Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2021-1-133-142

 

CHARACTERISTICS OF PURINE METABOLISM IN RENAL CORTEX DURING ISCHEMIA WITH SUBSEQUENT REPERFUSION OF ONE KIDNEY (EXPERIMENTAL STUDY)

 

M.N. Duritskiy, E.M. Frantsiyants, I.V. Kaplieva, O.I. Kit

Rostov Cancer Research Institute, Ministry of Health of the Russian Federation, Rostov-on-Don, Russia

 

Partial nephrectomy is the standard to treat small kidney tumors. Post-hypoxic nephron damage is considered to be its unfavorable effect, leading to a disruption of functional activity. Purines are sensitive markers of tissue hypoxia.

The purpose of the paper is to study purine dynamics and estimated coefficients in the renal cortex during 20-minute ischemia followed by renal reperfusion of one kidney in the experiment.

Materials and Methods. The dynamics of adenine, guanine, xanthine, hypoxanthine, and uric acid (UA) in the renal cortex was studied on 61 old male white outbred rats: ischemic and contralateral – after 20-minute ischemia followed by renal reperfusion of one kidney (1, 3, and 48 h); the control group included intact rats. Direct spectrophotometry of an aqueous solution of a thermocoagulant of renal cell lysates was used as a test method.

Results. 20-minute ischemia of one of the kidneys was accompanied by purine recession in both kidneys, to a greater extent in the ischemic one. In the early stages of reperfusion (1–3 h), the similar purine shifts and their estimated coefficients were recorded in the kidneys. The UA level was equally low, as it was during ischemia; after 1 hour of reperfusion, concentrations of other purines in the contralateral kidney were restored to intact values, and in the ischemic kidney, they did not reach the intact level even in 3 hours.

As the intensity of purine metabolism increased, the activity of xanthine oxidase and the severity of hypoxia decreased. In 48 hours, the content of all purines decreased again, UA level being lower than ischemic values; the dynamics of the intensity of purine metabolism, xanthine oxidase activity and manifestations of hypoxia corresponded to the early stages of reperfusion, but its severity was greater.

Conclusion. The data obtained should be taken into account in the management of aged male patients who underwent ischemia-reperfusion of one kidney in the early postoperative period.

Keywords: purines, renal ischemia, renal reperfusion, old rats, males.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Ljungberg B., Bensalah K., Canfield S., Dabestani S., Hofmann F., Hora M., Kuczyk M.A., Lam T., Marconi L., Merseburger A.S., Mulders P., Powles T., Staehler M., Volpe A., Bex A. EAU guidelines on renal cell carcinoma: 2014 update. Eur. Urol. 2015; 67: 913–924.

  2. Schiffmann J., Bianchi M., Sun M., Becker A. Trends in surgical management of T1 renal cell carcinoma. Curr. Urol. Rep. 2014; 15: 383.

  3. Aquil S., Olvera-Posada D., Navaratnam R., Mikhail D., Levine M.A., Luke P.P., Sener A. Comparative Study Assessing Postoperative Renal Loss Using Two Different Partial Nephrectomy Techniques: Off-Clamp versus Standard On-Clamp Surgery. Current urology. 2020; 14 (1): 38–43. DOI: 10.1159/000499262.

  4. Kit O.I., Frantsiyants E.M., Dimitriadi S.N., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K. Ekspressiya molekulyarnykh markerov ostrogo povrezhdeniya pochek v dinamike eksperimental'noy ishemii [Expression of molecular markers of acute kidney injury in experimental ischemia dynamics]. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya. 2014; 4: 12–15 (in Russian).

  5. Kit O.I., Frantsiyants E.M., Dimitriadi S.N., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Cheryarina N.D., Pogorelova Yu.A. Rol' markerov ostrogo povrezhdeniya pochek v vybore taktiki khirurgicheskogo lecheniya bol'nykh rakom pochki [Markers of acute kidney injury for surgical treatment of patients with kidney cancer]. Onkourologiya. 2015; 11 (3): 34–39 (in Russian).

