THE PROTEIN-SYNTHESIZING FUNCTION OF THE LIVER IN AUTOIMMUNE HEPATITIS IS ASSESSED THROUGH THE IMPACT OF ACELLULAR CRYOPRESERVED BIOLOGICAL AGENTS IN EXPERIMENTAL STUDIES
DOI:
https://doi.org/10.32782/2306-2436.13.1.2024.318Keywords:
autoimmune hepatitis, total protein, mesenchymal stem cells, biological therapy, cryopreservation.Abstract
Abstract. Introduction. Among the liver functions, protein synthesis is of utmost importance. Among the liver diseases that can disrupt its protein-synthesizing function, autoimmune hepatitis (AIH) has garnered our attention. As an innovative biotechnological approach to the treatment of AIH, we focused on the use of acellular cryopreserved biological agents (CBAs). The aim of the study is to characterize the impact of conditioned medium from mesenchymal stem cells (MSC-CM), cryoextracts of placenta (CEP), and cryoextracts of spleen (CES) on the protein-synthesizing function of the liver in experimental AIH in rats. Materials and methods. AIH in rats was modeled by administering a hepatotropic antigenic mixture consisting of Freund’s complete adjuvant and an antigen solution obtained from a homogenate of allogeneic liver. The effectiveness of CBAs in AIH was studied on 42 male rats weighing 200–220 g, randomized into 6 groups. On day 52 of the experiment, the animals were euthanized. The total protein (TP) content and its fractions (albumins and globulins) were determined by the spectrophotometric biuret reaction. Research results and their discussion. The study showed that on day 52 of the experiment, rats with AIH had impaired liver protein synthesis, evidenced by a statistically significant (p=0.03) decrease in TP levels in the peripheral blood serum by 10.4% compared to intact animals, which was 60.0±1.7 g/L. The study showed that TP levels in AIH rats treated with silymarin increased by 5.2% (p=0.3) compared to untreated animals, mostly due to the albumin fraction. The albumin level in this group of rats increased statistically significantly (p=0.015) by 27.8% compared to the control group. The effects of CBAs on the liver’s protein-synthesizing function in rats with experimental AIH, following their intramuscular injection on days 42, 44, 46, 48, and 50, showed that the most noticeable increase in TP levels in blood serum occurred with the use of MSC-CM – the TP level was 72.1±1.6 g/L. The most significant increase in the globulin fraction in the total TP pool in AIH rats was observed with the use of CES, with a 19.6% increase (p=0.2) compared to the control group, reaching 27.6±4.4 g/L. Conclusions. The use of MSC-CM resulted in a statistically significant (p<0.001) increase in TP levels by 20.2% compared to the control group, reaching 72.1±1.6 g/L, which was 14.3% significantly higher (p=0.01) than in the silymarin-treated group. By the ability to restore the albumin-globulin ratio in rats with AIH can be ranked in the following order for the studied CBAs: CES (72.9%; p=0.003) > MSC-CM (51.7%; p=0.005) > CEP (36.2%; p=0.009).
References
1. Trefts E., Gannon M., Wasserman D. H. The liver. Current Biology. 2017. Vol. 27. № 21. P. R1147–R1151. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.019.
2. Amouzandeh M., Sundström A., Wahlin S., Wernerman J., Rooyackers O., Norberg Å. Albumin and fibrinogen synthesis rates in advanced chronic liver disease. American Journal of Physiology – Gastrointestinal and Liver Physiology. 2023. Vol. 325. № 5. P. G391–G397. DOI: https://doi.org/10.1152/ajpgi.00072.2023.
3. Carvalho J.R., Verdelho Machado M. New Insights About Albumin and Liver Disease. Annals of Hepatology. 2018. Vol. 17. № 4. P. 547–560. DOI: https://doi.org/10.5604/01.3001.0012.0916.
