The effect of selected fibrates on the expression of mRNA for components of Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase complex in rat liver.

Fibrates, including bezafibrate, are used as first-line drugs for the treatment of hyperlipoproteinemia, characterized by high levels of triglycerides. Fibrates are well tolerated drugs, and the most common side effects are gastrointestinal. However, in people taking these drugs, especially in combination therapy with statins may occur a rare but serious side effect that is myopathy.It is assumed that one of the factors leading to muscle damage by fibrates is disorder of the catabolism of branched chain amino acids (BCAA) through its impact on a key enzyme of this process – branched-chain α-keto acid dehydrogenase complex (BCKDH). Bezafibrate used in high experimental doses (addition 0.5% of the drug to the animal’s chow) increases the level of mRNA and protein of catalytic subunits of BCKDH complex, and also reduces the amount of mRNA and protein of a regulatory enzyme - branched chain α-keto acid dehydrogenase kinase (BDK). The consequence is an increased activity of BCKDH complex and the subsequent disturbance of the physiological regulation of BCAA metabolism.The aim of this study was to investigate the effect of low dose of bezafibrate on the expression of mRNA for E1β and E1α components of BCKDH complex. The biological material used to this study was the liver tissue of male Wistar rats, fed low-protein chow (8% protein), derived from the previous experiment. For fourteen days tested animals were given bezafibrate at a dose of 50 mg / kg of body weight per day (by gastric feeding tube), while the control group only the drug solvent. Then RNA was isolated from liver tissues and mRNA level analyzed by RT-PCR. Next PCR products were separated by agarose gel electrophoresis. Average density values of formed bands were read and the results were statistically analyzed. β-actin was used as a reporter gene.The results of described experiment confirmed the mRNA expression for E1α and E1β subunits of BCKDH complex in rat liver tissue. Mean levels of mRNA for E1α and E1β subunits were higher in the group of bezafibrate-treated rats than in control group (for E1α: 1.08 ± 0.05 vs. 0.90 ± 0.04, for E1β: 1.15 ± 0.07 vs. 1 , 07 ± 0.04). The difference was statistically significant (p<0.05) only for E1α subunit.These results suggest that bezafibrate at a dose of 50 mg/kg of body weight per day stimulates the expression of rat liver mRNA for E1α subunit, while it has no effect on E1β mRNA level. Taking into account the results of present study it is difficult to determine whether changes in the level of mRNA correspond to parallel changes in the activity of BCKDH complex. Further studies are necessary (including analysis of the effect of bezafibrate on regulatory enzymes of BCKDH complex) to fully elucidate the effect of bezafibrate on BCKDH activity.

Fibraty, w tym bezafibrat, są stosowane jako leki pierwszego rzutu w leczeniu hiperlipoproteinemii, które charakteryzują się głównie wysokim stężeniem trijglicerydów. Fibraty należą do leków dobrze tolerowanych, a najczęstsze efekty uboczne występują ze strony przewodu pokarmowego. Jednak u osób przyjmujących te leki, szczególnie w terapii skojarzonej ze statynami, możliwe jest wystąpienie rzadkiego, ale poważnego działania niepożądanego jakim jest miopatia. Przypuszcza się, że jednym z czynników prowadzących do uszkodzenia mięśni jest zaburzenie przez fibraty katabolizmu aminokwasów rozgałęzionych (BCAA) poprzez wpływ na kluczowy enzym tego procesu – kompleks dehydrogenazy rozgałęzionych α-ketokwasów (BCKDH). Bezafibrat stosowany w dużych eksperymentalnych dawkach (dodatek 0.5% leku do paszy zwierząt doświadczalnych) zwiększa poziom mRNA i białka podjednostek katalitycznych kompleksu BCKDH, a także ogranicza ilość mRNA oraz białka enzymu regulatorowego – kinazy (BDK). Konsekwencją jest wzrost aktywności kompleksu BCKDH, a w następstwie zaburzenie fizjologicznej regulacji metabolizmu BCAA. Celem pracy było zbadanie wpływu niskiej dawki bezafibratu na ekspresję mRNA dla składowych E1α i E1β kompleksu BCKDH. Materiałem biologicznym wykorzystanym do badań były tkanki wątrobowe szczurów płci męskiej, rasy Wistar karmionych paszą niskobiałkową (8% białka), pozyskane z poprzedniego doświadczenia. Przez okres 14 dni grupie badanej podawano sondą dożołądkową bezafibrat w dawce 50 mg/kg m.c. na dobę, zaś grupie kontrolnej tylko rozpuszczalnik leku. Następnie z tkanki wątrobowej wyizolowano RNA, przeprowadzono reakcję RT-PCR i wykonano elektroforetyczny rozdział produktów w żelu agarozowym. Odczytano wartości gęstości densytometrycznych powstałych prążków oraz wyniki poddano analizie statystycznej. β-aktyna została wykorzystana jako gen reporterowy.Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono ekspresję mRNA dla podjednostki E1α oraz E1β kompleksu BCKDH w tkance wątrobowej szczurów. Średnie wartości ekspresji mRNA dla podjednostek E1α i E1β były wyższe w grupie badanej niż kontrolnej dla E1α: 1,08±0,05 vs. 0,90±0,04; dla E1β: 1,15±0,07 vs. 1,07±0,04). Różnica między grupami była statystycznie znamienna (p<0.05) jedynie w przypadku mRNA dla podjednostki E1α.Uzyskane wyniki sugerują, że w tkance wątrobowej szczura bezafibrat w dawce 50 mg/kg m.c pobudza ekspresję mRNA dla podjednostki E1α, natomiast w przypadku podjednostki E1β ten efekt nie występuje. Jednak na podstawie obecnych badań nie można jednoznacznie stwierdzić, czy zmiany w poziomie mRNA korespondują z równoległymi zmianami w aktywności kompleksu BCKDH. Dla poznania pełnego efektu niskiej dawki bezafibratu na kompleks BCKDH konieczne są dalsze badania, obejmujące m.in. analizę wpływu bezafibratu na aktywność enzymów regulatorowych dla kompleksu BCKDH.