ВЛИЯНИЕ ВИТАМИНОВ ГРУППЫ В НА РАННЕЕ РАЗВИТИЕ КРЫСЯТ С ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПЕРГОМОЦИСТЕИНЕМИЕЙ
PDF

Ключевые слова

пренатальная гипергомоцистеинемия
фолиевая кислота
пиридоксин
цианокобаламин
сенсо-моторное развитие
координация движений
глутатион

Как цитировать

Яковлева, О. В., Зиганшина, А. Р., Герасимова, Е. В., Арсланова, А. Н., Ярмиев, И. З., Зефиров , А. Л., & Ситдикова, Г. Ф. (2019). ВЛИЯНИЕ ВИТАМИНОВ ГРУППЫ В НА РАННЕЕ РАЗВИТИЕ КРЫСЯТ С ПРЕНАТАЛЬНОЙ ГИПЕРГОМОЦИСТЕИНЕМИЕЙ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(10), 1247–1261. https://doi.org/10.1134/S086981391910011X

Аннотация

Повышенный уровень гомоцистеина в плазме – гипергомоцистеинемия (гГЦ) считается независимым фактором риска ранних прерываний беременности, отслойки плаценты, преэклампсии и других осложнений. Одним из факторов развития гГЦ является дефицит витаминов группы В. При этом как недостаток, так и избыток витаминов могут оказывать нейротоксические эффекты и вызывать окислительный стресс. Целью нашей работы было исследование эффектов применения витаминов группы В во время беременности у крыс с гГЦ на раннее развитие и уровень глутатиона в плазме потомства. В потомстве крыс с гГЦ наблюдали высокую смертность, снижение массы тела, повышение концентрации гомоцистеина и уменьшение уровня восстановленного глутатиона в плазме, а также задержку развития сенсо-моторных рефлексов и ряда поведенческих реакций, анализируемых в тестах Открытое поле и Ротарод. Введение в рацион беременным крысам с гГЦ витаминов группы В (В6, В9, В12) привело к снижению смертности, повышению массы тела потомства и уровня глутатиона и частичному предотвращению нарушений сенсо-моторного развития. При этом мы наблюдали уменьшение уровня гомоцистеина, которое, однако, не достигало контрольных значений. Также отмечено положительное влияние витаминов группы В на уровень тревожности и мышечную силу животных с пренатальной гГЦ. Однако горизонтальная двигательная активность, число вертикальных стоек, балансировка на вращающемся цилиндре не восстанавливались до контрольного уровня. Таким образом, использование витаминов группы В, несмотря на положительное влияние на физическое развитие и формирование рефлексов, не предотвращало нарушений координация движений в сложных поведенческих актах, что, по-видимому, связано с тем, что уровень гомоцистеина в плазме не восстанавливался до нормальных значений и/или неспособностью используемого комплекса полностью нейтрализовать негативные последствия хронической гГЦ.

https://doi.org/10.1134/S086981391910011X
PDF

Литература

Jeremic J., Turnic T.N., Zivkovic V., Jeremic N., Milosavljevic I., Srejovic I., Obrenovic R., Jancic S.A., Rakocevic M., Matic S., Djuric D., Jakovljevic V. Vitamin B complex mitigates cardiac dysfunction in high‐methionine diet‐induced hyperhomocysteinemia. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 45(7): 683-693. 2018.

Petras M., Tatarkova Z., Kovalska M., Mokra D., Dobrota D., Lehotsky J., Drgova A. Hyperhomocysteinemia as a risk factor for the neuronal system disorders. J. Physiol. Pharmacol. 65(1): 15-23. 2014.

Blaise S.A., Nédélec E., Schroeder H. Gestational Vitamin B Deficiency Leads to Homocysteine-Associated Brain Apoptosis and Alters Neurobehavioral Development in Rats. Am. J. Pathol. 170(2): 667–679. 2007.

