CC BY
38Фгзика живого, Т. 21, No1-2, 2014. С.61-66.
© Шелюк О.В., МорозМ.М., ГостеваЮ.В., СобкоВ.М., Нурищенко Н.С., ЦейслерЮ.В., Спшак М.Я.,ЖолобакН.М., МартинюкВ.С.
УДК 577
ВПЛИВ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ДИОКСИДУ ЦЕР1Ю НА ОКИСНУ МОДИФ1КАЦ1Ю
Б1ЛК1В КРОВ1 В УМОВАХ II ЗБЕР1ГАННЯ
1 Шелюк О.В., 1 Мороз М.М., 1 Гостева Ю.В., 1 Собко В.М., 1 Нурищенко Н.С., 1 Цейслер Ю.В., 2
CniBaK М.Я., 2 Жолобак Н.М., 1 Мартинюк В.С.
1 Кигвсъкий нацюналъний унгверситет гменг Тараса Шевченка, Кигв, Украгна
e-mail: shelyuk_olga@ukr.net 21нститут м1кроб1ологп i в^русологИ 1м. Д.К.Заболотного НАН Украгни, Кигв, Украгна
Надшшла до редакци 09.10.2014
Акгуальшсть. На цей час наночастинки диоксиду церто розглядаються як неоргатчний антиоксидант, що здатний ефективно захищати живi системи вщ окисного стресу. З шшого боку юнуе певний масив даних щодо прооксидантнихвластивостей цього наноструктурованого магерiалу. У зв'язку з цим дослщжено вплив наночастинок диоксиду церто у концентрацп 10-3 М (в перерахунку на диоксид церто) на показники окисно! модифжаци бiлкiв плазми кровi та еритроцарних бiлкiв в процесi зберггання кров^
Мегоди. Дослщження проводили на цитратиш кровi бiлих безпородних щурш. Отриману кров було подшено на три групи: перша - контрольна, друга група до яко! додавали стабшзуючий розчин (цитрат амонто 10-3 М), а також третя група кровi з колощиим розчином диоксиду церто (10-3 М в перерахунку на СеО2), стабiлiзованим цитратом амонто Зiбрану та розподшену на групи кров збер^али в холодильнику при 4оС протягом 8 дб. Окисну модифiкацiю бiлкiв визначали спектрофотометричним методом по юльюсному вмiсту продуктов реакци альдегщиих i кетонових груп з 2,4-динпрофеншпдразином.
Результата Показано, що наночасинки диоксиду церто у достатньо високш концентрацп 10-3 М спричиняють посилення окиснення бiлкiв плазми i еритроцитш в цшьнш кровi в процесi И зберггання. Найбiльшi ефекти прооксидантно! да ще! наноструктуровано! речовини спостерiгаються одразу пiсля додавання диоксиду церто Зроблено припущення, що наноструктурований диоксид церто може виступати в якостi окисно-вщиовного буферу, який в окисному середовищi працюе як антиоксидант, а у вщновлювальному середовищi - як прооксидант. Певну бюлопчну акгивнiсть демонструе стабiлiзатор коло!дного стану наноструктурованого диоксиду церто - цитрат амонто. Ймовiрно, що бюлопчна дя пов'язана з регуляторним впливом ще! речовини на активнiсть окремих ферментативних ланок антиоксидантно! системи кровi.
Ключовi слова: наночастинки диоксиду церто, окисна модифжащя бшюв, кров.
ВСТУП
Сучасний сгрiмкий розвигок виробництва наномагерiалiв ставить питання, з одного боку, про !х бiологiчну акгивнiсть i безпечтсть для здоров'я людини, а з шшого, - про можливють використання в медицин, зокрема в якост фармакологiчних, антисептичних i
ашибактерiальних препаратв. Останнiм часом диоксид церто привертае увагу як неорганiчний анIиоксиданI, що здатний ефективно захищати жиш системи ввд окисного стресу [1, 2]. Аналiз лперагурних даних показуе, що основний механзм впливу наночастинок диоксиду церто пов'язаний з !х здатистю контролюваги конценграц1ю активних форм кисню (АФК), якi вiдiграють важливу роль у механзмах вiльнорадикального пошкодження бюлопчних молекул i АФК-залежнш системi внутршньоклпиншх регуляцц.