  6. Kit O.I., Frantsiyants E.M., Dimitriadi S.N., Shevchenko A.N., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K. Ekspressiya markerov neoangiogeneza i fibrinoliticheskoy sistemy v dinamike eksperimental'noy ishemii pochki u krys [Expression of neoangiogenesis and fibrinolytic system markers in experimental renal ischemia in rats]. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya. 2015; 1: 20–23 (in Russian).

  7. Chan E., Boyle S.L., Campbell J., Luke P.P. Ipsilateral renal function preservation following minimally invasive partial nephrectomy: the effect of tumour characteristics and warm ischemic time. Can. Urol. Assoc. J. 2017; 11: 344–349.

  8. Campbell S., Demirjian S., Zhang Z. Renal function after renal cancer surgery. AUA Update Series. 2015; 34: 23.

  9. Campbell J., Chan G., Luke P.P. Early clamp release during laparoscopic partial nephrectomy: implications for preservation of renal function. Can. Urol. Assoc. J. 2017; 11: E261–265.

  10. Deng W., Liu X., Hu J., Chen L., Fu B. Off-clamp partial nephrectomy has a positive impact on short- and long-term renal function: a systematic review and meta-analysis. BMC Nephrol. 2018; 19: 188.

  11. Chen P.S., Chiu W.T., Hsu P.L., Lin S.C., Peng I.C., Wang C.Y., Tsai S.J. Pathophysiological implications of hypoxia in human diseases. Journal of biomedical science. 2020; 27 (1): 63. DOI: 10.1186/s12929-020-00658-7.

  12. Kit O.I., Frantsiyants E.M., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Dimitriadi S.N. Gendernye otlichiya soderzhaniya purinov v plazme i eritrotsitakh lyudey raznogo vozrasta [Gender differences in purine content in plasma and erythrocytes in people of different ages]. Fundamental'nye issledovaniya. 2014;

    4: 290–294 (in Russian).

  13. Oreshnikov E.V., Gunin A.G., Madyanov I.V., Oreshnikova S.F. Puriny likvora i krovi pri beremennosti [Cerebrospinal fluid and blood purines in pregnancy]. Problemy reproduktsii. 2008; 7: 74–80 (in Russian).

  14. Khorolets E.V., Khaisheva L.A., Shlyk S.V., Katel'nitskaya L.I. Osobennosti purinovogo obmena i perekisnogo okisleniya lipidov u bol'nykh infarktom [Peculiarities of purine metabolism and lipid peroxidation in patients with heart attack]. Ratsional'naya farmakoterapiya v kardiologii. 2010; 6 (1): 42–47 (in Russian).

  15. Farthing D.E., Farthing C.A., Xi L. Inosine and hypoxanthine as novel biomarkers for cardiac ischemia: from bench to point-of-care. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2015; 240 (6): 821–831. DOI: 10.1177/1535370215584931.

  16. Fisher O., Benson R.A., Imray C.H. The clinical application of purine nucleosides as biomarkers of tissue Ischemia and hypoxia in humans in vivo. Biomark Med. 2019; 13 (11): 953–965. DOI: 10.2217/bmm-2019-0049.

Received 24 December 2020; accepted 20 February 2021.

 

Information about the authors

Duritskiy Maksim Nikolaevich, Head of the Consultative and Diagnostic Department, Rostov Cancer Research Institute, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14 liniya Str., 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-7912-6957

Frantsiyants Elena Mikhaylovna, Doctor of Sciences (Biology), Professor, Deputy General Director for Science, Head of the Laboratory for Studying the Pathogenesis of Malignant Tumors, Rostov Cancer Research Institute, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14-liniya St., 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-3618-6890

Kaplieva Irina Viktorovna, Doctor of Sciences (Medicine), Senior Researcher, Laboratory for Studying the Pathogenesis of Malignant Tumors, Rostov Cancer Research Institute, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14 liniya St., 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-3972-2452

Kit Oleg Ivanovich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Rostov Cancer Research Institute, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14 liniya St., 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3061-6108

 