4. Levitt D.G., Levitt M.D. Human serum albumin homeostasis: a new look at the roles of synthesis, catabolism, renal and gastrointestinal excretion, and the clinical value of serum albumin measurements. International Journal of General Medicine. 2016. Vol. 9. P. 229–255. DOI: https://doi.org/10.2147/IJGM. S102819.
5. Rutherford S.H., Hutchison C.D.M., Greetham G.M., Parker A.W., Nordon A., Baker M.J., Hunt N.T. Optical Screening and Classification of Drug Binding to Proteins in Human Blood Serum. Analytical Chemistry. 2023. Vol. 95, № 46. P. 17037–17045. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03713.
6. Ward E.S., Gelinas D., Dreesen E., Van Santbergen J., Andersen J.T., Silvestri N.J., Kiss J.E., Sleep D., Rader D.J., Kastelein J.J.P., Louagie E., Vidarsson G., Spriet I. Clinical Significance of Serum Albumin and Implications of FcRn Inhibitor Treatment in IgG-Mediated Autoimmune Disorders. Frontiers in Immunology. 2022. Vol. 13. Article 892534. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.892534.
7. Hashash J.G., Koutroumpakis F., Anderson A. M., Rivers C.R., Hosni M., Koutroubakis I.E., Ahsan M., Gkiaouraki E., Dunn M. A., Schwartz M., Barrie A., Babichenko D., Tang G., Binion D.G. Elevated serum globulin fraction as a biomarker of multiyear disease severity in inflammatory bowel disease. Annals of Gastroenterology. 2022. Vol. 35, № 6. P. 609–617. DOI: https://doi.org/10.20524/aog.2022.0748.
8. Lisman T., Porte R.J. Rebalanced hemostasis in patients with liver disease: evidence and clinical consequences. Blood. 2010. Vol. 116, № 6. P. 878–885. DOI: https://doi.org/10.1182/ blood-2010-02-261891.
9. Jolles S., Borrell R., Zouwail S., Heaps A., Sharp H., Moody M., Selwood C., Williams P., Phillips C., Hood K., Holding S., El Shanawany T. Calculated globulin (CG) as a screening test for antibody deficiency. Clinical and Experimental Immunology. 2014. Vol. 177. № 3. P. 671–678. DOI: https://doi.org/10.1111/ cei.12369.
10. Potter B.J. Liver-Plasma Protein Synthesis. Reference Module in Biomedical Sciences. Elsevier. New York, 2014.
11. Гладких Ф.В. Імунні порушення при аутоімунному гепатиті: роль аутоантитіл, T-reg клітин та новітні терапевтичні підходи. Буковинський медичний вісник. 2024. Т. 28. № 3. С. 76–82. DOI: https://doi.org/10.24061/2413-0737.28.3. 111.2024.13.
12. 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.
13. European Association for the Study of the Liver. EASL Clinical Practice Guidelines: Autoimmune hepatitis. Journal of Hepatology. 2015. Vol. 63. № 4. P. 971–1004. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.jhep.2015.06.030.
14. Чиж М.О., Гальченко С.Є., Гладких Ф.В., Бизов В.В., Рогоза Л.А., Бєлочкіна І.В., Слєта І.В. Безклітинні кріоконсервовані біологічні засоби: технологія отримання та визначення складу: монографія. Вінниця: Твори; 2024. 264 с. DOI: https://doi.org/10.46879/2024.1.
15. Гладких Ф.В., Лядова Т.І. Характеристика гепатотропної активності безклітинних кріоконсервованих біологічних засобів на моделі аутоімунного гепатиту. Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Серія: Медицина. 2024. Т. 32. № 3. С. 275–289. DOI: https://doi.org/10.26565/2313-6693-2024-50-01.
16. Гладких Ф.В. Стан енергетичного обміну гепатоцитів при експериментальному аутоімунному гепатиті на тлі застосування кріоекстрактів плаценти та селезінки, а також кондиціонованого середовища мезенхімальних стовбурових клітин. Health & Education. 2024. Т. 3. С. 12–21. DOI: https://doi.org/10.32782/health-2024.3.2.
