akusherstvoObstetrics, Gynecology and ReproductionАкушерство, Гинекология и Репродукция2313-73472500-3194IRBIS LLC10.17749/2313-7347/ob.gyn.rep.2024.517akusherstvo-2227Research ArticleОRIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИEffect of synthetic and reduced folic acid on methionine metabolism parameters in various experimental models with Wistar ratsВлияние синтетической и восстановленной формы фолиевой кислоты на показатели метионинового обмена в эксперименте на различных моделях крыс линии Wistarhttps://orcid.org/0009-0007-4567-7831СазоноваА. П.SazonovaA. P.

Сазонова Анастасия Павловна

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 58729079700. WoS ResearcherID: KIL-6249-2024

Anastasiia P. Sazonova, MD

Scopus Author ID: 58729079700. WoS ResearcherID: KIL-6249-2024

nastenka.sazonova.97@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1951-8312МилютинаЮ. П.MilyutinaYu. P.

Милютина Юлия Павловна, к.б.н.

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 24824836300. WoS ResearcherID: ААЕ-6182-2019

Yuliya P. Milyutina, MD, PhD in Biology

Scopus Author ID: 24824836300. WoS ResearcherID: ААЕ-6182-2019

https://orcid.org/0000-0002-6542-5953БеспаловаО. Н.BespalovaO. N.

Беспалова Олеся Николаевна, д.м.н.

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 57189999252. WoS ResearcherID: D-3880-2018

Olesya N. Bespalova, MD

Scopus Author ID: 57189999252. WoS ResearcherID: D-3880-2018

 

https://orcid.org/0000-0003-4116-0222ПачулияО. В.PachuliiaO. V.

Пачулия Ольга Владимировна, к.м.н.

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 57299197900. WoS ResearcherID: Q-7819-2018

Olga V. Pachuliia, MD, PhD

Scopus Author ID: 57299197900. WoS ResearcherID: Q-7819-2018

https://orcid.org/0000-0002-0576-9690ЗалозняяИ. В.ZalozniaiaI. V.

Залозняя Ирина Владимировна

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 56510246800. WoS ResearcherID: ABB-7622-2020

Irina V. Zalozniaia, MD

Scopus Author ID: 56510246800. WoS ResearcherID: ABB-7622-2020

https://orcid.org/0000-0002-0365-8532КореневскийА. В.KorenevskyA. V.

Кореневский Андрей Валентинович, д.б.н.

99034 Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д. 3

Scopus Author ID: 6037015200. WoS ResearcherID: K-3444-2013

Andrew V. Korenevsky, MD, Dr Sci Biol

Scopus Author ID: 6037015200. WoS ResearcherID: K-3444-2013

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродуктологии имени Д.О. Отта»РоссияOtt Research Institute of Obstetrics, Gynecology and ReproductologyRussian Federation202404112024185658–666Copyright © Sazonova A.P., Milyutina Y.P., Bespalova O.N., Pachuliia O.V., Zalozniaia I.V., Korenevsky A.V., 20242024Сазонова А.П., Милютина Ю.П., Беспалова О.Н., Пачулия О.В., Залозняя И.В., Кореневский А.В.Sazonova A.P., Milyutina Y.P., Bespalova O.N., Pachuliia O.V., Zalozniaia I.V., Korenevsky A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gynecology.su/jour/article/view/2227Introduction

Introduction. Currently, folic acid preparations are administered during preconception period in an empirical manner. Along with synthetic folic acid, there also exists its reduced counterpart 5-methyltetrahydrofolate (5-MTHF). Manufacturers of the latter claim that 5-MTHF overcomes metabolic defects due to c.665C>T gene polymorphism in the methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR), and therefore it is superior to synthetic folic acid (pteroylmonoglutamic acid, PGA). However, no large-scale studies to confirm this hypothesis have been conducted yet.

Aim

Aim: to assess an effect of various folic acid preparations on methionine metabolism in experimental models with Wistar rats.

Materials and Methods

Materials and Methods. A chronic hyperhomocysteinemia (HHC) was induced in sexually mature female Wistar rats by daily methionine supplementation. After HHC development, experimental animals were administered PGA or 5-MTHF. Some animals without HHC also received folic acid supplements or water. Blood samples were collected at 3 time points (1, 2 weeks and 1.5 months after folate preparation administration) to quantitate level of homocysteine (HC), plasma folic acid and red blood cell count.

