РІВЕНЬ СЕРЕДНЬОМОЛЕКУЛЯРНИХ ПЕПТИДІВ У ХРЯЩОВІЙ ТКАНИНІ СУГЛОБА ЩУРІВ ЗА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОСТЕОАРТРИТУ ПРИ ВВЕДЕННІ ПРОБІОТИЧНОЇ КОМПОЗИЦІЇ
DOI 10.17721/1728.2748.2021.87.38-44
Ключові слова:
остеоартрит, молекули середньої маси, ендогенна інтоксикація, пептидна складова, пробіотична композиціяАнотація
Питання щодо з'ясування механізмів, які пов'язують зміни в кістково-м'язовій системі зі змінами в мікробіомі, за останні кілька років набуває особливої актуальності. Вивчення біологічної дії пробіотиків на хрящовий метаболізм за розвитку остеоартриту (ОА) відкриває перспективи їх використання у комплексній терапії та профілактиці патології суглобів. Метою роботи було проаналізувати кількісний і якісний склад пептидної складової молекул середньої маси (МСМ) різних фракцій у хрящовій тканині колінного суглоба щурів з експериментальним ОА за введення мультипробіотичної (ПБ) композиції. Дослідження проводили на білих нелінійних щурах-самцях масою 180-200 г. Модель експериментального ОА у щурів створювали шляхом одноразового введення в інфрапателярний лігамент колінного суглоба монойодацетату натрію (MЙA; Sigma, США). Тварини терапевтичної групи щоденно протягом 14 днів перорально у дозі 140 мг/кг отримували живу пробіотичну композицію "Мультипробіотик Симбітер® ацидофільний концентрований" ("О. Д. Пролісок", Україна). Евтаназію тварин проводили на 30-ту добу експерименту. Рівень МСМ оцінювали спектрофотометрично. Фракціонування на пептидному рівні здійснювали методом хроматографії, що поділяє за розмірами, на колонці із Sephadex G 15. Показано збільшення вмісту MСM усіх досліджуваних фракцій у хрящовій тканині щурів із експериментальним ОА та встановлено зміни якісного і кількісного складу їхньої пептидної складової, що могло свідчити про розвиток ендогенної інтоксикації унаслідок порушення метаболізму хряща, запалення та деструктивних процесів у колінному суглобі під час розвитку патології. Введення тваринам із МЙА-індукованим ОА мультипробіотичної композиції мало сприятливий ефект на досліджувані параметри, який виражався у зниженні вмісту МСМ та відновленні перерозподілу пептидного пулу хрящової тканини. Отримані результати дають підстави для проведення подальших досліджень, спрямованих на вивчення біологічної дії ПБ на метаболізм хряща, що може сприяти розробленню нових стратегій лікування та профілактики захворювань суглобів.
Посилання
Hunter DJ, March L, Chew M. Osteoarthritis in 2020 and beyond: a Lancet Commission. Lancet. 2020;396(10264):1711-1712. doi: 10.1016/S0140-6736(20)32230-3.
Fekete H, Guillemin F, Pallagi E, Fekete R, Lippai Z, et al. Evaluation of osteoarthritis knee and hip quality of life (OAKHQoL): adaptation and validation of the questionnaire in the Hungarian population. Ther Adv Musculoskelet Dis. 2020;12:1759720X20959570. doi: 10.1177/1759720X20959570.
Hall AJ, Stubbs B, Mamas MA, Myint PK, Smith TO. Association between osteoarthritis and cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis. Eur J Prev Cardiol. 2016;23(9):938-946.
Zheng L, Zhang Z, Sheng P, Mobasheri A. The role of metabolism in chondrocyte dysfunction and the progression of osteoarthritis. Ageing Res Rev. 2021;66:101249. doi: 10.1016/j.arr.2020.101249.
Tchetina EV, Markova GA, Sharapova EP. Insulin resistance in osteoarthritis: similar mechanisms to type 2 diabetes mellitus. J nutr metab. 2020;2020:4143802. doi: 10.1155/2020/4143802.
Aspden M, Saunders FR. Osteoarthritis as an organ disease: from the cradle to the grave. Eur Cell Mater. 2019;37:74-87.
Findlay DM, Kuliwaba JS. Bone-cartilage crosstalk: a conversation for understanding osteoarthritis. Bone Res. 2016;4:16028.
Sadikov RA, Khakimov DM, Кasimov NA. Modern views and approaches to pathophysiological bases of endogenous intoxication. Central Asian J Med Nat Sci, 2021;2(2)P:140-148.
Schadow S, Siebert H-C, Lochnit G, Kordelle J, Rickert M, Steinmeyer J. Collagen metabolism of human osteoarthritic articular cartilage as modulated by bovine collagen hydrolysates. PLoS One. 2013;8(1):e53955. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0053955.
Schadow S, Simons VS, Lochnit G, Kordelle J, GazovaZ, et al. Metabolic response of human osteoarthritic cartilage to biochemically characterized collagen hydrolysates. Int J Mol Sci. 2017;18(1):207. doi: 10.3390/ijms18010207.
Kumavat R, Kumar V, Malhotra R, Pandit H, Jones E, Ponchel F, Biswas S. Biomarkers of joint damage in osteoarthritis: current status and future directions. Mediators of Inflammation. 2021;2021:5574582. https://doi.org/10.1155/2021/5574582.