Мирошниченко И.И., Птицына С.Н., Кузнецова Н.Н., Калмыков Ю.М. Гомоцистеин – предиктор патологических изменений в организме человека. РМЖ. 4: 224. 2009. [Miroshnichenko I.I., Ptitsyna S.N., Kuznetsova N.N., Kalmykov YU.M. Homocysteine is a predictor of pathological changes in the human body. Russkiy meditsinskiy zhurnal. 4: 224. 2009. (In Russ.)].

Djuric D., Jakovljevic V., Zivkovic V., Srejovic I. Homocysteine and homocysteine-related compounds: an overview of the roles in the pathology of the cardiovascular and nervous systems. Can. J. Physiol. Pharmacol. 96(10): 991-1003. 2018.

Likogianni V., Janel N., Ledru A., Beaune Ph., Paul J.L., Demuth K. Thiol compounds metabolism in mice, rats and humans: Comparative study and potential explanation of rodents protection against vascular diseases. Clinica Chimica Acta 372: 140–146. 2006.

Martins P.J.F., Galdieri L.C., Souza F.G., Andersen M. L., Benedito-Silva A. A., Tufik S., D’Almeida V. Physiological variation in plasma total homocysteine concentrations in rats. Life Sciences 76: 2621–2629. 2005

Caffrey A, McNulty H, Irwin RE, Walsh CP, Pentieva K. Maternal folate nutrition and offspring health: evidence and current controversies. Proc. Nutr. Soc. 26:1-13. 2018.

Naninck E.F.G., Stijger P.C., Brouwer-Brolsma E.M. The importance of maternal folate status for brain development and function of offspring. Adv. Nutr. 10(3): 502–519. 2019.

Sharma M., Tiwari M., Tiwari R.K. Hyperhomocysteinemia: impact on neurodegenerative diseases. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 117: 287–296. 2015.

Кобчикова А.В., Арутюнян А.В., Зайнулина М.С. Исследование уровня гомоцистеина и показателей наследственной тромбофилии у беременных с гестозом. Журнал акушерства и женских болезней. 61(2): 21-26. 2012. [Kobchikova A.V., Arutyunyan A.V., Zaynulina M.S. A study of homocysteine levels and indicators of hereditary thrombophilia in pregnant women with gestosis. J. Obstetrics and Women's Dis. 61 (2): 21-26. 2012. (In Russ.)].

Aubarda Y., Darodes N., Cantaloube M. Hyperhomocysteinemia and pregnancy — review of our present understanding and therapeutic implications. Eur. J. Obstetrics Gynecol. Reproduct. Biol. 93: 157–165. 2000.

Арутюнян А.В., Козина Л.С., Арутюнов В.А. Токсическое влияние пренатальной гипергомоцистеинемии на потомство. Журнал акушерства и женский болезней. 4: 16-20. 2010. [Arutyunyan A.V., Kozina L.S., Arutyunov V.A. Toxic effect of prenatal hyperhomocysteinemia on the offspring. J. Obstetrics and Women's Dis. 4: 16-20. 2010. (In Russ.)].

Kennedy D.O. B Vitamins and the Brain: Mechanisms, Dose and Efficacy. Nutrients. 8 (2): 68. 2016.

Baydas G., Koz S.T., Tuzcu M., Nedzvetsky V.S., Etem E. Effects of maternal hyperhomocysteinemia induced by high methionine diet on the learning and memory performance in offspring. Int. J. Dev. Neurosci. 25: 133-139. 2007.

Керкешко Г.О., Арутюнян А.В., Аржанова О.H., Милютина Ю.П. Оптимизация терапии фолатами при осложнениях беременности. Журнал акушерства и женских болезней. 6: 25-36. 2013. [Kerkeshko G.O., Arutyunyan A.V., Arzhanova O.H., Milyutina Yu.P. Optimization of folate therapy in pregnancy complications. J. Obstetrics and Women's Dis. 6: 25-36. 2013. In Russ.)].

