Метаболическое влияние на циркадные осцилляции pH и Eh в моче и слюне

Моча и слюна наиболее доступные жидкости для исследований циркадных осцилляций, когерентных с активностью протекающих метаболических процессов, которые характеризуются изменением скорости и направленности образования протонов (Н+) и электронов (ē). Существующий баланс кислотно-основного состояния (рН) и окислительно-восстановительного потенциала (Eh) является важным показателем гомеостаза, отражающим состояние энергетического обмена веществ, т. е. процесс диссимиляции. Если стабильность основного (базового) обмена не меняется в течение суток, то скорость факультативных энергозатратных процессов значительно повышается в дневное время и снижается в ночные часы.
Эндогенное образование катионов водорода (Н+) сопровождает все реакции трансформации аденозинтрифосфата. Так, гликолиз сопровождается лактоацидозом цитоплазмы, а цикл трикарбоновых кислот вовсе выполняет водорододонорную функцию, поставляя в дыхательную цепь митохондрии Н+. При этом, в зависимости от скорости окислительного фосфорилирования, определенная часть Н+ выводится в межклеточное пространство, откуда в дальнейшем попадает в слюну и мочу. Суточные осцилляции рН и Еh в моче и ротовой жидкости (слюне) здоровых людей отражают циркадную ритмичность метаболических процессов и могут явиться важными показателями нарушения обмена веществ при распространенных заболеваниях, сопровождающихся нарушением энергетического метаболизма.

1. Schmitt EE, Johnson EK, Yusifova M, et al. The renal molecular clock: broken by aging and restored by exercise. Am J Physiol Renal Physiol. 2019;317(5):F1087–F1093. PMID: 31461350. PMCID: PMC6879930. https://doi.org/10.1152/ajprenal.00301.2019

2. Chacko BK, Kramer PA, Ravi S, et al. Bioenergetic health index: a new concept in mitochondrial translational research. Clin Sci (Lond). 2014;127:367–373. PMID: 24895057. PMCID: PMC4202728. https://doi.org/10.1042/cs20140101

3. Brunner M, Schafmeier T. Transcriptional and post-transcriptional regulation of the circadian clock in cyanobacteria and neurospora. Gene Dev. 2006;20(9):1061–1074. PMID: 16651653. https://doi.org/10.1101/gad.1410406

4. Harmer SL. The circadian system in higher plants. Annual Review of Plant Biology. 2009;60:357–377. PMID: 19575587. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.043008.092054

5. Rosato E, Tauber E, Kyriacou CP. Molecular genetics of the fruit fly circadian clock. Eur J Hum Genet. 2006;14(6):729–738. PMID: 16721409. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5201547

6. Mehra A, Baker SL, Loros JJ, et al. Post-translational modifications of circadian rhythms. Trends in biochemical sciences. 2009;34:483–490. PMID: 19740663. PMCID: PMC2765057. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2009.06.006

7. Cermakian N, Boivin DB. The regulation of central and peripheral circadian clocks in humans. Obes Rev. 2009;10(2):25–36. PMID: 19849799. https://doi.org/10.1111/j.1467-789x.2009.00660.x

8. Firsov D, Bonnie O. Circadian regulation of renal function. Kidney Int. 2010;78(7):640–645. PMID: 20664559. https://doi.org/10.1038/ki.2010.227

9. Rosenfeld L. Henry Bence Jones (1813–1873): the best “chemical doctor” in London. Clinic Chem. 1987;33:1687–1692. PMID: 3304718.

10. Moore-Ede MC. Physiology of the circadian timing system: predictive versus reactive homeostasis. Am J Physiol. 1986;250:R737–752. PMID: 3706563. https://doi.org/10.1152/ajpregu.1986.250.5.r737

11. Ayres JW, Weidler DJ, MacKichan J, et al. Circadian rhythm of urinary pH in man with and without chronic antacid administration. Eur J Clinic Pharmacol. 1977;12:415–420. PMID: 23296. https://doi.org/10.1007/bf00561060

12. Kanabrocki EL, Snedeker PW, Zieher SJ, et al. Circadian characteristics of dialyzable and non-dialyzable human urinary electrolytes, trace elements and total solids. Chronobiol Int. 1988;5:175–184. PMID: 3401983. https://doi.org/10.3109/07420528809079558

13. Niv Y. Pentagastrin-induced alkaline flushing of urine is a recurring phenomenon that resolves after vagotomy. Israel Journal of Medical Sciences. 1992;28:97–98.

14. Pizzorno J. Acidosis: An Old Idea Validated by New Research. Integr Med (Encinitas). 2015;14(1):8–12. PMID: 26770125. PMCID: PMC4566456.

15. Cameron M, Maalouf NM, Poindexter J, et al. The diurnal variation in urine acidification differs between normal individuals and uric acid stone formers. Kidney Int. 2012;81(11):1123–1130. PMID: 22297671. PMCID: PMC3352978. https://doi.org/10.1038/ki.2011.480

16. Suter DM, Schibler U. Physiology. Feeding the clock. Science. 2009;326(5951):378–379. PMID: 19833950. https://doi.org/10.1126/science.1181278

17. Hotamisligil GS. Inflammation, metaflammation and immunometabolic disorders. Nature. 2017;542(7640):177–185. PMID: 28179656. https://doi.org/10.1038/nature21363

18. Gamble KL, Young ME. Metabolism as an integral cog in the mammalian circadian clockwork. Crit Rev Biochem Mol Biol. 2013;48(4):317–331. PMID: 23594144. PMCID: PMC3862897. https://doi.org/10.3109/10409238.2013.786672

19. Aguilar-López BA, Moreno-Altamirano MMB, Dockrell HM, et al. Mitochondria: An Integrative Hub Coordinating Circadian Rhythms, Metabolism, the Microbiome, and Immunity. Front Cell Dev Biol. 2020;8:51. PMID: 32117978. PMCID: PMC7025554. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00051

20. Schmitt K, Grimm A, Dallmann R, et al. Circadian control of DRP1 activity regulates mitochondrial dynamics and bioenergetics. Cell Metabolism; 2018;27(3):657–666. PMID: 29478834. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.01.011

21. Dennis SC, Gevers W, Opie LH. Protons in ischemia: where do they come from; where do they go to? J Mol Cell Cardiol. 1991;23(9):1077–1186. PMID: 1658348. https://doi.org/10.1016/0022-2828(91)91642-5

22. Gillies R, Pilot C, Marunaka Y, et al. Targeting acidity in cancer and diabetes. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2019;1871(2):273–280. PMID: 30708040. PMCID: PMC6525044. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2019.01.003

23. Forney LG, McKinnon W, Lord GA, et al. Circulating anions commonly associated with the Krebs cycle in patients with metabolic acidosis. Crit Care. 2005;9(5):R591–595. https://doi.org/10.1186/cc3806

24. Marunaka Y. The proposal of molecular mechanisms of weak organic acids intake-induced improvement of insulin resistance in diabetes mellitus via elevation of interstitial fluid pH. Int J Mol Sci. 2018;19(10):3244. PMID: 30347717. PMCID: PMC6214001. https://doi.org/10.3390/ijms19103244

25. Reinke H, Asher G. Crosstalk between metabolism and circadian clocks. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019;20(4):227–241. PMID: 30635659. https://doi.org/10.1038/s41580-018-0096-9

26. Scrima R, Cela O, Merla G, et al. Clock-genes and mitochondrial respiratory activity: evidence of a reciprocal interplay. Biochim Biophys Acta. 2016;1857(8):1344–1351. PMID: 27060253. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2016.03.035

27. de Goede P, Wefers J, Brombacher EC, et al. Circadian rhythms in mitochondrial respiration. J Mol Endocrinol. 2018;60(3):R115–R130. PMID: 29378772. PMCID: PMC5854864. https://doi.org/10.1530/jme-17-0196

28. Ezagouri S, Asher G. Circadian control of mitochondrial dynamics and functions. Current Opinion in Physiology. 2018;5:25–29. https://doi.org/10.1016/j.cophys.2018.05.008

29. Berend K. Review of the diagnostic evaluation of normal anion gap metabolic acidosis. Kidney Dis (Basel). 2017;3(4):149–159. PMID: 29344509. PMCID:PMC5757610. https://doi.org/10.1159/000479279

30. Mezhnina V, Ebigbe OP, Po A, et al. Circadian control of mitochondria in reactive oxygen species homeostasis. Antioxid Redox Signal. 2022. PMID: 35072523. https://doi.org/10.1089/ars.2021.0274

31. Manoogian ENC, Satchidananda P. Circadian clock, nutrient quality, and eating pattern tune diurnal rhythms in the mitochondrial proteome. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016;113(12);3127–3129. https://doi.org/10.1073/pnas.1601786113

32. Cupisti A, D’Alessandro C. Metabolic and dietary features in kidney stone formers: nutritional approach. J Bras Nefrol. 2020;42(3):271–272. PMID: 32495817. PMCID: PMC7657041. https://doi.org/10.1590/2175-8239-jbn-2020-0061

33. Опарин А., Фесенков В. Жизнь во Вселенной. М.: издательство Академии наук СССР, 3-е издание, 1956, 228 с.