Lygirou V, Latosinska A, Makridakis M, et al. Plasma proteomic analysis reveals altered protein abundances in cardiovascular disease. J Transl Med. 2018;16:104. doi:10.1186/s12967-018-1476-9.
Dersh D, Hollý J, Yewdell J.W. A few good peptides: MHC class I-based cancer immunosurveillance and immunoevasion. Nat Rev Immunol. 2021;21:116-128.
Li R, Boer CG, Oei L, et al. The gut microbiome: a new frontier in musculoskeletal research. Curr Osteoporos Rep. 2021;19:347-357.
Gizard F, Fernandez A, De Vadder F. Interactions between gut microbiota and skeletal muscle. Nutr Metab Insights. 2020;13:1178638820980490. doi: 10.1177/1178638820980490.
Favazzoa LJ, Hendesia H, Villania DA. The gut microbiome-joint connection: implications in osteoarthritis. Cur Оpin Rheumatol. 2020;32(1):92-101.
Sánchez Romero EA, Oliva EM, Pérez JLA, Pérez SM, Turroni S, Marchese L, Villafañe JH. Relationship between the gut microbiome and osteoarthritis pain: review of the literature. Nutrients. 2021;13(3):716.
Xu H, Liu M, Cao J, Li X, Fan D, Xia Y, Lu X, Li J, Ju D, Zhao H. The dynamic interplay between the gut microbiota and autoimmune diseases. J Immunol Res. 2019;27;2019:7546047.
Baragi VM, Becher G, Bendele AM, Biesinger R, Bluhm H, et al. A new class of potent matrix metalloproteinase 13 inhibitors for potential treatment of osteoarthritis: evidence of histologic and clinical efficacy without musculoskeletal toxicity in rat models. Arthritis Rheum. 2009;60(7):2008-2018.
Nykolaychyk BB, Moyn VM, Kyrkovskyy VV. Method for determining of the peptide pool molecular. Laboratory case. 1991;10:13-18. [in Russian].
Paula H, Stephan K, Edouard E. Size-exclusion chromatography for the analysis of protein biotherapeutics and their aggregates. J Liquid Chromatography and Related Technologies. 2012;35:2923-2950.
Meo Burt P, Xiao L, Hurley MM. FGF23 Regulates Wnt/β-catenin signaling-mediated osteoarthritis in mice over-expressing high-molecularweight FGF2. Endocrinology. 2018;159(6):2386-2396.
Dickinson SC, Vankemmelbeke MN, Buttle DJ, Rosenberg K, Heinegard D, Hollander AP. Cleavage of car-tilage oligomeric matrix protein (thrombospondin-5) by matrix metalloproteinases and a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs. Matrix Biol. 2013;22(3):267-278.
Sheridan C. Low-molecular-weight albumin drug touted for severe osteoarthritis. Nat. Biotechnol. 2018;36(4):293. doi: 10.1038/nbt0418-293.
Cherkasova VV. Role of endogenous intox-ication in acute experimental pancreatitis. Art of Medicine. 2018;2(1):34-37.
Duan L, Liang Y, Xu X, et al. Recent progress on the role of miR-140 in cartilage matrix remodelling and its implications for osteoarthritis treatment. Arthritis Res Ther. 2020;22:194. https://doi.org/10.1186/s13075-020-02290-0.
Korotkyi O, Kot L, Dvorshchenko K. Lipid peroxidation in rat cartilage under experimental osteoarthritis and administration of multiprobiotic. Visnyk Taras Shevchenko National University Of Kyiv. Biology. 2020;80(1):41-44. [Ukrainian].
Korotkyi O, Dvorshchenko K, Kot L, Vovk T, Tymoshenko M, Ostapchenko L. Oxidative/antioxidant balance and matrix metalloproteinases level in the knee cartilage of rats under experimental osteoarthritis and probiotic administration. Ukr Biochem J. 2020;92(6):126-136.
Kuzminova E, Dolgov E, Semenenko M, Osepchuk D, Semenenko K. The spectrum of molecules of medium mass as endogenous intoxication indicator in quails with mycotoxicosis. E3S Web of Conferences 2020;210:06010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202021006010.
Korotkyi O, Dvorshchenko K, Vovk A, Dranitsina A, Tymoshenko M, Kot L, Ostapchenko L. Effect of probiotic composition on oxidative/antioxidant balance in blood of rats under experimental osteoarthritis. Ukr Biochem J. 2019;91(6):49-58.
Åhrman E, Lorenzo P, Holmgren K, Grodzinsky AJ, Dahlberg LE, Heinegård TSD, Önnerfjord P. Novel cartilage oligomeric matrix protein (COMP) neoepitopes identified in synovial fluids from patients with joint diseases using affinity chromatography an mass spectrometry. JBC Papers in Press, 2014. doi 10.1074/jbc.M114.554683.
Cristofori F, Dargenio VN, Dargenio C, Miniello VL, Barone M, Francavilla R. Anti-inflammatory and immunomodulatory effects of probiotics in gut inflammation: a door to the body. Front. Immunol, 2021. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.578386.