Варто в1дмггити, що не дивлячись на певний масив експериментальних даних, як сввдчать про аншоксидантш властивосп диоксиду церiю, питання його використання все ще е дискусшними, тому що молекулярнi i клпинш механiзми антиоксидантного впливу цього наноматерiалу вивчеш недостатньо.
До найважливших регуляторних систем клпини, як беруть участь у адаптацшних процесах i регуляцц метаболiчних шляхiв, належить прооксидантно-антиоксидантна система, яка пщтримуе нормальне функцюнування клпини [3]. Загальновщомо, що в умовах окисного стресу переважають процеси нерегульовано! модифiкацii бiлкiв, що можуть призвести до втрати ik бiологiчноi активност! Традицйно значну увагу дослвдниюв привертае вивчення окисноi модифiкацii (деструкцц) бтюв (ОМБ) в умовах розвитку вшьнорадикальних патологш в тканинах [4]. Окиснення амшокислот у склад1 бiлкiв призводить до i^ структурних змiн, як
проявляються агрегащею, фрагменгацieю, а також шдвищеною чутливютю до протеол!зу. Вщомо, що окисна деструкцiя бтюв е одним з перших показниюв пошкодження тканини. Р1вень альдепдних 1 карбомльних груп, що утворюються при вiльнорадикальному окисненш
амшокислотних радикал1в, е головним маркером окисно! модифжавд бтшв [5, 6].
З огляду на те, що кров е тею системою, на якй позначаються наслвдки впливу тих чи шших захворювань, факторiв довкшля, фармаколопчних препарат1в 1 р1зномангтних ксенобютиюв, актуальним е вивчення структурних особливостей 1 функцц компонент1в периферично! кров! за дЛ' на них дослвджуваних чинник1в, зокрема наноструктурованого диоксиду церго.
Унiкальними у цьому план е еритроцити та !хшй основний биток - гемоглобш. Еритроцити як об'ект дослвдження цiкавi тим, що вони вдаграють важливу роль у транспорт! О2, СО2 та продукт1в перетворення N0' [7]. Саме тому метою нашого дослвдження було вивчити вплив диоксиду церго на показники окисно! деструкцц бтюв плазми кров! та еритроцитарних бтюв в процгс! зберц-ання кров!.
МАТЕР1АЛИ I МЕТОДИ
Дослвдження проводили на кров! бтих безпородних щур!в (вага 160 г, п = 15), яких утримували на стандартному рацюш в!варго. Експерименти проводили згщно з нацюнальними «Загальними етичними принципами проведення експериментв на тваринах», ухваленими Першим Нацюнальним конгресом з бюетики (Кив, Укра!на, 2001), що узгоджуються з положениями МЬкнародно! конвенцй щодо роботи з тваринами.
В експериментах використовували цльну кров, заб!р яко! проводили з додаванням 3,8 % цитрату натрго (кшцгве розведення цитрат натрго : цтьна кров = 1:9). Отриману кров було подлено на три групи: перша - контрольна, друга група до яко! додавали стабтзуючий розчин (цитрат амоню 103 М), а також третя група кров! з коло!дним розчином диоксиду церДю (10-3 М в перерахунку на СеО2), стабтзованим цитратом амоню. З!брану та розподтену на групи кров збергали в холодильнику при 4оС протягом 8 д!б. Ф!зичн! властивосп наночастинок диоксину церДю, як! використовували в даному дослвджеш, наведен! в [8, 9].