Results

Results. It was verified that HHC developed in mature Wistar rats after methionine supplementation, with HC level being significantly higher (p < 0.05) than in control group. Use of folic acid supplements during HHC caused by methionine load did not result in lower HC level. In experimental animals administered PGA or 5-MTHF, blood serum folic acid level and red blood cell count did not change upon longer drug administration. No advantage for 5-MTHF vs. synthetic folic acid on HC levels and erythrocyte folate accumulation was observed. Instead of the expected decline in HC level in HHC models related to the examined folate preparations, the opposite effect was obtained. In case of pre-existing non-folate-dependent chronic HHC, HC level increased from time point 1 to time point 3.

Conclusion

Conclusion. Chronic non-folate-dependent HHC, induced by chronic oral methionine was self-limiting in experimental models; additional folate supplementation resulted in sharply increased plasma HC level. Experimental models with Wistar rats showed that no further accumulation of folic acid occurs upon its optimal levels in plasma and red blood cells. The study revealed no advantages for 5-MTHF over synthetic folic acid in lowering blood plasma HC level and folic acid accumulation in erythrocytes.

Введение

Введение. В настоящее время назначение препаратов фолиевой кислоты в прегравидарном периоде является эмпирическим. Наряду с синтетической фолиевой кислотой существует восстановленная форма фолиевой кислоты – 5-метилтетрагидрофолат (англ. 5-methyltetrahydrofolate, 5-MTHF). Производители данной формы заявляют, что 5-MTHF преодолевает метаболические дефекты, вызванные полиморфизмом в гене метилентетрагидрофолатредуктазы (англ. methylenetetrahydrofolate reductase, MTHFR) c.665C>T, в связи с чем его применение имеет преимущества перед синтетической фолиевой кислотой (птероилмоноглутаминовая кислота, ПГА). Однако крупных исследований, подтверждающих данную гипотезу, не проводилось.

Цель

Цель: оценить влияние различных препаратов фолиевой кислоты на показатели метионинового обмена в экспериментальных моделях крыс линии Wistar.

Материалы и методы

Материалы и методы. Половозрелым самкам крыс линии Wistar было создано состояние хронической гипергомоцистеинемии (ГГЦ) с помощью ежедневной метиониновой нагрузки. После развития состояния ГГЦ экспериментальным животным вводили ПГА либо 5-MTHF. Часть животных без ГГЦ также получала препараты фолиевой кислоты или воду. В 3 этапа (через 1, 2 нед и 1,5 мес от добавления фолатов) был выполнен отбор проб крови с измерением уровня гомоцистеина (ГЦ), концентрации фолиевой кислоты в плазме и в эритроцитах.

Результаты

Результаты. При метиониновой нагрузке у половозрелых крыс наблюдалось развитие ГГЦ, при котором уровень ГЦ был значимо выше (p < 0,05) по сравнению со значениями в контрольной группе. Добавление препаратов фолиевой кислоты на фоне ГГЦ, вызванной метиониновой нагрузкой, не привело к снижению концентрации ГЦ. У экспериментальных животных, которым вводили ПГА или 5-MTHF, концентрация фолиевой кислоты в сыворотке крови и эритроцитах не изменялась с увеличением срока введения препаратов. Не установлено преимуществ 5-MTHF перед синтетической фолиевой кислотой в отношении уровня ГЦ и накопления фолиевой кислоты в эритроцитах. Вместо ожидаемого снижения уровня ГЦ у ГГЦ моделей под действием исследуемых фолатов получен противоположный эффект. При уже имеющейся нефолатзависимой хронической ГГЦ уровень ГЦ нарастал от 1-го к 3-му этапу.

Заключение

Заключение. Хроническая нефолатзависимая ГГЦ, вызванная с помощью постоянного перорального введения метионина, купировалась у экспериментальных моделей самостоятельно, при этом дополнительное добавление фолатов способствовало росту ГЦ в плазме крови. На экспериментальных моделях крыс с нормальным уровнем фолиевой кислоты в эритроцитах было показано, что добавление в рацион препаратов фолиевой кислоты не приводит к ее дальнейшему накоплению. Исследование не показало преимуществ 5-МТГФ перед синтетической фолиевой кислотой в отношении снижения уровня ГЦ в плазме крови и накопления фолиевой кислоты в эритроцитах.

