Determinazione quantitativa dei dipeptidi istidinici nel cervello bovino mediante metodica HPLC

Ducci, Michele and Niccolini, Alberto and Pacchini, Sara and Gazzano, Angelo and Sighieri, Claudio and Martelli, Franco (2005) Determinazione quantitativa dei dipeptidi istidinici nel cervello bovino mediante metodica HPLC. Annali della Facoltà di Medicina veterinaria, LVIII/ . pp. 33-41. ISSN 0365-4729

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Abstract

RIASSUNTO La Carnosina (b-Alanil-L-Istidina) e i dipeptidi ad essa correlati (Omocarnosina e Anserina) sono molecole largamente distribuite nei tessuti degli organismi vertebrati, soprattutto in quelli eccitabili come il tessuto muscolare e il sistema nervoso. Nel tessuto nervoso dei vertebrati inferiori (osteitti, anfibi e rettili) sono presenti soprattutto l’Omocarnosina e in misura minore la Carnosina. Scopo della presente ricerca è stato quello di determinare mediante metodica HPLC le concentrazioni dei dipeptidi istidinici e loro componenti nella corteccia cerebrale e nel cervelletto di 15 bovini (10-12 mesi di età) di ambo i sessi. I dati ottenuti dimostrano che l’Omocarnosina risulta più concentrata (nmoli/g di campione ± E.S.) nella corteccia (3506,33 ± 447,45) rispetto alla Carnosina (102,82 ± 16,18) ed alla L-Istidina (2616,93 ± 116,07). È stata inoltre osservata una correlazione positiva tra Carnosina ed Omocarnosina (r = 0,57, p < 0,02) e correlazioni negative tra la Carnosina e la L-Istidina (r = 0,484, p < 0,05) e tra la Omocarnosina e la L-Istidina (r = 0,61, p < 0,01). La loro distribuzione % nella corteccia cerebrale è risultata la seguente: 2% Carnosina, 42% L-Istidina e 56% Omocarnosina. Nel cervelletto la presenza di Carnosina è stata dimostrata solamente nel 25% degli animali presi in esame mentre l’Omocarnosina (517.17 ± 55,10) e la L-Istidina (2093,96 ± 281,43) sono state determinate in concentrazioni minori rispetto a quelle osservate nella corteccia cerebrale. Nel cervelletto sono state osservate correlazioni negative tra le concentrazioni di Omocarnosina e L-Istidina (r = 0,676; p < 0,01) e tra le concentrazioni di L-Istidina presenti nella corteccia e nel cervelletto (0.64; p<0.01). La distribuzione % di queste due molecole nel cervelletto era: 20% Omocarnosina e 80% L-Istidina. Infine i livelli di Omocarnosina rilevati nella corteccia e nel cervelletto risultavano essere inversamente correlati (r = 0,486; p < 0,05). Nessuna differenza significativa era osservata tra maschi e femmine; con questa metodica di analisi in HPLC, è stato possibile determinare le concentrazioni di questi dipeptidi e della L-Istidina in animali giovani di ambo i sessi appartenenti alla specie bovina. I dati ottenuti, in questi giovani soggetti, mostrano come l’Omocarnosina sia presente in concentrazioni maggiori nella corteccia rispetto al cervelletto dove è presente in concentra- zione minore di circa sette volte. La Canosina risulta invece praticamente assente nel cervelletto mentre la concentrazione di L-Istidina in questo compartimento si riduce di appena il 20%. Questa distribuzione è in accordo con studi effettuati sul ratto (De Marchis et al., 2000) dove è stata osservata mediante metodica di immunoreattività una localizzazione della Carnosina nel cervelletto dipendente dall’età del soggetto, probabilmente a causa di una evoluzione dell’attività metabolico enzimatica delle cellule gliali e dei neuroni. In conclusione la determinazione quantitativa in HPLC di questi Dipeptidi nel bovino associata a metodiche immuno istochimiche in giovani e vecchi animali potrebbero essere utili per meglio comprendere la distribuzione quantitativa e il ruolo che questi Dipeptidi hanno in relazione allo sviluppo del sistema nervoso. SUMMARY Carnosine (b-Alanyl-L-Histidine) and other related dipeptides, such as Anserine and Homocarnosine are widely distributed in tissues of vertebrate organisms particularly in muscle and nervous tissue. As to cellular localisation of Carnosine related dipeptides in central nervous system of reptiles and amphibians, studies show high concentrations of Homocarnosine and lower concentrations of Carnosine. The aim of this research was to evaluate by HPLC method the concentrations of Histidinic Dipeptides and their components in 15 samples of bovine’s cerebral cortex and cerebellum (male and female, 10-12 months of age). Our data show that in cerebral cortex the concentration (nmol/g of sample ± E.S.) of Homocarnosine (3506.33 ± 447.45) is higher respect to Carnosine(102.82 ± 16.18) and to L-Histidine (2616.93 ± 116.07). In addition, a positive correlation has been founded between Carnosine and Homocarnosine (r = 0.57; p < 0.02) and negative correlations between Carnosine and L-Histidine (r = 0.484; p < 0.05) and between Homocarnosine and L-Histidine (r = 0.61 p < 0.01). The distribution of these dipeptides and their components in cerebral cortex is: 2% Carnosine, 42% L-Histidine and 56% Homocarnosine. The presence of Carnosine in cerebellum has been detected only in 25% of all animals and the concentrations of L-Histidine (2093.96 ± 281.43) and Homocarnosine (517.17 ± 55.10) are lower respect to cerebral cortex. The % distribution of these components in cerebellum was: 80% L-Histidine and 20% Homocarnosine. Our data show that in cerebellum a negative correlation exists between Homocarnosine and L-Histidine (r = 0,676; p < 0.01). In addition a negative correlations were observed between Homocarnosine concentrations in cerebellum and cerebral cortex (r = 0.486; p < 0.05). This negative correlation was relieved also for L-Histidine distribution between these compartments (0.64; p < 0.01). No significative gender related differences have been founded. From this study has been possible to find the Histidinic Dipeptides and L-Histidine concentrations by a very simple and rapid HPLC method in young bovine animals. Our data show clearly that Homocarnosine concentration was higher respect to Carnosine levels in cortex and that Carnosine was practically absent in cerebellum. In cerebellum Homocarnosine concentrations in all subjects were reduced respect to cerebral cortex (about 7 times less) and also in cerebellum L-Histidine levels were reduced about 20 % respect to cerebral cortex. These differences of Histidinic Dipeptides distribution could be do probably at the progressive metabolic activity of glial cells and neurones that has been reported in rat brain study 34 ANNALI FAC. MED. VET., LVIII (2005) (De Marchis et al., 2000). In this research it has been demonstrated by immunohistochemical method that the brain’s concentration of Carnosine increases with age. In conclusion a quantitative HPLC detection of these Dipeptides in bovine, associated with immunohistochemical methods, in old and young animals could be useful to understand the quantitative distribution and role of these dipeptides in relation to nervous system development.

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