ENERGY METABOLISM STATUS OF HEPATOCYTES IN EXPERIMENTAL AUTOIMMUNE HEPATITIS UNDER THE INFLUENCE OF PLACENTA CRYOEXTRACT, SPLEEN CRYOEXTRACT AND CONDITIONED MEDIUM OF MESENCHYMAL STEM CELLS
DOI:
https://doi.org/10.32782/health-2024.3.2Keywords:
placenta cryoextract, spleen cryoextract, conditioned medium of mesenchymal stem cells, adenosine monophosphate, adenosine diphosphate, adenosine triphosphateAbstract
Autoimmune hepatitis (AIH) is a complex immune-mediated liver disease diagnosed histologically and biochemically by elevated levels of alanine aminotransferase, aspartate aminotransferase and immunoglobulin G in the blood serum, as well as the presence of autoantibodies. The mortality rate for AIH is highest during the first year after diagnosis and is nearly six times higher than that of the general population. The 10-year mortality associated with AIH ranges from 6.2 % to 10.2 %. Existing immunomodulatory treatments may be justified for use in patients with AIH. We focused on acellular cryopreserved biological agents (CPBAs) as potential immunomodulatory tools, specifically cryoextracted placenta (CEP) and spleen (CES), as well as a derivative of mesenchymal stem cells (MSCs) obtained during their cultivation – conditioned medium (CM). Objective: To perform a comparative analysis of energy metabolism in hepatocytes in a rat model of autoimmune hepatitis, following the administration of cryoextracted placenta, cryoextracted spleen, and MSC-conditioned medium. Methods: Experimental studies were conducted on 42 male rats. AIH in rats was induced by administering a hepatotropic antigenic mixture consisting of Freund’s complete adjuvant and an antigen solution derived from an allogeneic liver homogenate. On the 52nd day of the experiment, the animals were euthanized, and their livers were excised for further study. Liver homogenates were used as the research material. The content of adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), and adenosine triphosphate (ATP) was analyzed in deproteinized homogenates using chromatographic methods. Results. The development of the autoimmune inflammatory process in liver tissues was accompanied by a statistically significant decrease in ATP levels by 55.1 % (p<0.001) and a decrease in ADP levels by 57.1 % (p=0.1). Conversely, AMP levels in hepatocytes of rats with AIH increased 2.6-fold (p<0.01) compared to intact rats, reaching 1.8±0.23 μmol/g. Administration of the reference drug Silybor resulted in a statistically significant (p<0.05) increase in ATP levels in hepatocytes of rats with AIH by 54.7 % and a decrease (p<0.05) in AMP levels by 34.1 % compared to the control group. The most pronounced changes in energy metabolism parameters were observed with MSC-CM treatment. In rats with AIH treated with MSC-CM, ATP levels increased (p<0.001) by 102.7 %, ADP levels increased (p=0.09) by 83.3 %, and AMP levels decreased (p<0.01) by 58.1 % compared to untreated AIH rats. Based on their ability to restore the energy balance in hepatocytes of AIH rats, the studied CPBAs should be ranked in the following order (by % change in energy metabolism parameters relative to the control group): MSC-CM (+65.8 %; p<0.001) > CEP (+41.7 %; p<0.01) > CES (+37.3 %; p<0.01).
References
Floreani A., Restrepo-Jimenez P., Secchi M. F., De Martin S., Leung P. S. C., Krawitt E., Bowlus C. L., Gershwin M. E., Anaya J. M. Etiopathogenesis of autoimmune hepatitis. Journal of Autoimmunity. 2018. Vol. 95. P. 133–143. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jaut.2018.10.020
Sucher E., Sucher R., Gradistanac T., Brandacher G., Schneeberger S., Berg T. Autoimmune hepatitis-immunologically triggered liver pathogenesis-diagnostic and therapeutic strategies. Journal of Immunology Research. 2019. Vol. 2019. Article 9437043. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/9437043
Delgado J. S., Vodonos A., Malnick S., Kriger O., Wilkof-Segev R., Delgado B., Novack V., Rosenthal A., Menachem Y., Melzer E., Fich A. Autoimmune hepatitis in southern Israel: a 15-year multicenter study. Journal of Digestive Diseases. 2013. Vol. 14, №. 11. P. 611–618. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-2980.12085
Grønbæk L., Vilstrup H., Jepsen P. Autoimmune hepatitis in Denmark: incidence, prevalence, prognosis, and causes of death. A nationwide registry-based cohort study. Journal of Hepatology. 2014. Vol. 60, №. 3. P. 612–617. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhep.2013.10.020
Czaja A. J. Drug choices in autoimmune hepatitis: part B. Nonsteroids. Expert Review of Gastroenterology & Hepatology. 2012. Vol. 6, №. 5. P. 617–635. DOI: https://doi.org/10.1586/egh.12.38
Reau N. S., Lammert C. S., Weinberg E. M. Autoimmune hepatitis: Current and future therapies. Hepatology Communications. 2024. Vol. 8, №. 6. Article e0458. DOI: https://doi.org/10.1097/HC9.0000000000000458
Strzelec M., Detka J., Mieszczak P., Sobocińska M. K., Majka M. Immunomodulation: A general review of the current state-of-the-art and new therapeutic strategies for targeting the immune system. Frontiers in Immunology. 2023. Vol. 14. Article 1127704. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1127704
Czaja A. J. Advancing biologic therapy for refractory autoimmune hepatitis. Digestive Diseases and Sciences. 2022. Vol. 67, №. 11. P. 4979–5005. DOI: https://doi.org/10.1007/s10620-021-07378-4
Than N. N., Hodson J., Schmidt-Martin D., Taubert R., Wawman R. E., Botter M., Gautam N., Bock K., Jones R., Appanna G. D., Godkin A., Montano-Loza A. J., Lammert F., Schramm C., Manns M. P., Swain M., Burak K. W., Adams D. H., Hirschfield G. M., Oo Y. H. Efficacy of rituximab in difficult-to-manage autoimmune hepatitis: Results from the International Autoimmune Hepatitis Group. JHEP Reports. 2019. Vol. 1, №. 6. P. 437–445. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhepr.2019.10.005
Кошурба І. В. Гепатопротекторна дія кріопресервованого екстракту плаценти при ураженні печінки тетрахлорометаном. Східноукраїнський медичний журнал. 2022. Т. 10, № 4. С. 333–341. DOI: https://doi.org/10.21272/eumj.2022;10(4):333-341
Кошурба І. В., Чиж М. О., Гладких Ф. В., Бєлочкіна І. В. Вплив кріоекстракту плаценти на метаболічний та функціональний стан печінки за D-галактозамінового гепатиту. Інноваційні біосистеми та біоінженерія. 2022. Т. 6, № 2. С. 64–74. DOI: https://doi.org/10.20535/ibb.2022.6.2.264774
Закон України № 3447-IV «Про захист тварин від жорстокого поводження». Відомості Верховної Ради України. 2006. № 27. С. 230 (зі змінами). Доступно за посиланням: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3447-15#Text
Резніков О. Г. Загальні етичні принципи експериментів на тваринах. В Першому національному конгресі з біоетики. Ендокринологія. Т. 8, № 1, С. 142–145.
Kohda H., Sekiya C., Kanai M., Yoshida Y., Uede T., Kikuchi K., Namiki M. Flow cytometric and functional analysis of mononuclear cells infiltrating the liver in experimental autoimmune hepatitis. Clinical and Experimental Immunology. 1990. Vol. 82, №. 3. P. 473–478. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1365-2249.1990.tb05474.x
Stils H. F. Adjuvants and antibody production: Dispelling the myths associated with Freund’s complete and other adjuvants. Institute for Laboratory Animal Research Journal. 2005. Vol. 46, №. 3. P. 280–293. DOI: https://doi.org/10.1093/ilar.46.3.280
Harold F. Stils, adjuvants and antibody production: dispelling the myths associated with Freund’s complete and other adjuvants, Institute for Laboratory Animal Research Journal. 2005. Vol. 46, № 3. Р. 280–293. DOI: https://doi.org/10.1093/ilar.46.3.280
Ганчо О. В. Вплив комплексів пептидів тваринного походження на імунітет за умов норми та різних функціональних станів організму (дисертація к. біол. н., спец. 03.00.13 – фізіологія людини і тварин, Полтава). 2002. 170 с. Доступно за посиланням: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0403U003416/
Чекман І. С., Поготова Г. А., Небесна Т. Ю., та ін. Квантово-фармакологічне дослідження антиоксидантних властивостей силімарину. Український біофармацевтичний журнал. 2014. № 2. С. 24–28.
Avelar C. R., Pereira E. M., Farias Costa P. R., Jesus R. P., Oliveira L. P. M. Effect of silymarin on biochemical indicators in patients with liver disease: Systematic review with meta-analysis. World Journal of Gastroenterology. 2017. Vol. 23, №. 27. P. 5004–5017. DOI: https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i27.5004
Шанайда М. І., Олещук О. М., Лихацький П. Г., Кернична І. З. Дослідження гепатопротекторної активності рідкого екстракту трави Чаберу садового при тетрахлорметановому гепатиті. Фармацевтичний часопис. 2017. № 2. С. 91–97. DOI: https://doi.org/10.11603/2312-0967.2017.2.7899
Кошурба І. В. Дослідження впливу кріоекстракту плаценти на процеси цитолізу та перекисного оксилення ліпідів за CCl4-індукованого ураження печінки. Сучасні медичні технології. 2022. Т. 54, № 3. С. 46–54. DOI: https://doi.org/10.34287/MMT.3(54).2022.9
Шепітко В. І. Структурно-функціональні показники криопресервованої печінки та вплив її трансплантації на морфофункціональний стан ряду внутрішніх органів: дис. … д. мед. н.: спец. 14.01.35 – Криомедицина. Харків, 2004. 326 с. Доступно за посиланням: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0504U000610/
Беспалова І. Г. Пептидний склад та біологічна дія екстрактів криопресервованих фрагментів селезінки свиней та шкіри поросят : дис. … канд. біол. н.: спец. 03.00.19 – Кріобіологія. Харків, 2016. 162 с. Доступно за посиланням: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0416U004539/
Голубінська П. А., Саричева М. В., Должиков А. А., Бондарєв В. П., Стефанова М. С., Солдатов В. О., Надєждін С. В., Корокін М. В. та ін. Застосування секретому мультипотентних мезенхімальних стовбурових клітин при лікуванні ад’ювантного артриту та контактно-алергічного дерматиту в моделях на тваринах. Pharmacy & Pharmacology. 2020. № 8 (6). С. 416–425. DOI: https://doi.org/10.19163/2307-9266-2020-8-6-416-425
Глоба В. Ю. Використання кріопресервованих клітинних культур та нейротрофічних факторів при експериментальному інфравезикальному обструктивному синдромі: дис. … спец. 222 – Медицина. Харків, 2021. 156 с. Доступно за посиланням: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0821U100913/
Стефанов О. В. (ред.) Доклінічні дослідження лікарських засобів: методичні рекомендації. Київ : Авіцена, 2001. 527 с.
Atkinson D. E. Citrate and citrate cycle in regulation of energy metabolism. The metabolic roles of citrate. London and New Jork. 1968. Р. 23–40.
Atkinson D. E., Walton G. M. Adenosine triphosphate conservation in metabolic regulation. Rat liver citrate cleavage enzyme. Journal of Biological Chemistry. 1967. № 242 (13). Р. 3239–41.
Zar J. H. Biostatistical analysis. 5th ed. Englewood: Prentice-Hall, 2014. 960 p.
De la Fuente I. M., Cortés J. M., Valero E., Desroches, M., Rodrigues S., Malaina I., Martínez L. On the dynamics of the adenylate energy system: homeorhesis vs homeostasis. PloS one. 2014. № 9 (10). e108676. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0108676
Wadhwa K., Pahwa R., Kumar M., Kumar S., Sharma P. C., Singh G., Verma R., Mittal V., Singh I., Kaushik D., Jeandet P. Mechanistic Insights into the Pharmacological Significance of Silymarin. Molecules (Basel, Switzerland). 2022. № 27 (16). 5327. https://doi.org/10.3390/molecules27165327
Delmas D., Xiao J., Vejux A., Aires, V. Silymarin and Cancer: A Dual Strategy in Both in Chemoprevention and Chemosensitivity. Molecules (Basel, Switzerland). 2009. 2020. 25 (9). 2009. https://doi.org/10.3390/molecules25092009