Для отримання плазми та гемол!зату еритроцит1в цитратну кров центрифугували при 3000 об/хв. протягом 5 хв. Плазму кров! перед анал!зом розводили 0,154 М розчином №С1 у сшвввдношенм 1:10. Еритроцити трич! промивали 0,145 М розчином №С1 центрифугуючи при 3000 об/хв протягом 10 хв. Дал! здшснювали
ппотончний лДзис отриманих еритроцитДв холодною дистильованою водою у спiввiдношеннi 1:20. Через 15 хв шкубавд гемолДзату в холодильнику його центрифугували протягом 20 хв з метою осадження тней еритроциТв. Для аналДзу використовували супернатант. Паралельно в плазмД та гемолДзат визначали вмДст бДлка спектрофотометричним методом, що необхДдно для подальших розрахункДв.
Визначення окисно! модифДкавд бткДв плазми кровД та бтюв гемолДзату проводили за методом [6, 10] у власнДй модифДкавд. Даний метод заснований на реакц1! взаемодД! окиснених амшокислотних залишкДв бтюв з 2,4-дингтрофен1лг1дразином (2,4-ДНФГ) та утворенням при цьому похДдних 2,4-динпрофенлпдразону [11]. При окисненш бтюв можуть утворюватися альдепдм та кетоннД групи амшокислотних залишкДв, якД взаемодДють з 2,4-ДНФГ. ВДдомо, що окислення залишкДв лДзину та аргшДну буде приводити до утворення альдегДдних похДдних, тодД як при окисненш гДстидину виникають кето-похДднД [12]. Ступень окисно! модифДкавд бтюв визначали в паралельних пробах протягом 8 днДв зберДгання, а саме на 1, 3, 6 та 8 день. Для кожного варДанту дослДдження готували свДй контроль. Альдепдм i кето-похДднД реестрували за допомогою спектрофотометра СФ-26 на довжинах хвиль 370 нм та 430 нм вiдповiдно. Cгупiнь окисно! модифДкацД! бДлкДв виражали в мкМ 2,4-ДНФГ на 1 г бiлку, використовуючи коефiцiент молекулярно! екстинкцц для 2,4-ДНФГiдразонiв 22000 моль-1 •см-1. ВмДст карбонiльних груп (стушнь окисно! модифiкацi!) обчислювали за формулою:
А = V^ AD R/ е СБ Vр0зв, мкмоль/г бДлку, де Vnj, - об'ем проби, AD - оптична густина, R -коефДцДент розведення, е - коефiцiент молекулярно! екстинвд, СБ - концентрац1я, Урозв - об'ем розведеного бДлку в проб!
Статистичну обробку результатДв
експериментв проводили в програмi Origin 8.0 (OriginLab Corporation, США). Результати дослiджень обробляли статистично з обчисленням середнДх арифметичних величин (М), стандартно! похибки (m). Для оцДнки достовДрност рДзницД мДж статистичними характеристиками двох
альтернативних сукупностей даних обраховували коефiцiент Стьюдента. За вДрогДдну вважали рДзницю середнДх величин при Р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
На рисунку 1 показано вмют альдегДдних груп бДлкДв плазми кровД щурДв, як визначали по утворенню 2,4-ДНФГiдразонiв на довжинД хвилД 370 нм. НайбДльший вмДст альдегДдних груп в бДлках плазми кровД був зареестрований на початку
ВПЛИВ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ДИОКСИДУ ЦЕР1Ю НА ОКИСНУ МОДИФ1КАЦ1Ю Б1ЛК1В КРОВ1 В УМОВАХ II ЗБЕР1ГАННЯ
20
15
& ч
из
и
и ©
я
контроль
розчинник
церiй
1 3 6 8 доба
Рис. 1. Динамка вмкту альдегщних похщних амшокислотних радикалш у склад бДлкДв плазми кровД щурДв в процес зберггання кровД при 4оС. Примiтки: * - достовДрш вщмши порДвняно з контролем.
