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01.12.2014 | Original Paper | Ausgabe 4/2014 Open Access

Metabolic Brain Disease 4/2014

Citrulline uptake in rat cerebral cortex slices: Modulation by Thioacetamide -Induced hepatic failure

Zeitschrift:
Metabolic Brain Disease > Ausgabe 4/2014
Autoren:
Magdalena Zielińska, Marta Obara-Michlewska, Wojciech Hilgier, Jan Albrecht

Abstract

L-citrulline (Cit) is a co-product of NO synthesis and a direct L-arginine (Arg) precursor for de novo NO synthesis. Acute liver failure (ALF) is associated with increased nitric oxide (NO) and cyclic GMP (cGMP) synthesis in the brain, indirectly implicating a role for active transport of Cit. In the present study we characterized [3H]Cit uptake to the cortical brain slices obtained from control rats and rats with thioacetamide (TAA)-induced ALF (“TAA slices”). In both control and TAA slices the uptake was partially Na+-dependent and markedly inhibited by substrates of systems L and N, including L-glutamine (Gln), which accumulates in excess in brain during ALF. Cit uptake was not affected by Arg, the y+/y+L transport system substrate, nor by amino acids taken up by systems A, xc or XAG. The Vmax of the uptake in TAA slices was ~60 % higher than in control slices. Chromatographic (HPLC) analysis revealed a ~30 % increase of Cit concentration in the cerebral cortical homogenates of TAA rats. The activity of argininosuccinate synthase (ASS) and argininosuccinate lyase (ASL), the two enzymes of Cit-NO cycle catalyzing synthesis of Arg, showed an increase in TAA rats, consistent with increased ASS and ASL protein expression, by ~30 and ~20 %, respectively. The increased Cit-NO cycle activity was paralleled by increased expression of mRNA coding for inducible nitric oxide synthase (iNOS). Taken together, the results suggest a role for Cit in the activation of cerebral NO synthesis during ALF.

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