синтетическая фолиевая кислота5-метилтетрагидрофолат5-MTHFэкспериментальная модельфолатный циклгипергомоцистеинемияГГЦsynthetic folic acid5-methyltetrahydrofolate5-MTHFexperimental modelfolate cyclehyperhomocysteinemiaHHCReferencesSeremak-Mrozikiewicz A. Metafolin – alternative for folate deficiency supplementation in pregnant women. Ginekol Pol. 2013;84(7):641–6. https://doi.org/10.17772/gp/1618.Seremak-Mrozikiewicz A. Metafolin – alternative for folate deficiency supplementation in pregnant women. Ginekol Pol. 2013;84(7):641–6. https://doi.org/10.17772/gp/1618.Cochrane K.M., Mayer C., Devlin A.M. et al. Is natural (6S)-5-methyltetrahydrofolic acid as effectiveas synthetic folic acid in increasing serum and red blood cell folate concentrations during pregnancy? A proof-of-concept pilot study. Trials. 2020;21(1):380. https://doi.org/10.1186/s13063-020-04320-3.Cochrane K.M., Mayer C., Devlin A.M. et al. Is natural (6S)-5-methyltetrahydrofolic acid as effectiveas synthetic folic acid in increasing serum and red blood cell folate concentrations during pregnancy? A proof-of-concept pilot study. Trials. 2020;21(1):380. https://doi.org/10.1186/s13063-020-04320-3.Pietrzik K., Bailey L., Shane B. Folic acid and L-5-methyltetrahydrofolate: comparison of clinical pharmacokinetics and pharmacodynamics. Clin Pharmacokinet. 2010;49(8):535–48. https://doi.org/10.2165/11532990-000000000-00000.Pietrzik K., Bailey L., Shane B. Folic acid and L-5-methyltetrahydrofolate: comparison of clinical pharmacokinetics and pharmacodynamics.Prevention of neural tube defects: results of the Medical Research Council Vitamin Study. Lancet. 1991;338(8760):131–7. https://doi.org/10.1016/0140-6736(91)90133-A.Clin Pharmacokinet. 2010;49(8):535–48. https://doi.org/10.2165/11532990-000000000-00000.Czeizel A.E., Dudas I., Paput L., Banhidy F. Prevention of neural-tube defects with periconceptional folic acid, methylfolate, or multivitamins? Ann Nutr Metab. 2011;58(4):263–71. https://doi.org/10.1159/000330776.Prevention of neural tube defects: results of the Medical Research Council Vitamin Study. Lancet. 1991;338(8760):131–7. https://doi.org/10.1016/0140-6736(91)90133-A.U.S. Preventive Services Task Force. Folic acid for the prevention of neural tube defects: U.S. Preventive Services Task Force recommendation statement. Ann Intern Med. 2009;150(9):626–31. https://doi.org/10.7326/0003-4819-150-9-200905050-00009.Czeizel A.E., Dudas I., Paput L., Banhidy F. Prevention of neural-tube defects with periconceptional folic acid, methylfolate, or multivitamins? Ann Nutr Metab. 2011;58(4):263–71. https://doi.org/10.1159/000330776.Quinn M., Halsey J., Sherliker P. et al. Global heterogeneity in folic acid fortification policies and implications for prevention of neural tube defects and stroke: a systematic review. ЕClinicalMedicine. 2023;67:102366. https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2023.102366.U.S. Preventive Services Task Force. Folic acid for the prevention of neural tube defects: U.S. Preventive Services Task Force recommendation statement. Ann Intern Med. 2009;150(9):626–31. https://doi.org/10.7326/0003-4819-150-9-200905050-00009.Tang J.S., Cait A., White R.M. et al. MR1-dependence of unmetabolized folic acid side-effects. Front Immunol. 2022;3:946713. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.946713.Quinn M., Halsey J., Sherliker P. et al. Global heterogeneity in folic acid fortification policies and implications for prevention of neural tube defects and stroke: a systematic review. ЕClinicalMedicine. 