експерименту в перший день. В процгсД зберДгання кровД цей показних достовДрно знижувався протягом 6 дДб, тсля чого залишався практично незмшним до кшвд термшу спостереження.
ЙмовДрно, така загальна динамка цього показника у всДх експериментальних зразках кровД пов'язана з тим, що в процгсД зберДгання кровД альдегщн групи поступово хДмДчно реагують з речовинами, що мютять амшогрупи, утворюючи ШифовД основи або ДншД продукти конденсацп Д подальшого окиснення.
Звертае увагу той факт, що додавання в кров розчину цитрату амоню в юнцевш концентраци 10-3 М, який використовуеться в якост стабипзатора в коло!дних розчинах наночастинок диоксиду церго, е прооксидантним фактором, що тривалий час стимулюе окиснення бткових молекул (рис.1). У той же час додавання в кров диоксиду церго в концентрацц 10-3 М суттево збтьшуе рДвень окисно! модифжацц бткш приблизно в 2.5 рази (рис. 1), однак в процес зберДгання кровД прооксидантна дш диоксиду церго практично зникае, при цьому спостерДгаеться залишкова прооксидантна дДя стабтзатора - цитрату амоню, про що сввдчить достовДрно бтьш високий рДвень вмюту альдегщних груп в бтках плазми кровД (рис. 1). ОсобливостД початкового Д юнцевого стану окисно! модифжацц бтюв плазми кровД за показником рДвня альдегщних груп в процес зберДгання кровД добре видно з таблиц 1.
Таблиця 1
Показники окисно'' модифiкацi'l' бiлкiв плазми кровi щурiв
Показник контроль (п=10) стабiлiзуючий розчин (п=10) диоксид церго (п=10)
Вмют альдегщних похщних, А370 мкмоль/г бтку (1 день) 7,44±0,44 12,35±1,14 17,80±0,67
Вмют альдегщних похiдних, А370 мкмоль/г битку (8 день) 3,22±0,25 Р<0,05 4,91±0,76 Р<0,05 5,00±0,60 Р<0,05
Р - ступшь достовДрносп рДзниць середнк вДдносно 1-го дня вишрювань.
5
АналДз динамши вмюту кетонових похщних амшокислотних радикалДв, що визначаються по оптичнй густин 2,4-ДНФгщразонв на довжин хвилД 430 нм, в бтках плазми кровД щурДв показуе !х поступове накопичення в пропесД зберДгання кровД в контрольних зразках. Це свДдчить про те, що в процс зберДгання кровД вщбуваеться повтьне спонтанне втьнорадикальнг окиснення бткш, при якому альдегщн похщн, що утворюються вшьнорадикальному окисненш в першу чергу, пщдаються бтьш глибокому окисненню I !х кiлькiстъ зменшуеться (рис.1), а кетоновД похiднi залишаються i поступово накопичуються (рис. 2). Цитрат амоню практично не впливае на процес накопичення кетонових похiдних амшокислотних радикалiв в плазмi кровi протягом тижня. Однак ця речовина пригнчуе накопичення кетонових похiдних при подальшому зберiганнi кровi.
Додавання диоксиду церте в кров в концентрацц 10-3 М вiдразу призводить до
помпного зростання рiвню кето-похщних амшокислот в бтках плазми кровц що додатково свщчить про оксидативний характер впливу наночастинок диоксиду цер1ю на бтки плазми. Подальше зберДгання кровi у присутносп наночастинок диоксиду церiю супроводжуеться двократним зменшенням концентрац1! кетонових похщних амшокислот. Зменшення кiлькостi кетонових груп можна, ймовiрно, пов'язано з тим, що окисна модифжацш бiлкiв призводить до утворення бткових агрегапв. В реакц! утворення ковалентних мiжмолекулярних зшивок приймають участь як альдегщн, так Д кетоновi хгшчн групи, що утворились внаслiдок окисно! модиф1кацц амшокислотних залишюв.
