Tlenek azotu (NO), mała gazowa cząsteczka sygnałowa, odgrywa kluczową rolę w procesach fizjologicznych i patofizjologicznych1. NO może być wytwarzany z L-argininy przez endogenne enzymy z rodziny syntazy tlenku azotu (NOS) przed poddaniem szybkiemu utlenianiu do azotanu (NO3-) i ewentualnie azotynu (NO2-) we krwi i tkankach2,3. Ostatnio wykazano, że aniony te są zredukowane z powrotem do NO w systemach ssaków4. Azotany są przekształcane w azotyny, głównie przez komensalne bakteryjne reduktazy azotanowe w jamie ustnej, działające na jony wydzielane przez gruczoły ślinowe i bezpośrednio spożywane 5, a do pewnego stopnia przez enzymy ssaków, takie jak oksydoreduktaza ksantynowa6,7. Azotyn może być dalej redukowany do NO przez kilka mechanizmów, w tym deoksyhemoglobinę8, deoksymioglobinę9, enzymy zawierające molibden10, oraz nieenzymatyczną redukcję w obecności protonów11,12.
Ten szlak azotan-azotyn-NO jest wzmocniony w warunkach niedotlenienia, w których aktywność NOS jest zmniejszona, ponieważ NOS wymaga tlenu do wytwarzania NO4. Wiele ostatnich badań wykazało korzystny wpływ azotanów w diecie na regulację ciśnienia krwi i wydajność ćwiczeń, sugerując, że szlaki redukcji azotanów przyczyniają się do zwiększenia sygnalizacji NO13,14,15. Wcześniejsze badania wykazały, że niektóre mięśnie szkieletowe są prawdopodobnie głównymi miejscami magazynowania azotanów w organizmie16. W porównaniu z krwią lub innymi narządami wewnętrznymi, takimi jak wątroba, mięśnie szkieletowe (gluteus maximus) zawierają znacznie wyższy poziom azotanów i mają znaczną masę w ciele ssaka. Wykazano, że ćwiczenia na bieżni zwiększają redukcję azotanów do azotynów i do NO w pośladkach w modelu szczura7. Wyniki te sugerują, że niektóre mięśnie szkieletowe mogą być ważnymi źródłami NO poprzez szlaki redukcji azotanów w sytuacjach fizjologicznych. Nowsze badania sugerują, że te odkrycia, w tym zmiany poziomu azotanów w mięśniach podczas ćwiczeń, występują również u ludzi17.
Dwóch z obecnych autorów wcześniej ustaliło metodę pomiaru poziomu azotanów i azotynów w próbkach krwi i innych cieczy18. Jednak, gdy początkowo analizowano poziomy tych anionów w homogenatach tkankowych, szczegółowe protokoły nie były dostępne. Aby zrozumieć dynamikę azotanów-azotynów-NO w kilku różnych narządach, naszym celem było opracowanie dokładnej i wydajnej metody pomiaru poziomów azotanów i azotynów w tkankach ssaków, w tym w mięśniach szkieletowych. We wcześniejszych badaniach tkanki gryzoni wykorzystano do opracowania wiarygodnych procesów homogenizacji, a następnie do analizy zawartości azotanów i azotynów w tych homogenatach7,16,19. Zastosowanie tej metody homogenizacji zostało rozszerzone na próbki biopsji ludzkich mięśni szkieletowych, w wyniku czego wartości zostały potwierdzone i, co ważne, wartości obserwowane dla mięśni w porównaniu z krwią/osoczem były w podobnych zakresach i proporcjach do tych obserwowanych u gryzoni17. W ostatnich latach inne grupy również zaczęły mierzyć poziomy azotanów i azotynów w homogenatach mięśni szkieletowych, podając wartości porównywalne do tych zgłoszonych przez naszą grupę20,21.
Celem tego artykułu jest szczegółowe opisanie przygotowania homogenatów mięśni szkieletowych przy użyciu trzech różnych metod homogenizacji do późniejszego pomiaru poziomów azotanów i azotynów. Dodatkowo zbadano wpływ masy tkanki użytej do homogenizacji na wartości azotanów i azotynów w próbkach mięśni szkieletowych. Uważamy, że metody te można łatwo zastosować do innych typów tkanek ssaków. Ostatnio, zwłaszcza w dziedzinie fizjologii wysiłku fizycznego, zwrócono uwagę na możliwe różnice w fizjologii azotanów/azotynów/NO w zależności od grup mięśniowych. Podajemy również ilości azotanów i azotynów w czterech różnych mięśniach gryzoni i znajdujemy nierównomierny rozkład obu jonów w tych różnych mięśniach; Obserwacja, która wymaga dalszych badań.