2023;67:102366. https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2023.102366.Kalmbach R., Paul L., Selhub J. Determination of unmetabolized folic acid in human plasma using affinity HPLC. Am J Clin Nutr. 2011;94(1):343S–347S. https://doi.org/10.3945/ajcn.111.013433.Tang J.S., Cait A., White R.M. et al. MR1-dependence of unmetabolized folic acid side-effects. Front Immunol. 2022;3:946713. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.946713.Chen P., Tang L., Song Y. et al. Association of folic acid dosage with circulating unmetabolized folic acid in Chinese adults with H-type hypertension: a multicenter, double-blind, randomized controlled trial. Front Nutr. 2023;10:1191610. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1191610.Kalmbach R., Paul L., Selhub J. Determination of unmetabolized folic acid in human plasma using affinity HPLC. Am J Clin Nutr. 2011;94(1):343S–347S. https://doi.org/10.3945/ajcn.111.013433.Dai C., Fei Y., Li J. A novel review of homocysteine and pregnancy complications. BioMed Res Int. 2021;2021:6652231. https://doi.org/10.1155/2021/6652231.Chen P., Tang L., Song Y. et al. Association of folic acid dosage with circulating unmetabolized folic acid in Chinese adults with H-type hypertension: a multicenter, double-blind, randomized controlled trial. Front Nutr. 2023;10:1191610. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1191610.Clare C.E., Brassington A.H., Kwong W.Y., Sinclair K.D. One-carbon metabolism: linking nutritional biochemistry to epigenetic programming of long-term development. Annu Rev Anim Biosci. 2019;7:263–87. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-020518-115206.Dai C., Fei Y., Li J. A novel review of homocysteine and pregnancy complications. BioMed Res Int. 2021;2021:6652231. https://doi.org/10.1155/2021/6652231.Visentin M., Diop-Bove N., Zhao R., Goldman I.D. The intestinal absorption of folates. Annu Rev Physiol. 2014;76:251–74. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-020911-153251.Clare C.E., Brassington A.H., Kwong W.Y., Sinclair K.D. One-carbon metabolism: linking nutritional biochemistry to epigenetic programming of long-term development. Annu Rev Anim Biosci. 2019;7:263–87. https://doi.org/10.1146/annurev-animal-020518-115206.Duthie S.J., Narayanan S., Blum S. et al. Folate deficiency in vitro induces uracil misincorporation and DNA hypomethylation and inhibits DNA excision repair in immortalized normal human colon epithelial cells. Nutr Cancer. 2000;37(2):245–51. https://doi.org/10.1207/S15327914NC372_18.Visentin M., Diop-Bove N., Zhao R., Goldman I.D. The intestinal absorption of folates. Annu Rev Physiol. 2014;76:251–74. https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-020911-153251.Kelly P., McPartlin J., Goggins M. et al. Unmetabolized folic acid in serum: acute studies in subjects consuming fortified food and supplements. Am J Clin Nutrition. 1997;65(6):1790–5. https://doi.org/10.1093/ajcn/65.6.1790.Duthie S.J., Narayanan S., Blum S. et al. Folate deficiency in vitro induces uracil misincorporation and DNA hypomethylation and inhibits DNA excision repair in immortalized normal human colon epithelial cells. Nutr Cancer. 2000;37(2):245–51. https://doi.org/10.1207/S15327914NC372_18.Shane B. Folate chemistry and metabolism. In: Folate in health and disease. Ed. L. Bailey. N.Y.: Marcel Dekker, 2017. 1–22.Kelly P., McPartlin J., Goggins M. et al. Unmetabolized folic acid in serum: acute studies in subjects consuming fortified food and supplements. Am J Clin Nutrition. 1997;65(6):1790–5. https://doi.org/10.1093/ajcn/65.6.1790.Matherly L.H., Goldman D.I. Membrane transport of folates. Vitam Horm. 2003;66:403–56. https://doi.org/10.1016/s0083-6729(03)01012-4.Shane B. Folate chemistry and metabolism. In: Folate in health and disease. Ed. L. Bailey. N.Y.: Marcel Dekker, 2017. 