& Ч
't 5-
&
■
л 3
Ч о
контроль
розчинник
церш
1 3 6 8 доба
Рис. 2. Динамка вмюту кето-похщних амшокислотних радикалгв у складi бiлкiв плазми кровi щурш в процеи зберкання кровi при 4оС.
Примггки: * - достовiрнi вiдмiни порiвняно з контролем.
80
!70
!60
я
^ 50-^
I
5 40
ч о
! 30
£
20 10
- контроль розчинник церй
1
3
-Г" 6
8 доба
Рис. 3. Динамка вмюту альдегщних похдних амшокислотних радикалш у склад1 бшюв еритроцитш щур1в в процес зберкання кров1 при 4оС.
- контроль розчинник
Примггки
40 п
1 38-
10 36- 1-с
U 34- О X 32- f 30-
Ч 28- <N
s 26"
1 24« IS 22-
20-
18-
16-
1
3
-1— 6
8 доба
Рис. 4. Динамка вмiсту кето-похщних амшокислотних радикалш у складi бiлкiв еритроцитш щурш в процесi зберкання кровi при 4оС.
Примiтки: * - достсгарш вiдмiни порiвняно з контролем.
Аналiз динамки вмiсIу альдегщних i кетонових похiдних амшокислотних радикал1в в бтках цигоплазми еригроцит1в показуе !х поступове зниження в процг^ зберкання кровi як в контрольних, так i у дослщних зразках (рис. 3 i 4). Причина зниження ршню альдегщних похiдних, ймовiрно, е такою ж самою, як i в плазмi кровц а саме в процг^ зберкання кровi альдегщн1 групи посгупово реагуюгь з речовинами, що мiсгять амшогрупи, утворюючи Шифовi основи або iншi продукти конденсаци i подальшого окиснення. Таке зниження добре демонструють контрольн зразки (рис. 3). Водночас з цим, при додаваннi цитрату амоню маемо незначне тдвищення р1вню альдегщних похщних при тривалому зберканн кровi протягом 8 дiб, причому впродовж попередньо! доби ршень альдегщних похiдних був доспдарш нижчим контрольних значень (рис. 3). Диоксид церте в концетравд 10-3 М с причинив зростання цього показника протягом всього термшу зберкання кровц що свiдчить в щлому про його тривалу прооксидангну дiю в еригроцитах при гакш висок1й концентраци цього mаmоматерiалу.
Динамка вмiсгу кетонових похщних амшокислотних радикал1в в бтках цигоплазми еригроцилв показуе загальну генденцго до зниження цього показника в процг^ зберкання кровi як в контрольних, так i у дослщних зразках (рис. 4). Але суттевого впливу диксиду церiю i стабгазуючо! речовини цитрату амоню на цей показник, порiвmяmо з конгрольними зразками, не с постергаеться.
З лпературних даних вiдомо, що окисна модифкацш проIБilmiв пов'язана з !х денагурацею, змшою г^дрофобнос! та пiдвищеmою протволггичною чутливiстю. ДеmаIурацiя та гщрофобнютъ збтьшуютъся саме на почагкових сгад1ях окисно! деструкцц бтшв та розглядаегься як «сигнал» для внутрiшшьоклiтишного протзолiзу окиснених протзИЩв [13, 14]. В результат окисно! модифкавд збiльшуегься юлькютъ пдрофобних залишк1в на поверхн глобул, що i викликае угворення бткових конгломератв [15]. В лiтераIурi достатньо детально описано структурно-функцiоmальнi властивосл компонент^ кровi в тормi га за деяких пагологiчних станiв, що супроводжуються зросганням процsсiв вiльmо радикального окиснення [7]. Грунгуючись на даних лперагури, можна припусгиги, що саме процгси агрегавд бтюв вmаслiдок !х окисно! модифкавд i е головною причиною зменшення альдегщних i кегонових похщних в бтках плазми кровi i бтках цигоплазми еригроцит1в. В процг^ зберкання кровi альдегiднi групи, що спонтанно утворюються при вiльmо радикальному пошкоджен бтюв, посгупово реагуюгь з амшогрупами
6
2
ВПЛИВ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО ДИОКСИДУ ЦЕР1Ю НА ОКИСНУ МОДИФ1КАЦ1Ю Б1ЛК1В КРОВ1 В УМОВАХ II ЗБЕР1ГАННЯ
амшокислотних залишюв, утворюючи
м1жмолекулярш ковалентш зшивки. Утворення агрегатв, ймовДрно, призводить до певного «екранування» кетонових груп, як уварюються при подальшому окисненню амшокислотних залишюв.
