The effect of the repetitive pulsed microwaves on functional activityof isolated mitochondria of mice liver.
The effects of pulse-periodic microwave radiation with a pulse repetition frequency in the range of 8-22 per second and intensity of exposure from 70 to 1500 W/cm2 per pulse on the functional activity of isolated liver mitochondria of mice were investigated. The rate of oxygen consumption in different metabolic states of mitochondria by Chance was used as a criterion for evaluating. The degree of conjugation of oxidation and phosphorylation was determined by the ratio of oxygen consumption rate in the phosphorylated and unphosphorylated states. It is shown that after irradiation changed the intensity of respiration on exogenous substrate and with the addition of ADP in the direction of decreasing and increasing (in most cases). The degree of conjugation of oxidation and phosphorylation either remained unchanged or decreased after irradiation by microwave pulses of lower intensities and the pulse repetition frequency from the used. One reason for the increase in oxygen consumption by mitochondria in constant or reduced conjugation of respiration and phosphorylation states could be the utilization of absorbed oxygen for the production of reactive oxygen species by the complexes of the respiratory chain. Reduction of mitochondrial respiration could be caused by the opening in the inner mitochondrial membrane pores nonspecific permeability by the high concentrations of oxidants. That event leads to metabolism of adenine nucleotides and decreasing of the ATP production and oxygen consumption. In the case when the generation rate ROS exceed their recycling, the products of oxidative modification can inhibit components of the antioxidant system and lead to changes in the respiratory chain. It can be assumed the existence of the dual action of reactive oxygen species on the functioning of the respiratory chain because the effect of pulse-periodic microwave radiation on the functional state of mitochondria is a complex dependence on the intensity and frequency of repetition. On the one hand, 2O is produced in the process of electron transfer in the respiratory chain and ATP synthesis, on the other hand, its highest level in mitochondria breaks electron transport and oxidative phosphorylation.
Keywords
mitochondria of mice liver,
repetitive pulsed microwaves,
дыхание митохондрий печени,
импульсно-периодическое микроволновое излучениеAuthors
| Knyazeva Irecle R. | Siberian State Medical University, Tomsk | kir@rubl.tomsk.ru |
| Ivanov Vladimir V. | Siberian State Medical University, Tomsk | iseivv@mail.ru |
| Zharkova Lubov P. | National Research Tomsk State University | Zharkova_Lubov@mail.ru |
| Kutenkov Oleg P. | Institute of High-Current Electronics of Siberian Division of Russian Academy of Sciences, Tomsk | Kutenkov@lfe.hcei.tsc.ru |
| Rostov Vladislav V. | Institute of High-Current Electronics of Siberian Division of Russian Academy of Sciences, Tomsk | rostov@lfe.hcei.tsc.ru |
| Bolshakov Michael A. | National Research Tomsk State University | mbol@ngs.ru |
Всего: 6
References
Gunter T.E., Yule D.I., Gunter K.K. et al. Calcium and mitochondria // FEBS Letters. 2004. Vol. 567. P. 96-102.
Zhang Y., Marcillat O., Giulivi C. et al. The oxidative inactivation of mitochondrial electron transport components and ATPase // Journal of Biological Chemistry. 1990. Vol. 265. Р. 16330-16336.
Bota D.A., Davies K.J. Lon protease preferentially degrades oxidized mitochondrial aconitase by an ATP-stimulated mechanism // Nature Cell Biology. 2002. Vol. 4(9). P. 674-80.
Андреев А.Ю., Кушнарева Ю.Е., Старков А.А. Метаболизм активных форм кислорода в митохондриях // Биохимия. 2005. Т. 70, вып. 2. С. 246-264.
Halestrap A.P., Brenner C. The adenine nucleotide translocase: a central component of the mitochondrial permeability transition pore and key player in cell death // Current Medicinal Chemistry. 2003 Vol. 10(16). Р. 1507-1525.