17. Про захист тварин від жорстокого поводження: Закон України № 3447-IV. Відомості Верховної Ради України. 2006. № 27. С. 230 (зі змінами). URL: https://zakon.rada.gov.ua/ laws/show/3447-15#Text.
18. Резніков О.Г. Загальні етичні принципи експериментів на тваринах в Першому національному конгресі з біоетики. Ендокринологія. 2008. Т. 8. № 1. С. 142–145.
19. 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: https://doi.org/10.1111/j.1365-2249.1990. tb05474.x.
20. Гладких Ф.В. Ад’ювант Фрейнда – класика вакцинальних ад’ювантів та основа експериментальної імунології. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія: Медицина. 2024. Т. 32. № 3 (50). С. 414–439. DOI: https://doi.org/10.26565/2313-6693- 2024-50-10.
21. 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.
22. Ганчо О.В. Вплив комплексів пептидів тваринного походження на імунітет за умов норми та різних функціональних станів організму: дис. … к. біол. н.: спец. 03.00.13 – фізіологія людини і тварин. Полтава, 2002. 170 с. URL: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0403U003416.
23. 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.
24. 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.
25. 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.
26. 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.
27. 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. URL: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0504U000610.
28. Беспалова І.Г. Пептидний склад та біологічна дія екстрактів криопресервованих фрагментів селезінки свиней та шкіри поросят: дис. … к. біол. н.: спец. 03.00.19 – Кріобіологія. Харків, 2016. 162 с. URL: https://nrat.ukrintei.ua/ searchdoc/0416U004539.
29. 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.
30. Глоба В.Ю. Використання кріопресервованих клітинних культур та нейротрофічних факторів при експеримен- тальному інфравезикальному обструктивному синдромі: дис. … спец. 222 – Медицина. Харків, 2021. 156 с. URL: https://nrat.ukrintei.ua/searchdoc/0821U100913.
31. Стефанов О.В. (ред.) Доклінічні дослідження лікарських засобів: методичні рекомендації. Київ: Авіцена, 2001. 527 с.
32. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике. МЕД- пресс-информ, 2009. 896 с.
33. Lowry O.H., Rosenbrougn N.I., Farr A.L., Randall R.I. Protein measurement with the folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry. 1951. Vol. 193. P. 265–275.
34. Zar J.H. Biostatistical analysis. 5th ed. Englewood: Prentice-Hall, 2014. 960 p.
35. Manuc T., Preda C. M., Istratescu D., Gheorghe L., Cerban R., Ester C., Stroie T.G., Alecu R.I., Ciuciureanu C.M., Marin A.I., Tugui L., Tieranu C., Andrei S.L., Diculescu M., Manuc M. Sylimarin. Versus Essential Phospholipids in Metabolic Associated Steatotic Liver Disease (MASLD) – A Prospective Comparative Randomized Trial. Maedica (Bucur). 2024. Vol. 19, № 1. P. 9–16. DOI: https://doi.org/10.26574/maedica.2024.19.1.9.
36. 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. 2022. № 27 (16). P. 5327. DOI: https://doi.org/ 10.3390/molecules27165327.
37. Chen Z., Song C., Yao Z., Sun J., Liu W. Associations between albumin, globulin, albumin to globulin ratio and muscle mass in adults: results from the national health and nutrition examination survey 2011–2014. BMC Geriatrics. 2022. Vol. 22. № 1. P. 383. DOI: https://doi.org/10.1186/s12877-022-03094-4.
38. Shang G., Fei Z., Xu H., Wang Y., Xiang S. Globulin and albumin to globulin ratio precisely diagnose periprosthetic joint infection and determine the timing of second-stage reimplantation. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 2022. Vol. 17. № 1. P. 12. DOI: https://doi.org/10.1186/ s13018-021-02899-0.