For citation

Duritskiy M.N., Frantsiyants E.M., Kaplieva I.V., Kit O.I. Osobennosti purinovogo obmena v korkovom veshchestve pochek pri ishemii s posleduyushchey reperfuziey odnoy iz nikh (eksperimental'noe issledovanie) [Characteristics of purine metabolism in renal cortex during ischemia with subsequent reperfusion of one kidney (experimental study)]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2021; 1: 133–142. DOI: 10.34014/2227-1848-2021-1-133-142 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616-092.4:616-092.9:616.61:571.27

DOI 10.34014/2227-1848-2021-1-133-142

 

ОСОБЕННОСТИ ПУРИНОВОГО ОБМЕНА В КОРКОВОМ ВЕЩЕСТВЕ ПОЧЕК ПРИ ИШЕМИИ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ РЕПЕРФУЗИЕЙ ОДНОЙ ИЗ НИХ

(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

 

М.Н. Дурицкий, Е.М. Франциянц, И.В. Каплиева, О.И. Кит

ФГБУ «Научный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Россия

 

Частичная нефрэктомия – стандарт лечения небольших опухолей почек. Ее неблагоприятный эффект – постгипоксическое повреждение нефронов, приводящее к нарушению их функциональной активности. Чувствительными маркерами тканевой гипоксии являются пурины.

Цель – изучить динамику пуринов и их расчетных коэффициентов в корковом веществе почек при 20-минутной ишемии с последующей реперфузией одной из них в эксперименте.

Материалы и методы. На 61 старом самце белых беспородных крыс исследована динамика аденина, гуанина, ксантина, гипоксантина и мочевой кислоты (МК) в корковом веществе почек: ишемизированной и контралатеральной – после 20-минутной ишемии с последующей реперфузией (1, 3 и 48 ч) одной из них; контроль – интактные крысы. Метод определения – прямая спектрофотометрия водного раствора термокоагулянта лизатов клеток почек.

Результаты. 20-минутная ишемия одной из почек сопровождалась рецессией пуринов в обеих почках, в большей степени – в ишемизированной. На ранних сроках реперфузии (1–3 ч) в почках регистрировались однотипные сдвиги пуринов и их расчетных коэффициентов. Содержание МК было одинаково низким, как и на этапе ишемии; концентрации других пуринов в контралатеральной почке уже через 1 ч реперфузии восстанавливались до интактных значений, а в ишемизированной – не достигали интактного уровня и через 3 ч; на фоне увеличения интенсивности пуринового обмена снижалась активность ксантиноксидазы и уменьшалась выраженность гипоксии. Через 48 ч содержание всех пуринов уменьшалось повторно, причем МК – ниже ишемических значений; динамика интенсивности пуринового обмена, активности ксантиноксидазы и проявлений гипоксии соответствовала ранним срокам реперфузии, но выраженность ее была больше.

Выводы. Полученные данные надо учитывать при ведении возрастных пациентов мужского пола, подвергшихся ишемии-реперфузии одной из почек, в раннем послеоперационном периоде.

Ключевые слова: пурины, ишемия почки, реперфузия почки, старые крысы, самцы.

 

Литература

  1. Ljungberg B., Bensalah K., Canfield S., Dabestani S., Hofmann F., Hora M., Kuczyk M.A., Lam T., Marconi L., Merseburger A.S., Mulders P., Powles T., Staehler M., Volpe A., Bex A. EAU guidelines on renal cell carcinoma: 2014 update. Eur. Urol. 2015; 67: 913–924.

  2. Schiffmann J., Bianchi M., Sun M., Becker A. Trends in surgical management of T1 renal cell carcinoma. Curr. Urol. Rep. 2014; 15: 383.

  3. Aquil S., Olvera-Posada D., Navaratnam R., Mikhail D., Levine M.A., Luke P.P., Sener A. Comparative Study Assessing Postoperative Renal Loss Using Two Different Partial Nephrectomy Techniques: Off-Clamp versus Standard On-Clamp Surgery. Current urology. 2020; 14 (1): 38–43. DOI: 10.1159/000499262.

  4. Кит О.И., Франциянц Е.М., Димитриади С.Н., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К. Экспрессия молекулярных маркеров острого повреждения почек в динамике экспериментальной ишемии. Экспериментальная и клиническая урология. 2014; 4: 12–15.

  5. Кит О.И., Франциянц Е.М., Димитриади С.Н., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А. Роль маркеров острого повреждения почек в выборе тактики хирургического лечения больных раком почки. Онкоурология. 2015; 11 (3): 34–39.

  6. Кит О.И., Франциянц Е.М., Димитриади С.Н., Шевченко А.Н., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К. Экспрессия маркеров неоангиогенеза и фибринолитической системы в динамике экспериментальной ишемии почки у крыс. Экспериментальная и клиническая урология. 2015; 1: 20–23.

  7. Chan E., Boyle S.L., Campbell J., Luke P.P. Ipsilateral renal function preservation following minimally invasive partial nephrectomy: the effect of tumour characteristics and warm ischemic time. Can. Urol. Assoc. J. 2017; 11: 344–349. 

  8. Campbell S., Demirjian S., Zhang Z. Renal function after renal cancer surgery. AUA Update Series. 2015; 34: 23.

  9. Campbell J., Chan G., Luke P.P. Early clamp release during laparoscopic partial nephrectomy: implications for preservation of renal function. Can. Urol. Assoc. J. 2017; 11: E261–265.

  10. Deng W., Liu X., Hu J., Chen L., Fu B. Off-clamp partial nephrectomy has a positive impact on short- and long-term renal function: a systematic review and meta-analysis. BMC Nephrol. 2018; 19: 188.

  11. Chen P.S., Chiu W.T., Hsu P.L., Lin S.C., Peng I.C., Wang C.Y., Tsai S.J. Pathophysiological implications of hypoxia in human diseases. Journal of biomedical science. 2020; 27 (1): 63. DOI: 10.1186/s12929-020-00658-7.

  12. Кит О.И., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Димитриади С.Н. Гендерные отличия содержания пуринов в плазме и эритроцитах людей разного возраста. Фундаментальные исследования. 2014; 4: 290–294.

  13. Орешников Е.В., Гунин А.Г., Мадянов И.В., Орешникова С.Ф. Пурины ликвора и крови при беременности. Проблемы репродукции. 2008; 7: 74–80.

  14. Хоролец Е.В., Хаишева Л.А., Шлык С.В., Кательницкая Л.И. Особенности пуринового обмена

    и перекисного окисления липидов у больных инфарктом. Рациональная фармакотерапия в кардиологии. 2010; 6 (1): 42–47.

  15. Farthing D.E., Farthing C.A., Xi L. Inosine and hypoxanthine as novel biomarkers for cardiac ischemia: from bench to point-of-care. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2015; 240 (6): 821–831. DOI: 10.1177/1535370215584931.

  16. Fisher O., Benson R.A., Imray C.H. The clinical application of purine nucleosides as biomarkers of tissue Ischemia and hypoxia in humans in vivo. Biomark. Med. 2019; 13 (11): 953–965. DOI: 10.2217/bmm-2019-0049.

Поступила в редакцию 24.12.2020; принята 20.02.2021.

 

Авторский коллектив

Дурицкий Максим Николаевич – руководитель консультативно-диагностического отделения, ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я Линия, 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-7912-6957

Франциянц Елена Михайловна – доктор биологических наук, профессор, заместитель генерального директора по науке, руководитель лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я Линия, 63; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-3618-6890

Каплиева Ирина Викторовна – доктор медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я Линия, 63; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-3972-2452

Кит Олег Иванович – доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, генеральный директор ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я Линия, 63; е-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-3061-6108

 

Образец цитирования

Дурицкий М.Н., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Кит О.И. Особенности пуринового обмена в корковом веществе почек при ишемии с последующей реперфузией одной из них (экспериментальное исследование). Ульяновский медико-биологический журнал. 2021; 1: 133–142. DOI: 10.34014/2227-1848-2021-1-133-142.