EFFECT OF SOME FIBRATES ON DEHYDROGENASE BRANCHED α-KETOACIDS KINASE IN RATS.

Mitochondrial branched-chain alpha-keto acid dehydrogenase (BCKDH) complex is a key enzyme in the catabolism of branched-chain amino acids (BCAA). This enzyme catalyzes the irreversible oxidative decarboxylation of branched chain -ketoacids, products BCAA of transamination. Activity of the BCKDH complex is regulated by phosphorylation and dephosphorylation. Specific kinase (BDK) catalyses phosphorylation and inactivation of BCKDH, whereas phosphatase (BDP) catalyses the dephosphorylation and activation of BCKDH. Changes of BCKDH activity are connected with physiological adaptation eg. to protein malnutrition or with response to administration of synthetic peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) agonists such as fibrates, drugs used in the treatment of hyperlipidemia. It was shown that selected fibrates added to the low-protein chow at concentration of 0.5% decrease BDK mRNA and protein expression as well as its activity leading to the increased BCKDH activity and BCAA catabolism induction.The goal of the conducted experiment was to determine the effect of bezafibrate and fenofibrate at a single dose of 5 mg/kg b.wt. on mRNA expression of BDK in rat’s liver. The experiment lasted 14 days. Male Wistar rats were randomly divided into 3 groups and fed low-protein chow 8%. Control group was only given (by gastric gavage) drug solvent (0.2% dimethylcellulose solution). Other tested groups were administered with bezafibrate or fenofibrate at the dose of 5 mg/ kg b.wt. After two weeks animals were killed and liver tissues were collected. Then RNA was isolated and RT-PCR reaction performed. Products of RT-PCR reactions were separated on agarose gel. Density values of individual bands were read and normalized to that of ß-actin and then to that of control group. The expression of mRNA for BDK was found in the rat’s liver tissue of all tested groups. Moreover, bezafibrate and fenofibrate administered to animals at a dose of 5 mg per kg of body weight caused a slight increase in expression of mRNA for BDK, but the difference was not statistically significant. Based on the obtained data it we cannot be excluded that bezafibrate and fenofibrate affect BDK activity on posttranscriptional level. Further studies are necessary to fully elucidate the effect of these fibrates on BDK.

Mitochondrialny kompleks BCKDH jest kluczowym enzymem biorącym udział w degradacji BCAA. Enzym ten katalizuje nieodwracalną reakcje tlenowej dekarboksylacji rozgałęzionych -ketokwasów, produktów transaminacji BCAA. Aktywność kompleksu BCKDH jest regulowana głównie na drodze fosforylacji i defosforylacji. Odpowiednia kinaza (BDK) katalizje reakcję fosforylacji, prowadzącą do unieczynnienia kompleksu, podczas gdy specyficzna fosfataza (BDP) katalizuje reakcje defosforylacji i aktywacji kompleksu. Zmiany w ekspresji mRNA i białka oraz aktywności BDK, a w konsekwencji w aktywności BCKDH, mogą być związane z regulacją fizjologiczną ustroju np. adaptacją do ograniczonej podaży białka, ale także działaniem ksenobiotyków, w tym syntetycznych agonistów receptorów aktywowanych przez proliferatory peroksysomów (PPAR) jakimi są fibraty, leki powszechnie używane w leczeniu hiperlipidemii. Stwierdzono, że niektóre fibraty dodane do paszy niskobiałkowej w stężeniu 0,5% istotnie zmniejszają poziom mRNA, oraz ilość białka BDK, co prowadzi do ograniczenia aktywności enzymu, a w konsekwencji do wzrostu aktywności BCKDH i nasilenia degradacji BCAA. Taki wpływ fibratów może być jednym z czynników patomechanizmu rozwoju miotonii u ludzi leczonych tymi fibratami.Celem przeprowadzonych badań było ocena wpływu bezafibratu i fenofibratu podawanych jednorazowo w dawce 5 mg/kgm.c na ekspresję genu BDK w wątrobie szczurów karmionych paszą z niską zawartością białka (8%). Samce rasy Wistar losowo podzielono na 3 grupy (n=4). Grupie kontrolnej (NB) podawano sondą dożołądkową rozpuszczalnik leku 0,2% roztwór dimetylocelulozy. Dwóm kolejnym badanym grupom aplikowano bezafibrat lub fenofibrat w dawce wynoszącej 5mg na kg masy ciała. Po 14 dniach szczury zabito i pobrano tkanki wątrobowe, z których izolowano RNA, przeprowadzono reakcje RT-PCR. Uzyskane produkty poddano rozdziałowi elektroforetycznemu na żelu agarozowym, otrzymując odpowiednie elektroforegramy produktów reakcji RT-PCR. Na koniec odczytano wartości gęstości densytometrycznych poszczególnych prążków, znormalizowano na β-aktynę (gen reporterowy), a następnie na średnią z grupy kontrolnej. Stwierdzono, że w tkance wątrobowej szczurów żywionych paszą niskobiałkową występuje ekspresja mRNA dla BDK. Bezafibrat i fenofibrat podawane zwierzętom w jednorazowej dawce 5 mg/kg m.c wywołują nieznaczny wzrost ekspresji mRNA dla BDK, jednak nie jest to różnica statystycznie znamienna. Nie można jednak wykluczyć, że leki te mają wpływ na aktywność BDK na etapie potranskrypcyjnym. Dla pełnej oceny wpływu wybranych fibratów na BDK konieczne jest przeprowadzenie kolejnych badań.