Додавання наночастинок диоксиду церго у достатньо високш концентрацц 10-3 М спричиняе посилення окисних процгсДв. Причому найб1льш1 ефекти прооксидантно! дй ще! наноструктуровано! речовини спостерДгаються одразу тсля додавання диоксиду церго, тобто в перший день спостережень. Вщомо, що наночастинки диоксиду церго можуть виступати як в рол1 про- так i антиоксидант1в [16-18]. Таким чином наоструктурований диоксид церго варто розглядати як окисно-вщновний буфер, який в окисному середовищi працюе як антиоксидант, а у вiдновлювальному середовищi - як прооксидант. В нашому експеримент цпьна кров виступае як вщновлювальне середовище, у зв'язку з чим ми спостерДгаемо прооксидантну дго цього наноструктурованого матерiалу на бтки плазми кровi i бтки цитоплазми еритроципв. Грунтуючись на такому уявленнi про окисно-вiдновнi буферн властивосп диоксиду церго, стае ясним механзм його антиоксидантних ефект1в у дослвдженнях, в яких додатково штучно шщговали процгс втьно радикального окиснення [19].
Неочжуваним результатом наших дослДджень е певна бюлопчна активнiсть цитрату амоню, який використовуеться для стабiлiзацií коло!дного стану наночастинок диоксиду церго. Зокрема ця речовина в концентрацц 10-3 М також демонструе певнi прооксиданп або антиоксидантш властивосп, ям, ймовiрнiше за все, пов'язан з регуляторним впливом це! речовини на активнiсть окремих ферментативних ланок антиоксидантно! системи кровг
ВИСНОВКИ
Отже, результати досл^дження свДдчать про те, що наночасинки диоксиду церию у концентрацц 10-3 М спричиняють посилення окиснення бткш плазми i еритроцит1Б в цпьнш кровД в процесi ii зберкання. Найбiльшi ефекти прооксидантно! дц це! наноструктуровано! речовини спостерiгаються вiдразу шсля додавання диоксиду церiю.
Лiтература
1. Иванов В.К., Щербаков А.Б., Усатенко А.В. Структурно-чувствительные свойства и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия // Успехи химии. - 2009. - Т. 78, № 9. - С. 924-937.
2. -Celardo I., Pedersen J.Z., Traversa E., Ghibelli L. Pharmacological potential of cerium oxide nanoparticles // Nanoscale. - 2011. - №3. - Р. 1411-1420.
3. Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М.: Фирма «Слово», 2006. - 556 с.
4. ДубининаЕ.Е., Коновалов П.В., Солитернова И.Б. и др. Окислительная модификация белков плазмы крови у пожилых людей с сосудистой деменцией// Укра!нський бюхтшчний журнал. - 2001. - Т. 73, №1. - С. 125-129.
5. Лисицина Т.А., Васильева И.М., Дурнев А.Д. и др.// Докл. РАН. - 1999. - Т. 365, №2. - С. 263-266.
6. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.Г. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод ее определения// Вопросы медицинской химии. - 1995. Т. 41, вып. 1. -С. 24-26.
7. Васильева Е.М.Биохимические особенности эритроцита. Влияние патологии // Биомедицинская химия. - 2005. - Т. 51, вып. 2. - С. 118-126.
