The effect of simvastatin on the Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase Kinase in rats.

Simvastatin is one of the most commonly prescribed lipid-lowering drugs, used mainly in lipid disorders characterized by elevated cholesterol concentrations in blood plasma. Although statins are well tolerated drugs, they also have some side effects including rare, but most serious one called myopathy.Myopathy was found to be a side effect occurring during treatment with another lipid-lowering drugs, fibrates. In case of fibrates one of the factors leading to muscle damage may be impaired BCAA catabolism. It was shown that fibrates change the activity of BCKDH, a key enzyme of BCAA catabolism. Regulation of the activity of this enzymatic complex occurs mainly by covalent modification. Phosphorylation catalyzed by branched-chain α-ketoacid dehydrogenase kinase (BDK) reduces the activity of BCKDH, whereas dephosphorylation has the opposite effect. Fibrates reduce the mRNA and protein expresion for BDK as well as its activity, which results in increased BCKDH activity and, consequently, increased BCAA catabolism. It is believed that muscle damage is caused not only by a deficiency of BCAA, which are substrates for protein synthesis, but also by smaller quantity of one of the factors regulating protein synthesis, leucine. This amino acid increases protein synthesis at the level of translation. The aim of this study was to investigate the effect of simvastatin on the expression of mRNA for BDK in the liver tissue of rats fed with standard chow (23% content of protein). 12 male Wistar rats, housed in animal husbandary of the Faculty of Pharmacy, Jagiellonian University, were divided into two groups of 6 rats. One group (ST+S) was administered with a simvastatin in dose of 80 mg/kg bw. (by gastric gavage), while the second group (ST) received only drug solvent (0.3% methylcellulose solution). The experiment lasted 14 days, and then the animals were killed. RNA was isolated from the liver tissue and subjected to RT-PCR. Electrophoresis of the obtained products was performed in agarose gel. Next, the density values of obtained bands were read and subjected to statistical analysis. β-actin was used as the reporter gene. Based on the results of this experiment, the expression of mRNA for BDK in the liver tissue of rats was found. mRNA expression for BDK was lower in the group given simvastatin than in the control group (0.87±0.04 vs. 0.90±0.05). This difference was not statistically significant (p =0.244).The results suggest that simvastatin at a dose of 80 mg/kg bw. has no significant effect on the expression of mRNA for BDK in the liver tissue of rats fed a standard chow. However, the influence simvastatin on the activity of the BDK cannot be excluded. It is necessary to perform further research to fully elucidate the impact of simvastatin on the expression of BDK.Simwastatyna jest jednym z najczęściej stosowanych w terapii leków hipolipemizujących, głównie w zaburzeniach lipidowych charakteryzujących się podwyższonym stężeniem cholesterolu w osoczu krwi. Mimo że statyny należą do leków dobrze tolerowanych, wykazują również efekty uboczne, z których rzadkim, ale najbardziej poważnym jest uszkodzenie mięśni szkieletowych zwane miopatią. Występowanie miopatii stwierdzono także podczas stosowania innej grupy leków hipolipemizujących, fibratów. Przypuszcza się, że w przypadku fibratów jednym z czynników prowadzących do uszkodzenia mięśni mogą być zaburzenia w katabolizmie BCAA. Wykazano, że fibraty zmieniają aktywność BCKDH, kluczowego enzymu katabolizmu BCAA. Regulacja aktywności tego kompleksu enzymatycznego zachodzi głównie poprzez modyfikację kowalencyjną. Fosforylacja katalizowana przez odpowiednią kinazę (BDK) zmniejsza aktywność BCKDH, natomiast defosforylacja ma efekt przeciwny. Fibraty ograniczają ekspresję mRNA i białka oraz aktywność BDK, co powoduje wzrost aktywności BCKDH, a w konsekwencji nasilenie katablizmu BCAA. Uszkodzenie mięśni powodowane jest nie tylko niedoborem substratu do syntezy białka, czyli BCAA, ale również mniejszą ilością jednego z czynników regulujących proces syntezy, tj. leucyny. Aminokwas ten wpływa na zwiększenie syntezy białek poprzez nasilanie procesu translacji. Celem pracy było zbadanie wpływu simwastatyny na ekspresję mRNA dla BDK w tkance wątrobowej szczurów karmionych paszą standardową (23% białka). Zwierzęta, 12 samców rasy Wistar, hodowano w zwierzętarni Wydziału Farmaceutycznego CMUJ i podzielono na dwie grupy po 6 szczurów. Jedna grupa (ST+S) otrzymywała sondą dożołądkową simwastatynę w dawce 80 mg/kg mc., natomiast druga grupa (ST) otrzymywała rozpuszczalnik leku, tj. 0,3% roztwór metylocelulozy. Eksperyment trwał 14 dni, po czym zwierzęta zabito. Z tkanki wątrobowej wyizolowano RNA i poddano reakcji RT-PCR, a następnie wykonano elektroforezę otrzymanych produktów w żelu agarozowym. W kolejnym etapie odczytano wartości gęstości densytometrycznych prążków i poddano analizie statystycznej. Jako gen reporterowy wykorzystano β-aktynę.Na podstawie wyników przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono ekspresję mRNA dla BDK w tkance wątrobowej badanych szczurów. Średnia wartość ekspresji mRNA dla BDK w grupie otrzymującej simwastatynę była niższa niż w grupie kontrolnej (0,87 ± 0,04 vs 0,90 ± 0,05) . Różnica ta nie była statystycznie znamienna (p=0,244). Na podstawie uzyskanych wyników można sądzić, że simwastatyna w dawce 80 mg/kg mc. nie ma istotnego wpływu na ekspresję mRNA dla BDK w tkance wątrobowej szczurów żywionych paszą standardową. Nie wyklucza to jednak wpływu tego leku na aktywność BDK. Dla pełnej oceny wpływu simwastatyny na ekspresję BDK konieczne jest przeprowadzenie kolejnych badań