Geoffroy A., Saber-Cherif L., Pourié G., Helle D., Umoret R., Guéant J.L. Bossenmeyer-Pourié C., Daval J.L. Developmental Impairments in a Rat Model of Methyl Donor Deficiency: Effects of a Late Maternal Supplementation with Folic Acid. Int J Mol Sci. 20(4): 1-14. 2019.

Roy S., Kale A., Dangat K., Sable P., Kulkarni A., Joshi S. Maternal micronutrients (folic acid and vitamin B(12)) and omega 3 fatty acids: implications for neurodevelopmental risk in the rat offspring. Brain Dev. 34(1): 64-71. 2012.

Jadavji N.M., Emmerson J.T., MacFarlane A.J., Willmore W.G., Smith P.D. B-vitamin and choline supplementation increases neuroplasticity and recovery after stroke. Neurobiol. Dis. 103: 89-100. 2017.

Škovierová H., Vidomanová E., Mahmood S., Sopková J., Drgová A., Červeňová T., Halašová E., Lehotský J. The molecular and cellular effect of homocysteine metabolism imbalance on human health. Int. J. Mol. Sci. 17(10): E1733. 2016.

Lalonde R., Barraudc H., Raveyc J., Guéantc J.-L., Bronowickic J.-P., Straziellec C. Effects of a B-vitamin-deficient diet on exploratory activity, motor coordination, and spatial learning in young adult Balb/c mice. Brain Res. 11(88): 122 – 131. 2008.

Gerasimova E., Yakovleva O., Burkhanova G., Ziyatdinova G., Khaertdinov N., Sitdikova G. Effects of maternal hyperhomocysteinemia on the early physical development and neurobehavioral maturation of rat offspring. BioNanoScience. 7: 155–158. 2017.

Yakovleva O.V., Dmitrieva S., Ziganshina A.R., Arslanova A.N., Yakovlev A.V., Minibayeva F.V., Khaertdinov N.N., Ziyatdinova G.K., Giniatullin R.A., Sitdikova G.F. Hydrogen sulfide ameliorates developmental impairments of rat’s offspring with prenatal hyperhomocysteinemia. Oxid. Med. Cell. Longev. 2018: Art 2746873. 2018.

Khuzakhmetova V., Yakovleva O., Dmitrieva S., Khaertdinov N., Ziyatdinova G., Giniatullin R., Bukharaeva E., Yakovlev A., Sitdikova G. Prenatal hyperhomocysteinemia induces oxidative stress and accelerates ‘aging’ of mammalian neuromuscular synapses. Int. J. of Dev. Neurosci. 75: 1-12. 2019.

Yakovlev A.V., Kurmashova E., Zakharov A., Sitdikova G.F. Network-Driven Activity and Neuronal Excitability in Hippocampus of Neonatal Rats with Prenatal Hyperhomocysteinemia. BioNanoScience. 8(1): 304–309. 2018.

Matté C., Scherer E.B., Stefanello F.M., Barschak A.G., Vargas C.R., Netto C.A., Wyse A.T. Concurrent folate treatment prevents Na+,K+-ATPase activity inhibition and memory impairments caused by chronic hyperhomocysteinemia during rat development. Int. J. Dev. Neurosci. 25(8): 545-552. 2007.

Koohpeyma H., Goudarzi I., Elahdadi Salmani M., Lashkarbolouki T., Shabani M. Postnatal Administration of Homocysteine Induces Cerebellar Damage in Rats: Protective Effect of Folic Acid. Neurotox. Res. 35(3): 724-738. 2019.

Racek J., Rusnáková H., Trefil L., Siala K.K. The influence of folate and antioxidants on homocysteine levels and oxidative stress in patients with hyperlipidemia and hyperhomocysteinemia. Physiol. Res. 54(1): 87-95. 2005.

Selhub J., Rosenberg I.H. Excessive folic acid intake and relation to adverse health outcome. Biochimie. 126: 71–78. 2016.

