Gangarao Davuluri1†, Dawid Krokowski2,†, Bo-Jhih Guan2, Avinash Kumar1, Samjhana Thapaliya1, Dharmvir Singh1, Maria Hatzoglou2, Srinivasan Dasarathy1,*
1 Departments of Pathobiology, Gastroenterology and Hepatology, Cleveland Clinic, Cleveland, OH, United States; 2 Department of Genetics and Genome Sciences, Case Western Reserve University, Cleveland, OH, United States
Получено 9 ноября 2015 г.; получено с поправками 6 июня 2016 г.; принято в печать 7 июня 2016 г.; доступно онлайн с 16 июня 2016 г.
* Автор, ответственный за переписку. Адрес: NE4 208, 9500 Euclid Avenue, Lerner Research Institute, Cleveland Clinic, Cleveland, OH 44195, United States. Tel.: +12164442980; fax: +1 2164453889.
E—mail: dasaras@ccf.org (S. Dasarathy).
† Эти авторы внесли равный и основной вклад в работу.
Актуальность и цели. Увеличение поглощения аммония скелетными мышцами с потерей мышечной массы при циррозе прогностически неблагоприятно. Гипераммониемия служит причиной ослабления белкового синтеза и саркопении. Данное исследование посвящено особенностям реакции клетки на повреждение белкового синтеза и молекулярному механизму, за счет которого L-лейцин индуцирует адаптацию к вызванному аммонием стрессу.
Методы. Проводилось количественное определение ответной активации киназы GCN2, сенсора дефицита аминокислоты, в скелетных мышцах больных с циррозом и крыс с портокавальным анастомозом (ПКА). Также проводили количественную оценку белкового синтеза, фосфорилирования eIF2α, функции сигнального пути mTORC1 при гипераммониемии и дотации L-лейцина. Оценивали адаптацию к клеточному стрессу по ATF4 и его мишени GADD34.
Результаты. В скелетных мышцах пациентов с циррозом и крыс с ПКА выявлены активация eIF2α-киназы GCN2 и повреждение сигнального пути mTORC1. Опосредованное активированной аммонием GCN2 фосфорилирование eIF2α и повреждение сигнального пути mTORC1 подавляют белковый синтез в мышечных трубочках и фибробластах эмбрионов мышей. В процессе адаптации к вызванному аммонием стрессу не происходит трансляционного перепрограммирования посредством ATF4-зависимой индукции GADD34. Вместо этого аммоний усиливает экспрессию белка-обменника лейцин/глутамин, захват L-лейцина и повышает его внутриклеточную концентрацию. Однако она недостаточна, чтобы противостоять подавлению белкового синтеза, обусловленного возможным усилением митохондриальной секвестрации L-лейцина. Дотация L-лейцина восстанавливает белковый синтез, подавленный гипераммониемиемией.
Выводы. Реакция клеток на гипераммониемию сходна с реакцией на аминокислотный дефицит, но отличается отсутствием адаптивной ATF4-зависимой интегрированной стрессовой реакции. Вместо нее имеет место индуцированный гипераммониемией захват L-лейцина как адаптивный ответ на опосредованное GCN2 снижение белкового синтеза.
Резюме. Саркопения (снижение массы скелетных мышц) — самое распространенное осложнение цирроза, но лечение его не разработано, т. к. причины потери мышечной массы при поражении печени неизвестны. Данные, полученные в экспериментах на животных и при изучении мышечных клеток больных с циррозом, показали, что основную роль в развитии саркопении при циррозе играет гипераммониемия. Наше исследование выявило ранее неизвестную стрессовую реакцию мышечных клеток на аммоний, приводящую к уменьшению содержания белка в них. Дотация аминокислоты L-лейцина способна минимизировать последствия этой реакции.
Ключевые слова: саркопения, гипераммониемия, цирроз, mTOR1, eIF2α, лейцин, переносчики аминокислот.
© 2016 European Association for the Study of the Liver.
Полный контент только для зарегистрированных пользователей сайта. Если Вы уже являетесь пользователем, пожалуйста, войдите в систему.