8. Щербаков А.Б., Жолобак Н.М., Иванов В.К., Третьяков Ю.Д., Спивак Н.Я. Наноматериалы на основе диоксида церия: свойства и перспективы использования в биологии и медицин // Биотехнология. - 2011. - Т. 4, №1. - С. 9-28.
9. Шекунова Т.О., Гиль Д.О., Иванова О.С., Иванов
B.К., Третьяков Ю.Д. Синтез, биологическая и фотокаталитическая активность золей диоксида церия, стабилизированных цитрат-ионом // Наносистемы: физика, химия, математика. - 2013. -Т.4, № 1. - С. 83-89.
10. Мещишен 1.Ф. Метод визначення окиснювально! модифжаци 6!лшв плазми (сироватки) кровД // Бук. мед. вюник. - 1998. - Т. 2, № 1. -
C. 156-158.
11. Levine R.L. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins / R.L. Levine, D. Garland, C.N. Oliver // Methods Enzymology.-1990. -Vol. 186. - P. 464-478.
12. Лущак В. И. Свободнорадикальное окисление белков и его связь с функциональным состоянием организма // Биохимия. - 2007. - Т. 42, №4. - C. 398409.
13. Davies K. J. A., Lin S. W. Oxidatively denatured proteins are degraded by an ATP-independent pathway in Escherichia coli. // Free Radic. Biol. Med. - 1988. - 5, N 4. - P. 225-236.
14. Dunlop R.A., Rodgers K.J., Dean R.T. Recent developments in the intracellular degradation of oxidized proteins // Free Radical Biol. Med. - 2002, 33, N 7. - P. 894-906.
15. Davies K.J., Delsignore M.E. Protein damage and degradation by oxygen radicals. III. Modification of secondary and tertiary structure // J. Biol Chem. - 1987, 262. - Р. 9908-9913.
16. Auffan M., Rose J., Orsiere T, De Meo M., Thill A., Zeyons O., Proux O., Masion A., ChaurandP., Spalla O, Botta A., Wiesner M., Bottero J.-Y. CeO2 nanoparticles induce DNA damage towards human dermal fibroblasts in vitro // Nanotoxicology. - 2009. -Vol. 3, N 2. - P. 161-171.
17. SalikHussain, Faris Al-Nsour, Annette B. Rice, Jamie Marshburn, Brenda Yingling, Zhaoxia Ji, Jeffrey I. Zink,
Nigel J. Walker, Stavros Garantziotis Cerium Dioxide Nanoparticles Induce Apoptosis and Autophagy in Human Peripheral Blood Monocytes // ACSNANO. -2012. - Vol.6, N 7. - P.5820-5829. 18. Niu J., Wang Kolattukudy K. Cerium Oxide Nanoparticles Inhibits Oxidative Stress and Nuclear Factor-B Activation in H9c2 Cardiomyocytes Exposed
to Cigarette Smoke Extract // The Journal Of Pharmacology And Experimental Therapeutics. - 2011.
- Vol.338, N 1. - P. 53-61.
19. Colon J., Herrsra L., Smith J., Protection fromradiation-induced pneumonitis using cerium oxide nanoparticles // Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine.
- 2009.- Vol. 5 . - P. 225-231.
EFFECT OF CERIUM DIOXIDE NANOPARTICLES ON OXIDATIVE MODIFICATION OF PROTEINS IN THE BLOOD DURING ITS STORAGE
Shelyuk O.V., Moroz M.M, N, Gosteva Yu.V., Sobko V.M., Nurischenko N.E., Tseysler Yu,V., Spivak N.Ya., Zholobak N.M., Martynyuk V.S.