Yajnik C.S., Deshpande S.S., Jackson A.A., Refsum H., Rao S., Fisher D.J., Bhat D.S., Naik S.S., Coyaji K.J., Joglekar C.V. Vitamin B12 and folate concentrations during pregnancy and insulin resistance in the offspring. Diabetologia. 51: 29–38. 2008.

Западнюк И.П. Западнюк В.И. Захария Е.А., Западнюк Б.В. Лабораторные животные Разведение, содержание, использование в эксперименте. Киев. Высшая школа. 1983. [Zapadnyuk I.P. Zapadnyuk V.I. Zakhariya Ye.A., Zapadnyuk B.V. Laboratornyye zhivotnyye Razvedeniye, soderzhaniye, ispol'zovaniye v eksperimente (Laboratory animals Breeding, keeping, use in experiment). Kiyev. Vysshaya shkola. 1983. In Russ.)].

Lee P.T., Lowinsohn D., Compton R.G. Simultaneous detection of homocysteine and cysteine in the presence of ascorbic acid and glutathione using a nanocarbon modified electrode. Electroanalysis. 26: 1488-1496. 2014.

Davies M.H., Birt D.F., Schnell R.C. Direct enzymatic assay for reduced and oxidized glutathione. J. Pharmacol. Methods. 12(3): 191-194. 1984.

Миронов А.Н., Бунатян Н.Д. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М. Гриф. и Ко. 2012. [Mironov A.N., Bunatyan N.D. Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovaniy lekarstvennykh sredstv (Guidelines for preclinical studies of drugs). M. Grif. i Ko. 2012. In Russ.)].

Smart J.L., Dobbing J. Vulnerability of developing brain. VI Relative effects of fetal and early postnatal undernutrition on reflex ontogeny and development of behavior in the rat. Brain Res. 33: 303-314. 1971

Alton-Mackey M. G., Walker B. L. The physical and neuromotor development of progeny of female rats fed graded levels of pyridoxine during lactation. Am. J. Clinical. Nutrition. 31 (1): 76–81. 1978.

Lalonde R., Bensoula A.N., Filali M. Rotorod sensorimotor learning in cerebellar mutant mice. Neurosci. Res. 22(4): 423-426. 1995.

Markina N.V., Salimov R.M., Poletaeva I.I. Behavioral screening of two mouse lines selected for different brain weight. Prog. Neuropsychopharmacol. Bio. Psychiatry. 25: 2083-1109. 2001.

Weydt P., Hong S.Y., Kliot M. Assessing disease onset and progression in the SOD1 mouse model of ALS. Neuroreport. 14(7): 1051-1054. 2003.

Karl T., Pabst R., Von S. HÖrsten Behavioral phenotyping of mice in pharmacological and toxicological research. Exp. Toxic. Pathol. 55: 69–83. 2003.

Mikael L.G. Moderately high intake of folic acid has a negative impact on mouse embryonic development. Birth Defects Res. A Clin. Mol. Teratol. 97(1): 47–52. 2013.

Tyl R.W., Price C.J., Marr M.C., Kimmel C.A. Developmental toxicity evaluation of bendectin in CD rats. Teratology. 37: 539-552. 1988.

Snodgrass S.R. Vitamin neurotoxicity. Mol. Neurobiol. 6(1): 41-73. 1992.

Rydlewicz A.1., Simpson J.A., Taylor R.J., Bond C.M., Golden M.H. The effect of folic acid supplementation on plasma homocysteine in an elderly population. QJM. 95(1): 27-35. 2002.

Lamers Y.1., Prinz-Langenohl R., Moser R., Pietrzik K. Supplementation with [6S]-5-methyltetrahydrofolate or folic acid equally reduces plasma total homocysteine concentrations in healthy women. Am. J. Clin. Nutr. 79(3): 473-8. 2004.

