Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent
Institute of Pharmacology and Pharmacotherapy (University of Pécs)
Participants
Csanaky, Iván László Kispál, Gyula Németi, Balázs
Starting date
2003-01-01
Closing date
2007-03-31
Funding (in million HUF)
18.236
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Fő megállapításaink: 1. Az arzenit (AsIII) expozíció növelésével eliminációja metilációval lassul (ezt nem a metildonor-kínálat kimerülése okozza), a szövetekben a glutation (GSH) és az ATP depletálódik, az AsIII retineálódik. Mindezek elősegítik az akut As-expozíció okozta toxicitást. 2. Az arzenát (AsV) a szervezetben sokkal mérgezőbb AsIII-té redukálódik. Ez a folyamat GSH-függő csakúgy, mint az AsIII metilációja és a trivalens arzénvegyületek (AsIII, metilarzenit) biliáris exkréciója GSH-konjugátumként. 3. A -glutamyl transzferáz (GSH-t és GSH-konjugátumokat hidrolizáló enzim) aktivitása nem befolyásolja a GSH-konjugátumot képező trivalens arzénmetabolitok sorsát patkányban. 4. A fenobarbitál-indukció fokozza az AsV redukcióját AsIII-té és az AsIII biliáris exkrécióját. 5. A purin-nukleozid-foszforiláz (PNP) képes az AsV redukciót katalizálni in vitro, mégsem fontos az AsV redukciójában, sem emberi vvt-ben, sem patkányban in vivo. 6. A humán vvt-ben és patkánymáj citoszólban van PNP-független AsV-redukáló mechanizmus is; ez GSH-t, NAD-ot és glikolitikus szubsztrátot igényel. 7. Az AsV glikolízishez kötött redukcióját a gliceraldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (GAPDH) katalizálja GSH, NAD és glikolitikus szubsztrát felhasználásával. A GAPDH egyedül felelős az AsV redukciójáért emberi eritrocitákban. 8. A májbeli GAPDH inaktiválásával nyert megfigyeléseink valószínűsítik, hogy a GAPDH részt vesz az AsV redukciójában in vivo is.
Results in English
Main findings: 1. With increased exposure to arsenite (AsIII), its elimination via methylation slows (not because of compromised methyl donor-availability), tissue glutathione (GSH) as well as ATP become depleted, and AsIII becomes retained. These changes promote toxicity after acute As-exposure. 2. Arsenate (AsV) is reduced in the body to the much more toxic AsIII. This process is GSH dependent, like methylation of AsIII and biliary excretion of trivalent arsenicals (AsIII, methylarsenite) as GSH-conjugates. 3. The activity of -glutamyl transferase (an enzyme hydrolyzing GSH and GSH-conjugates) does not affect the fate of trivalent arsenic metabolites known to form GSH-conjugates. 4. Phenobarbital-induction enhances reduction of AsV to AsIII and the biliary excretion of AsIII. 5. Purine nucleoside phosphorylase (PNP) can catalyze reduction of AsV in vitro, yet it is unimportant in reduction of AsV either in human RBC or in rats in vivo. 6. There is a PNP-independent AsV-reducing mechanism in human RBC and rat liver cytosol; this requires GSH, NAD and glycolytic substrate. 7. The glycolysis-coupled reduction of AsV is catalyzed by glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), using GSH, NAD and glycolytic substrate. A GAPDH is solely responsible for reduction of AsV in human erythrocyes. 8. Our observations on rats with inactivated hepatic GAPDH suggest that GAPDH participates in AsV reduction also in vivo.
Németi, B., Csanaky, I., Gregus, Z.: Arsenate reduction in human erythrocytes and rats – Testing the role of purine nucleoside phosphorylase, Toxicol. Sci. 74: 22-31, 2003
Csanaky, I., Németi, B., Gregus, Z.: Dose-dependent biotransformation of arsenite in rats - Not S-adenosylmethionine depletion impairs arsenic methylation at high dose, Toxicology 183: 77-91, 2003
Németi, B., Gregus, Z.: Glutathione-dependent reduction of arsenate in human erythrocytes - a process independent of purine nucleoside phosphorylase., Toxicol. Sci. 82: 419-428, 2004
Gregus, Z., Csanaky, I. and Németi, B.: Effect of phenobarbital on the disposition of arsenate and arsenite in rats, 10th International Congress of Toxicology, Tampere, 2004. Toxicol. Appl. Pharmacol. 197: 192, 2004
Németi, B., Gregus, Z.: Reduction of arsenate to arsenite by human erythrocyte lysate and rat liver cytosol – characterization of a glutathione- and NAD-dependent arsenate reduction..., Toxicol. Sci. 85: 847-858, 2005
Csanaky, I., Gregus, Z.: Role of glutathione in reduction of arsenate and of gamma-glutamyltranspeptidase in disposition of arsenite in rats, Toxicology 207: 91-104, 2005
Gregus, Z., Németi, B.: The glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase works as an arsenate reductase in human red blood cells and rat liver cytosol., Toxicol. Sci. 85: 859-869, 2005
Németi, B., Csanaky, I., Gregus, Z.: Effect of an inactivator of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, a fortuitous arsenate reductase, on disposition of arsenate in rats., Toxicol. Sci. 90: 49-60, 2006