Relevance. Currently ceria nanoparticles are seen as inorganic antioxidants capable of effectively protecting living systems from oxidative stress. On the other hand there is a certain amount of data indicating the prooxidant properties of this nanostructured material. Therefore we investigated the effect of ceria nanoparticles at a concentration of 10-3 M (in terms of cerium dioxide) on the oxidative modification of plasma proteins and proteins in erythrocytes during the storage of blood. Methods. Citrated blood albino rats was used in this study. The obtained blood was divided into three groups: first - control group, second group - a stabilizing solution (10-3M ammonium citrate), and a third group of blood - colloidal citrate-stabilized ceria solution (10-3 M in terms of CeO2). The collected blood was stored in a refrigerator at 4 ° C for 8 days. Oxidative modification of proteins were determined by spectrophotometry to quantify the content of the reaction products of aldehyde and ketone groups with 2,4-dinitrophenylhydrazine (2,4-DNPH).
Results. It was shown that ceria nanoparticle in high concentration of 10-3 M leads to enhanced oxidation ofplasma proteins and red blood cells in whole blood during its storage. The greatest prooxidant effect of this nanostructured material are observed immediately after the addition of cerium dioxide to blood. We supposed that nanostructured ceria dioxide can act as a redox buffer, which operates in an oxidizing media as an antioxidant, and in reduction media - as prooxidants. Stabilizer of colloidal state nanostructured ceria - ammonium citrate can influence on on the oxidative modification of proteins . Most likely such biological effect of ammonium citrate is due to its regulatory effect on the activity of several enzymatic antioxidant components in blood.
Key words: cerium dioxide nanoparticles, oxidative modification of proteins, blood.
ВЛИЯНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦЕРИЯ НА ОКИСЛИТЕЛЬНУЮ МОДИФИКАЦИЮ БЕЛКОВ КРОВИ В УСЛОВИЯХ ЕЕ ХРАНЕНИЯ
Шелюк А.В., Мороз М.Н., Гостева Ю.В., Собко В.М., Нурищенко НЕ, Цейслер Ю.В., Ствак М.Я., Жолобак Н.М, Мартынюк В.С.
Актуальность. В настоящее время наночастицы диоксида церия рассматривают как неорганический антиоксидант, способный эффективно защищать живые системы от окислительного стресса. С другой стороны существует определенный массив данных по прооксидантным свойств этого наноструктурированного материала. В связи с этим исследовано влияние наночастиц диоксида церия в концентрации 10-3 М (в пересчете на диоксид церия) на показатели окислительной модификации белков плазмы крови и эритроцарних белков в процессе хранения крови. Методы. Исследования проводили на цитратной крови белых беспородных крыс. Полученная кровь была разделена на три группы: первая - контрольная, вторая группа в которую добавляли стабилизирующий раствор (цитрат аммония 10-3 М), а также третья группа крови с коллоидным раствором диоксида церия (10-3 М в конечной концентрации в пересчете на СеО2), стабилизированным цитратом аммония. Собранную и разделенную на группы кровь хранили в холодильнике при 4° С в течение 8 суток. Окислительное модификацию белков определяли спектрофотометрическим методом по количественному содержанию продуктов реакции альдегидных и кетоновых групп с 2,4-динитрофенилгидразином.
Результаты. Показано, что наночастицы диоксида церия в достаточно высокой концентрации 10-3 М вызывают усиление окисления белков плазмы и эритроцитов в цельной крови в процессе ее хранения. Наибольшие эффекты прооксидантного действия этго наноструктурированного матерриала наблюдаются сразу после добавления диоксида церия. Сделано предположение, что наноструктурированный диоксид церия может выступать в качестве окислительно-восстановительного буфера, который в окислительной среде работает как антиоксидант, а в восстановительной среде - как прооксидант. Определенную биологическую активность демонстрирует стабилизатор коллоидного состояния наноструктурированного диоксида церия - цитират аммония. Вероятно, что биологическое действие связано с регуляторным воздействием этого вещества на активность отдельных ферментативных звеньев антиоксидантной системы крови.
Ключевые слова: наночастицы диоксида церия, окислительная модификация белков, кровь.