1–22.Koury M.J., Ponka P. New insights into erythropoiesis: the roles of folate, vitamin B12, andiron. Annu Rev Nutr. 2004;24:105–31. https://doi.org/10.1146/annurev.nutr.24.012003.132306.Matherly L.H., Goldman D.I. Membrane transport of folates. Vitam Horm. 2003;66:403–56. https://doi.org/10.1016/s0083-6729(03)01012-4.Керкешко Г.О., Арутюнян А.В., Аржанова О.Н., Милютина Ю.П. Оптимизация терапии фолатами при осложнениях беременности. Журнал акушерства и женских болезней. 2013;62(6):25–36.Koury M.J., Ponka P. New insights into erythropoiesis: the roles of folate, vitamin B12, andiron. Annu Rev Nutr. 2004;24:105–31. https://doi.org/10.1146/annurev.nutr.24.012003.132306.Hoss G.R.W., Sperb-Ludwig F., Schwartz I.V.D, Blom H.J. Classical homocystinuria: a common inborn error of metabolism? An epidemiological study based on genetic databases. Mol Genet Genomic Med. 2020;8(6):1214. https://doi.org/10.1002/mgg3.1214.Kerkeshko G.O., Arutyunyan A.V., Arzhanova O.N., Milyutina Yu.P. Folate therapy optimization in complicated pregnancy. [Optimizaciya terapii folatami pri oslozhneniyah beremennosti]. Zhurnal akusherstva i zhenskih boleznej. 2013;62(6):25–36. (In Russ.).Korokin M.V., Pokrovskiy M.V., Novikov O.O. et al. A model of hyperhomocysteine-induced endothelial dysfunction in rats. Bull Exp Biol Med. 2011;152(2):213–5. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1491-9.Hoss G.R.W., Sperb-Ludwig F., Schwartz I.V.D, Blom H.J. Classical homocystinuria: a common inborn error of metabolism? An epidemiological study based on genetic databases. Mol Genet Genomic Med. 2020;8(6):1214. https://doi.org/10.1002/mgg3.1214.Zhuo J.M., Praticò D. Normalization of hyperhomocysteinemia improves cognitive deficits and ameliorates brain amyloidosis of a transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. FASEB J. 2010;24(10):3895–902. https://doi.org/10.1096/fj.10-161828.Korokin M.V., Pokrovskiy M.V., Novikov O.O. et al. A model of hyperhomocysteine-induced endothelial dysfunction in rats. Bull Exp Biol Med. 2011;152(2):213–5. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1491-9.Милютина Ю.П., Пустыгина А.В., Щербицкая А.Д. и др. Сравнение показателей окислительного стресса в сыворотке крови крыс при различных моделях гипергомоцистеинемии. Acta Biomedica Scientifica. 2016;1(3–2):120–3.Zhuo J.M., Praticò D. Normalization of hyperhomocysteinemia improves cognitive deficits and ameliorates brain amyloidosis of a transgenic mouse model of Alzheimer’s disease. FASEB J. 2010;24(10):3895–902. https://doi.org/10.1096/fj.10-161828.Зильфян В.Н., Кумкумаджян В.А. Новый метод взятия крови у мелких лабораторных животных. Журнал экспериментальной и клинической медицины. 1970:10(4):12–4.Milyutina Y.P., Pustygina A.V., Spcherbitskaya A.D. et al. The comparison of oxidative stress profiles in rat blood serum in different experimental models of hyperhomocysteinemia. [Sravnenie pokazatelej okislitel'nogo stressa v syvorotke krovi krys pri razlichnyh modelyah gipergomocisteinemii]. Acta Biomedica Scientifica. 2016;1(3–2):120–3. (In Russ.).Zilfyan V.N., Kumkumadzhyan V.A. New method for blood collection from small laboratory animals. [Novyj metod vzyatiya krovi u melkih laboratornyh zhivotnyh]. Zhurnal eksperimental'noj i klinicheskoj mediciny. 1970:10(4):12–4. (In Russ.).Zilfyan V.N., Kumkumadzhyan V.A. New method for blood collection from small laboratory animals. [Novyj metod vzyatiya krovi u melkih laboratornyh zhivotnyh]. Zhurnal eksperimental'noj i klinicheskoj mediciny. 1970:10(4):12–4. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.