Participation of choline-deficient diet in the experimentally-induced hepatic cirrhosis in rats

Abstract

Choline is an essential nutrient that seems to be involved in a wide variety of metabolic reactions and functions, in both humans and rodents (Blusztajin, 1998; Zeisel and Blusztajin, 1994). Besides being a component of various important biological compounds (including the membrane phospholipids lecithin, sphingomyelin and plasmalogen, the neurotransmitter acetylcholine and the platelet activating factor), Choline is also involved in many physiological functions (such as the metabolism of methyl groups and the lipid transport) (Zeisel., 1981; Buchman et al., 1992; Canty and Zeisel., 1994; Zeisel., 2000; Zeisel., 2003; Liapi et al., 2007). Moreover, being a component of certain phospholipids, Choline plays a critical role in generating second messengers for cell membrane signal transduction (Canty and Zeisel., 1994). The state of Choline-deficiency can be observed in various pathological (e.g. alcoholism, malnutrition) or physiological states (e.g. pregnancy, lactation), and may lead to hepatocellular modifications and fatty-liver induction (da Costa et al, 1993; Lombardi et al, 1968). It is well-established that dietary Choline-deprivation can result to decreased tissue S-adenosyl-L-methionine (SAM) levels, global DNA hypomethylation, hepatic steatosis, cirrhosis, and, ultimately, hepatic tumorigenesis in rodents (even in the absence of known carcinogens) (Buchman et al, 1995; Davis and Uthus, 2004). The administration of Choline deficient diet (CDD) has been used for the experimental induction of CD in animals, it provokes uncomplicated steatosis to the progressive inflammation and fibrinogenesis (Vetelainen et al, 2007). Thioacetamide (TAA) is a carcinogen and a hepatotoxicant that is also used for the experimental induction of hepatic lesions in rats (mainly, through the administration of large doses in the drinking water). Our current study focuses on the idea of the induction of prolonged CD in rats receiving TAA (through drinking water), as a novel approach and a potential experimental model of mild progressive hepatotoxicity that could simulate commonly presented cases in clinical practice (in which states of malnutrition and/or alcoholism are complicated by the development of other liver-associated diseases, as mentioned above). In this respect, we aimed to investigate the time-dependent effects of a 30-, a 60- and a 90-day dietary CDD and/or TAA administration (through drinking water) on the adult rat liver histological state and the serum markers of hepatic functional integrity. In particular, we aimed to evaluate: (a) the liver steatosis, fibrosis and hepatic cell-cycle turnover/mitosis (through histological evaluation), (b) the immunohistochemical expression of alpha-smooth muscle actin (α-SMA) as an important marker for the detection of activated stellate cells in response to liver injury (leading to collagen deposition and liver fibrosis), (c) the serum levels of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) for the assessment of liver parenchymal injury and/or inflammation, as well as (d) the serum levels of gammaglutamyltransferase (γ-GT) and alkaline phosphatase (ALP) for the assessment of liver injury and/or cholestatic liver injury, (d) mRNA expression of Matrix Metalloproteinases (MMP2 and MMP-9, and their tissue inhibitors TIMP-1and TIMP-2. (e) Serum inflammatory cytokines (¬-IFN, TNFα, IL-6, IL-10 and IL-4). […]

Η χολίνη είναι μια λιποτρόπος ουσία (τεταρτοταγής αμίνη) που ανήκει στο σύμπλεγμα των βιταμινών Β και έχει χαρακτηρισθεί απαραίτητο συστατικό διατροφής. Αποτελεί βασικό συστατικών πολλών σημαντικών βιολογικών παραγόντων (συμπεριλαμβανομένων των φωσφολιπιδίων της μεμβράνης λεκιθίνη και σφιγγομυελίνη- της ακετυλοχολίνης και του PAF) και ως απαραίτητο συστατικό εμπλέκεται σε πολλές φυσιολογικές λειτουργίες όπως στο μεταβολισμό των μεθυλομάδων και τη μεταφορά των λιπιδίων χολίνης. Ως συστατικό ορισμένων φωσφολιπιδίων έχει ιδιαίτερα κριτικό ρόλο στον καταρράκτη μεταβίβασης σήματος. Έλλειψη χολίνης παρατηρείται σε διάφορες παθολογικές (αλκοολισμός, υποθρεψία) και φυσιολογικές καταστάσεις (κύηση-θηλασμός) μπορεί να οδηγήσει σε ηπατοκυτταρικές βλάβες και τη δημιουργία λιπώδους ήπατος ρόλο στ αποκτά συνεχώς αυξανόμενο κλινικό ενδιαφέρον δεδομένου ότι τα παράγωγα της συμμετέχουν σε πολλές φυσιολογικές λειτουργίες του οργανισμού. Δεδομένου ότι η διατροφή αποτελεί την κυριότερη πηγή της χολίνης για τον οργανισμό η χρόνια λήψη δίαιτας ανεπαρκούς σε χολίνη επιφέρει ηπατική δυσλειτουργία η οποία οφείλεται στη ηπατοκυτταρική συγκέντρωση της τριακυλογλυκερόλης και οδηγεί σε λιπώδη εκφύλιση του ήπατος, ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης C, απόπτωση και στις περιπτώσεις που η έλλειψη χολίνης είναι μακροχρόνια, την έναρξη καρκινογένεσης. Η χολίνη είναι ο μοναδικός διαιτητικός παράγων η έλλειψη του οποίου σχετίζεται με την ανάπτυξη νεοπλασιών και ειδικά ηπατικών χωρίς την παρουσία οποιασδήποτε ουσίας με γνωστή καρκινογόνο δράση. Σε επίμυς η χορήγηση δίαιτας ανεπαρκούς σε χολίνη όχι μόνο προάγει την έναρξη της νεοπλασματικής διεργασίας και αυξάνει την συχνότητα των ηπατοκαρκινωμάτων αλλά ευαισθητοποιεί και την κυτταρική εξαλλαγή από τις άλλες γνωστές καρκινογόνες ουσίες. Η θειοακεταμίδη (ΤΑΑ) είναι ισχυρή ηπατοτοξική ουσία και η οξεία χορήγηση της συνδέεται με κεντρολοβιώδη νέκρωση του ήπατος. Η παρατεταμένη χορήγησή της μπορεί να προκαλέσει υπερπλασία των χοληφόρων οδών καθώς και κίρρωση του ήπατος ιστολογικά όμοια με την προκαλούμενη από ιογενή ηπατίτιδα. Ο μεταβολισμός της ΤΑΑ έχει συνδεθεί με την οξειδωτική καταστροφή στην ηπατική βλάβη. Η ΤΑΑ επηρεάζει την έκφραση ορισμένων γονίδιων καθώς και πρωτεϊνών συμπεριλαμβανομένων της αλβουμίνης της β-ακτίνης της RNΑ-πολυμεράσης και της Ρ450 μονοξυγενάσης. Κατά τον μεταβολισμό της ΤΑΑ με τη δράση της φλαβινικής μονοξυγενάσης (flavin-containing monooxygenase FMO) και του κυτοχρώματος Ρ450 παράγονται ανιόντα υπεροξειδίου τα οποία τελικά οδηγούν στην παραγωγή υπεροξειδίου του υδρογόνου. Σκοπός της διατριβής είναι η μελέτη των δομικών λειτουργικών χημικών μεταβολών και βλαβών στο ήπαρ που προκαλεί η λήψη ΔΕΧ στην πειραματικώς επαγόμενη με θειοακεταμίδη (ΤΑΑ) πρόκληση κίρρωσης στους επίμυες. […]