Wilcken D.E., Wilcken B. The natural history of vascular disease in homocystinuria and the effects of treatment. J. Inherit. Metab. Dis. 20(2):295-300. 1997.

Bernasconi A.R., Liste A., Del Pino N., Rosa Diez G.J., Heguilén R.M. Folic acid 5 or 15 mg/d similarly reduces plasma homocysteine in patients with moderate-advanced chronic renal failure. Nephrology (Carlton). 11(2):137-41. 2006.

Achón M., Alonso-Aperte E., Reyes L., Ubeda N., Varela-Moreiras G. High-dose folic acid supplementation in rats: effects on gestation and the methionine cycle. Br. J. Nutr. 83(2): 177-83. 2000.

Matté C., Mackedanz V., Stefanello F.M., Scherer E.B., Andreazza A.C., Zanotto C., Moro A.M., Garcia S.C., Gonçalves C.A., Erdtmann B., Salvador M., Wyse A.T. Chronic hyperhomocysteinemia alters antioxidant defenses and increases DNA damage in brain and blood of rats: protective effect of folic acid. Neurochem. Int. 54(1):7-13. 2009

Allen L.H., Miller J.W., Groot L., Rosenberg I.H., Smith A.D., Refsum H., Raiten D.J. The putative purpose of this regulation is to increase the synthesis of the antioxidant glutathione. J. Nutr. 148(4): 1995-2027. 2018.

Yamamoto K., Isa Y., Nakagawa T., Nakagawa T. Involvement of 5-methyltetrahyrofolate in the amelioration of hyperhomocysteinemia caused by vitamin B6 deficiency and l-methionine supplementation. Biosci. Biotechnol. Biochem. 77(2): 378-380. 2013.

Au-Yeung K.K., Yip J.C., Siow Y.L. Folic acid inhibits homocysteine-induced superoxide anion production and nuclear factor kappa B activation in macrophages. Can. J. Physiol. Pharmacol. 84(1):141-7. 2006.

Mattson M.P., Shea T.B. Folate and homocysteine metabolism in neural plasticity and neurodegenerative disorders. TRENDS in Neurosci. 26(3): 137-146. 2003.

Metz J. Cobalamin deficiency and the pathogenesis of nervous system disease. Annu. Rev. Nutr. 12:59-79. 1992.

Fenech M. The role of folic acid and Vitamin B12 in genomic stability of human cells. Mutat. Res. 475(1-2): 57-67. 2001.

Middaugh L.D., Grover T.A., Blackwell L.A., Zemp J.W. Neurochemical and behavioral effects of diet related perinatal folic acid restriction. Pharmacol. Biochem. Behav. 5(2): 129-134. 1976.

Kumar M., Modi M., Sandhir R. Hydrogen sulfide attenuates homocysteine-induced cognitive deficits and neurochemical alterations by improving endogenous hydrogen sulfide levels. Biofactors. 43(3): 434-450. 2017.

Ferguson S.A., Berry K.J., Hansen D.K., Wall K.S., White G., Antony A.C. Behavioral effects of prenatal folate deficiency in mice. Birth Defects Res. A Clin. Mol. Teratol. 73(4):249-52. 2005.

Gospe S.M.Jr., Gietzen D.W., Summers P.J., Lunetta J.M., Miller J.W., Selhub J., Ellis W.G., Clifford A.J. Behavioral and neurochemical changes in folate-deficient mice. Physiol. Behav. 58(5): 935-941. 1995.

McCabe D., Lisy K., Lockwood C., Colbeck M. The impact of essential fatty acid, B vitamins, vitamin C, magnesium and zinc supplementation on stress levels in women: a systematic review. JBI Database System Rev. Implement Rep. 15(2): 402-453. 2017.

Morris M.S., Jacques P.F., Rosenberg I.H., Selhub J. Folate and vitamin B-12 status in relation to anemia, macrocytosis, and cognitive impairment in older americans in the age of folic acid fortification. Am. J.Clin. Nutr. 85:193–200. 2007.