.1016/j.cmet.2010.12.004

Buko V., Kuzmitskaya I., Kirko S., Belonovskaya E., Naruta E., Lukivskaya O., Shlyahtun A., Ilyich T., Zakreska A., Zavodnik I. Betulin attenuated liver damage by prevention of hepatic mitochondrial dysfunction in rats with alcoholic steatohepatitis. Physiology International, 2019, vol. 106, no. 4, pp. 323–334. DOI: 10.1556/2060.106.2019.26

Buko V., Zavodnik I., Palecz B., Stepniak A., Kirko S., Shlyahtun A., Misiuk W., Belonovskaya E., Lukivskaya O., Naruta E., Kuzmitskaya I., Ilyich T., Erdenebayar B., Rakhmadiyeva S. Betulin/2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin inclusion complex: physicochemical characterization and hepatoprotective activity. Journal of Molecular Liquids, 2020, vol. 309, article 113118. DOI: 10.1016/j.molliq.2020.113118

Shlyahtun A.H., Maksimchik Yu.Z., Zakrzeska A., Sutsko I.P., Raduta A.F., Polubok V.Ch., Buksha E.V., Bogdevich E.V., Kitlas P., Tomulewicz M. Protective effects of triterpenoid betulin on type 2 diabetes mellitus in rats. Biochemistry and Molecular Biology, 2024, vol. 3(1), pp. 220–229.

Shlyahtun A.H. Effect of betulin on levels of main circulating adipocytokines in the blood of rats with type 2 diabetes mellitus. Transactions of the educational establishment “Vitebsk the Order of “the Badge of Honor” State Academy of Veterinary Medicine, 2023, vol. 59, no. 4, pp. 110–114. DOI: 10.52368/2078-0109-2023-59-4-110-114

Shlyahtun A.H., Maksimchik Yu.Z., Raduta E.F., Sutsko I.P. Vlijanie betulina na aktivnost' karnitin-pal'mitoiltransferazy 1 tipa v mitohondrijah pecheni krys [Effect of betulin on carnitine-palmitoyltransferase-1 activity in rats liver]. Vestnik Polesskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija prirodovedcheskih nauk. [Bulletin of Palesky state university. Series in Natural Sciences], 2022, no. 2, pp. 57–63. (In Russian)

Schlaepfer I.R., Joshi M. CPT1A-mediated fat oxidation, mechanisms, and therapeutic potential. Endocrinology, 2020, vol. 161, no. 2, article bqz046. DOI: 10.1210/endocr/bqz046

Zhao G., Yan W., Cao D. Simultaneous determination of betulin and betulinic acid in white birch bark using RP-HPLC. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2007, vol. 43, no. 3, pp. 959–962. DOI: 10.1016/j.jpba.2006.09.026

Lo L., McLennan S.V., Williams P.F., Bonner J., Chowdhury S., McCaughan G.W., Gorrell M.D., Yue D.K., Twigg S.M. Diabetes is a progression factor for hepatic fibrosis in a high fat fed mouse obesity model of non-alcoholic steatohepatitis. Journal of Hepatology, 2011, vol. 55, no. 2, pp. 435–444. DOI: 10.1016/j.jhep.2010.10.039

Duncombe W.G. The colorimetric micro-determination of non-esterified fatty acids in plasma. Clinica Chimica Acta, 1964, vol. 9, pp. 122–125. DOI: 10.1016/0009-8981(64)90004-x

Folch J., Lees M., Stanley G.H.S. A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues. Journal of Biological Chemistry, 1957, vol. 226, pp. 497–509. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)64849-5

Bieber L.L., Abraham T., Helmrath T. A rapid spectrophotometric assay for carnitine palmitoyltransferase. Analytical Biochemistry, 1972, vol. 50, no. 2, pp. 509–518. DOI: 10.1016/0003-2697(72)90061-9

Peterson G.L. Review of the Folin phenol protein quantitation method of Lowry, Rosebrough, Farr and Randall. Analytical Biochemistry, 1979, vol. 100, no. 2, pp. 201–220. doi: 10.1016/0003-2697(79)90222-7

Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods (San Diego, Californuia), 2001, vol. 25, no. 4, pp. 402–408. DOI: 10.1006/meth.2001.1262

European Treaty Series No.170. Protocol of amendment to the European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes / Council of Europe, Strasbourg, 1998, 3 p.

Le May C., Caüzac M., Diradourian C., Perdereau D., Girard J., Burnol A.F., Pégorier J.P. Fatty acids induce L-CPT I gene expression through a PPARα-independent mechanism in rat hepatoma cells. Journal of Nutrition, 2005, vol. 135, no. 10, pp.2313–2319. DOI: 10.1093/jn/135.10.2313

Liang K. Mitochondrial CPT1A: Insights into structure, function, and basis for drug development. Frontiers in Pharmacology, 2023, vol. 14, article 1160440. DOI: 10.3389/fphar.2023.1160440.