Grivennikova K.G., Vinogradov A.D. Generation of superoxide by the mitochondrial Complex I // Biochimica et Biophysica Acta. 2006. Vol. 1757. P. 553-561.
Turrens J.F. Mitochondrial formation of reactive oxygen species // The Journal of Physiology. 2003. Vol. 552. P. 335-344.
Nicholls D.G., Budd S.L. Mitochondria and neuronal survival // Physiol. Rev. 2000. Vol. 80(1). Р. 15-60.
Kushnareva Y., Murphy A.N., Andreyev A. Complex I-mediated reactive oxygen species generation: modulation by cytochrome c and NAD(P)+ oxidation-reduction state // Biochemistry Journal. 2002. Vol. 368. Р. 545-553.
Genova M.L., Ventura B., Guilano G. et al. The site of production of superoxide radical in mitochondrial Complex I is not bound to ubisemiquinone but presumably iron-sulfur cluster // FEBS Letters. 2001. Vol. 505, № 2. Р. 364-368.
Liu S.S. Generating, Partitioning, Targeting and Functioning of Superoxide in Mitochondria // Bioscience reports. 1997. Vol. 17. P. 259-272.
Turrens J.F. Superoxide Production by the Mitochondrial Respiratory Chain // Bioscience reports. 1997. Vol. 17. Р. 3-8.
Гривенникова В.Г., Виноградов А.Д. Митохондриальный Комплекс I // Успехи биологической химии. 2003. Т. 43. С. 19-58.
Boveris А., Chance В. The mitochondrial generation of hydrogen peroxide. General properties and effect of hyperbaric oxygen // Biochemistry Journal. 1973. Vol. 134. Р. 707-716.
Short K.R., Drew B., Leeuwenburgh C. Mitochondrial ATP measurements // American Journal of Physiology. Regulatory Integrative Comp Physiology. 287. 2004. Р. 243-246.
Szewczyk A., Wojtczak L. Mitochondria as a pharmacological target // Pharmacology review. 2002. Vol. 54. P. 101-127.
Лемешко В.В., Миронова Н.Г. Обратимая криоактивация неспецифической белковой поры как один из возможных механизмов криоразобщения и репарации системы окислительного фосфорилирования митохондрий // Проблемы криобиологии. 1993. № 3. С. 14-20.
Chance B., Williams G.R. Respiratory enzymes in oxidative phosphorylation. I. Kinetics of oxygen, utilization // Journal of Biological Chemistry. 1955. Vol. 217. P. 383-393.
Жаркова Л.П., Мамонова Н.В., Князева И.Р. и др. Регенерация нейрогенных изъязвлений слизистой желудка после облучения импульсно-периодическим микроволновым излучением // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 2. С. 112-122.
Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analytical Biochemistry. 1976. Vol. 7, № 1. P. 248-254.
Jonson D., Lardy H. Isolation of liver or kidney mitochondria // Methods in Enzymology. N. Y. : Acad. Press, 1969. Р. 94-96.
Euroguide on the accommodation and care of animals used for experimental and other scientific purposes. (Based on the revised Appendix A of the European Convention ETS 123.) FELASA: Federation of European Laboratory Animal Science Associations. London, 2007. 17 с.
Изюмов Д.С., Домнина Л.В., Непряхина О.К. и др. Митохондрии как источники активных форм кислорода при окислительном стрессе. Исследование с помощью новых митохондриально-направленных антиоксидантов на основе «ионов Скулачева» // Биохимия. 2010. Т. 75. С. 149-157.
Князева И.Р., Большаков М.А., Жаркова Л.П., Ростов В.В. Анализ показателей окислительной модификации липидов и белков после воздействия наносекундного импульсно-периодического микроволнового излучения // Труды 8-го Международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. СПб., 2009. С. 395-398.
Князева И.Р., Медведев М.А. Жаркова Л.П. и др. Воздействие импульсно-периодическим микроволновым и рентгеновским излучениями на эритроциты человека // Бюллетень сибирской медицины. 2009. № 1. С. 24-29.
Жаркова Л.П., