Asymmetric dimethylarginine content in plasma of ischemic heart disease patients

Abstract


Asymmetric dimethylarginine (ADMA) is an endogenous inhibitor of nitric oxide synthase. Plasma levels of ADMA are elevated in ischemic heart disease patients and plasma ADMA level was correlated with severity of the disease. Plasma ADMA concentration was higher in man than in woman and elevated with age of patients.

Асимметричный диметиларгинин (АДМА) является эндогенным конкурентным ингибитором NO-синтетазы [4]. АДМА в организме образуется в результате гидролиза метилированных белков и секретируется в кровь многими клетками. Метилирование является одним из распространенных способов посттрансляционной модификации белков и осуществляется двумя типами фермента: белковая аргининметилтрансфераза тип I и тип II. Продуктами реакции фермента первого типа являются АДМА и N-монометиларгинин, а фермента второго типа - симметричный диметиларгинин и N-монометиларгинин. Симметричный диметиларгинин, в отличие от АДМА и монометиларгинина, не является ингибитором NO-синтетазы [4]. Структуры метилированных производных аргинина приведены на рис. 1. Разработка методов определения АДМА привела к появлению ряда исследований, указывающих на повышение уровня АДМА в крови при различных заболеваниях. Повышение уровня АДМА сопровождается нарушением эндотелий-зависимой вазодилатации плечевых артерий и увеличением толщины ин- тимы-медии в сонных артериях [4, 6]. Установлено, что содержание АДМА в крови увеличивается при заболеваниях почек [15], гипертиреоидизме [8], ишемической болезни сердца [12], преэклампсии [16], легочной гипертензии [16], диабете [10] и некоторых других состояниях. Вместе с тем роль АДМА в патогенезе этих заболеваний остается неясной, так же как и возможные механизмы его действия. По-видимому, неблагоприятные эффекты АДМА не ограничиваются только его влиянием на активность NO-синтетазы. Так, в недавней работе Wang и соавт. (2009) высказано предположение, что АДМА может нарушать функционирование транспортеров аминокислот в клетку [17] и активировать перекисную модификацию липопротеинов низкой плотности [10]. В связи с вышесказанным в настоящей работе была изучена связь концентрации АДМА с наличием и тяжестью ИБС. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Было обследовано 70 пациентов в возрасте от 45 до 64 лет, находившихся на лечении в Клинике липидологии и атеросклероза НИИЭМ СЗО РАМН. Кровь для анализа бралась натощак в пластиковые пробирки, содержащие ЭДТА. После чего содержимое пробирки центрифугировали при +4 °С в течение 15 мин на скорости 7000 об/мин. Супернатант отбирали в пробирки для микропроб. Полученную плазму хранили в холодильнике при температуре -70 °С. Перед реакцией модификации проводили осаждение белков, присутствующих в образце с помощью метанола. Показатели липидного спектра крови - общий холестерин (ОХС) и ТГ - определялись наборами реакн2му™ сн3 СНз^СНд сн3 сн- I I' 'NyNH NH HM^NH NH HN^NH NH NH N-монометиларгинин HgN^COO’ АДМА Симметричный диметиларгинин Рис. 1. Структуры метилированных производных аргинина тивов «Биокон» (Германия) на анализаторе ChemWell (США) [2, 5]. Концентрацию ХС ЛВП определяли прямым методом с использованием антител к ЛВП набора реактивов «Биокон» (Германия) на анализаторе ChemWell (США). Содержание ХС липопротеинов низкой плотности (ХС ЛНП) рассчитывалось по формуле Фридвальда: ХС ЛНП = ОХС - (ТГ/2,2 + ХС ЛВП) [7]. Определение концентрации АДМА проводили методом обращено-фазовой ВЭЖХ на жидкостном хроматографе «Shimadzu» LC-20 Prominence (Япония) с электрохимическим детектором Decade II (Antec Leyden, США) со встроенным термостатом и программным обеспечением LCsolution, как описано ранее [1]. Для исследований использовали колонку «Supelco» Water Spherisorb ODS-2, 250x4.6 mm, 5 мкМ (США). В качестве дериватизи- рующего агента были выбраны ортофталевый альдегид (ОФА) и сульфит натрия [14]. В качестве подвижной фазы применили систему, состоящую из ацетонитрила (8,7%, об.), гидрофосфата натрия (3,5 мМ) и дигидрофосфата натрия (0,01 М). Скорость потока элюента 0,7 мл/мин, температура термостата, в котором находится колонка, 23 °С [1]. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ При анализе содержания АДМА в крови обследованных пациентов было обнаружено, что уровень АДМА в крови у мужчин был значительно выше, чем у женщин (0,92±0,04 и 0,63±0,08 мкМ соответственно, р<0,05). Помимо этого, отмечалась слабая, но достоверная (г = 0.28; р< 0,05) корреляция между уровнем АДМА и возрастом пациентов. В доступной литературе нам не удалось найти сведений о половых или возрастных различиях в содержании АДМА в крови. Помимо возраста и пола, концентрация АДМА была положительно связана с уровнем гомоцистеина в крови (г = 0.46; р<0,05), что обнаруживалось и ранее [3]. Таблица 1 Содержание липидов, АДМА и гомоцистеина у пациентов с и без ИБС Показатель Пациенты без ИБС Больные с ИБС Р Возраст (годы) 54,8 56,0 н.д. Пол (м/ж) 6/13 (м-31,6%) 17/34 (м-29,8%) н.д Холестерин 5,2±0,4 6,0±0,3 н.д. Триглицериды 2,1 ±0,2 2,2±0,2 н.д. d-холестерин 1,02±0,04 1,01 ±0,01 н.д. АДМА 0,43±0,06 0.84±0,09 <0,01 Гомоцистеин 13,0±2,2 13,3±1,3 н.д. Однако главным вопросом, интересующим нас в настоящем исследовании, было изучение взаимосвязи между концентрацией АДМА и ИБС. Оказалось, что у больных ИБС содержание АДМА в крови было значительно выше, чем у лиц без ИБС (табл. 1). Отсутствие различий в содержании липидов и гомоцистеина между обследованными группами объясняется тем, что большинство больных ИБС получали липидснижающие препараты (в основном статины) и витамины группы В, что привело к существенной □ Без ИБС □ ИБС Рис. 2. Содержание АДМА у мужчин и женщин в зависимости от наличия ИБС: 1 - женщины, 2 - мужчины Рис. 3. Содержание АДМА в крови пациентов (мкМ): 1 - без ИБС, 2-е ИБС без инфарктов миокарда в анамнезе, 3 - перенесшие 1 инфаркт миокарда, 4 - перенесшие 2 инфаркта миокарда коррекции исходных уровней холестерина, триглицеридов и гомоцистеина. Обнаруженное существенное повышение уровня ADMA у пациентов с ИБС сохранялось и при раздельном анализе мужчин и женщин (рис. 2), причем у мужчин повышение уровня анализируемого вещества было более выражено, чем у женщин (повышение на 112% и 62% соответственно). Таким образом, мы выявили, что уровень АДМА в крови больных ИБС существенно повышен. Более того, оказалось, что концентрация АДМА прогрессивно увеличивается с утяжелением течения ИБС, о чем судили по числу перенесенных инфарктов миокарда (рис. 3). Как видно из рисунка, содержание АДМА у больных ИБС без перенесенных инфарктов миокарда было в среднем более чем в 1,5 раза выше, чем у лиц без ИБС. У пациентов, перенесших инфаркт миокарда, средняя концентрация АДМА уве- 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 личивалась еще на 48% и была более чем в 2 раза выше, чем у лиц без ИБС. У больных с двумя инфарктами миокарда в анамнезе уровень АДМА был почти в 4 раза выше, чем в контрольной группе, и достигал среднего уровня, превышающего 1,5 мкМ. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о значительном повышении уровня АДМА в крови больных ИБС, причем степень повышения коррелировала с тяжестью заболевания. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В настоящее время нет полной ясности с механизмами патогенного влияния АДМА. Наиболее широко обсуждаемая способность АДМА ингибироват ь активность NO-синтетазы также вызывает некоторые вопросы. Прежде всего следует отметить, что концентрации АДМА в крови обычно менее 1 рМ, а аргинина - около 80 рМ. При таких соотношениях субстрата и ингибитора эффект последнего не должен проявляться. Однако хорошо известно, что введение пациентам L-аргинина приводит к увеличению продукции N0 при определенных условиях, хотя внутриклеточная концентрация аргинина в норме практически насыщающая для работы NO-синтетазы. Этот феномен известен как «аргининовый парадокс». Предполагается, что в эндотелиальных клетках эндотелиальная NO-синтетаза преимущественно локализована в перинуклеарной области с небольшим, но существенным пулом, локализованным в кавеолах на плазматической мембране. АДМА поступает в клетку через катионный транспортер аминокислот, известный как у+-транспортер, который также переносит и L-аргинин [6]. Этот транспортер колокализован с кавеолинсвязанной эндотелиальной NO-си нтетазой, что позволяет предполагать, что активность этого транспортера может быть важной для обеспечения локальной концентрации аргинина и АДМА. Таким образом, локальная концентрация аминокислот может объяснять аргининовый парадокс. Нельзя также исключить, что внутриклеточный аргинин находится в «хранилищах», которые недоступны NO-синтетазе, и поэтому АДМА может осуществлять свой эффект при очень низких концентрациях. Кроме того, как уже указывалось выше, действие АДМА может и не быть связанным с угнетением продукции N0. Так, внутривенное введение АДМА мышам с дефицитом N0 (нокаут по эндотелиальной NO-синтетазе) вызывало повреждение артерий, которые не были связаны с изменением продукции N0 [13]. Помимо этого, имеются указания на способность АДМА вызывать, во всяком случае in vitro, ускорение «старения» эндотелиальных клеток (укорочение теломеров и снижение активности те- ломеразы, повышение активности р-галактозидазы и продукции активных форм кислорода [11]. Кроме того, повышение уровня АДМА ассоциировано с активацией перекисного окисления липидов [10]. И, наконец, у мышей с экспериментальным атеросклерозом АДМА подавлял ангиогенез [9]. Каковы бы ни были механизмы патогенного действия АДМА, который является нормальным метаболитом многоклеточных организмов, повышение его концентрации в крови, по-видимому, является фактором риска развития ИБС, а его место в патогенезе этого заболевания предстоит выяснить в дальнейших исследованиях.

V A Lyadoshchuk

Institute of Experimental Medicine NWB RAMS, St. Petersburg

A D Denisenko

Institute of Experimental Medicine NWB RAMS, St. Petersburg

  1. Лядощук В.А., Денисенко АД. Определение концентрации асимметричного диметиларгинина в плазме крови у человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимическим детектором // Клин. лаб. диагн. 2010. № 5. С. 5-8.
  2. АНаіп С., Poon L., Chan С. et al. Enzymatic determination of total serum cholesterol // Clin. Chem. 1974. Vol. 20. P. 470-475.
  3. Boger R.H., Bodc-Boger S.M., Sydow K. et al. Plasma concentration of asymmetric dimethylarginine, an endogenous inhibitor of nitric oxide synthase, is elevated in monkeys with hyperhomocyst(e)inemia or hypercholesterolemia //Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2000. Vol. 20. P. 1557-1564.
  4. Boger R.H., Ron E.S. L-Arginine improves vascular function by overcoming deleterious effects of ADMA, a novel cardiovascular risk factor // Altem. Med. Rev. 2005. Vol. 10. P. 14-23.
  5. Bucolo G., David H. Quantitative determination of serum triglycerides by the use of enzymes // Clin. Chem. 1973. Vol. 19. P. 476-482.
  6. Cooke J.P. Does ADMA cause endothelial dysfunction? //Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2000. Vol. 20. P. 2032-2037.
  7. Friedwald W., Levy R., Fredrickson D. Estimation of the concentration of low-density lipoprotein cholesterol in plasma without use of preparation ultracentrifuge // Clin. Chem. 1972. Vol. 18. P. 499-509.
  8. Hermenegildo C., Medina P., Peiro M. et al. Plasma concentration of asymmetric dimethylarginine, an endogenous inhibitor of nitric oxide synthase, is elevated in hyperthyroid patients // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2002. Vol. 87 (12). P. 5636-5340.
  9. Jang J.J., Ho H-K.V, Kwan H.H. et al. Angiogenesis is impaired by hypercholesterolemia role of asymmetric dimethylarginine // Circulation. 2000. Vol. 102. P. 1414-1419.
  10. Paiva H., Laakso J., Ruokonen I. et al. Plasma asymmetric dimethylarginine (ADMA), nitrate and the indices of low-density lipoprotein oxidation // Clin. Chim. Acta. 2006. Vol. 371. P. 97-101.
  11. Scalera F., Borlak J., Beckmann B. et al. Endogenous nitric oxide synthesis inhibitor asymmetric dimethyl 1-arginine accelerates endothelial cell senescence // Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2004. Vol. 24. P. 1816-1822.
  12. Schulze F., Lenzen H., Planefeld C. et al. Asymmetric dimethylarginine is an independent risk factor for coronary heart disease: results from the multicenter coronary artery risk determination investigating the influence of ADMA concentration (CARDIAC) study //Am. Heart J. 2006. Vol. 152. P. 491-^198.
  13. Suda O., Tsutsui M., Morishita T. et al. Asymmetric dimethylarginine produces vascular lesions in endothelial nitric oxide synthase-deficient mice involvement of renin-angio-tensin system and oxidative stress // Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2004. Vol. 24. P. 1682-1688.
  14. Tcherkas Y.V., Kartsova L.A., Krasnova I.N. Analysis of amino acids in human serum by isocratic reversed- phase high-performance liquid chromatography with electrochemical detection //J. Chromatogr. A. 2001. Vol. 913. P.303-308.
  15. Teerlink T, Nijveldt R.J., Sigrid de Jong., P.A.M. van Leeuwent. Determination of arginine, asymmetric dimethylarginine, and symmetric dimethylarginine in human plasma and other biological samples by high- performance liquid chromatography // Analytical. Biochemistry. 2002. Vol. 303. P. 131-137.
  16. Vallance P., Leiper J. Cardiovascular biology of the asymmetric dimethylarginine: dimethylarginine dimethylaminohydrolase pathway //Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2004. Vol. 24. P. 1023-1030.
  17. Wang Z., Tang W.H.W., Cho L., Brennan D.M., and Hazen S.L. Targeted metabolomic evaluation of arginine methylation and cardiovascular risks: Potential mechanisms beyond nitric oxide synthase inhibition // Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. 2009. Vol. 29. P. 1383-1391.

Views

Abstract - 69

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2011 Lyadoshchuk V.A., Denisenko A.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies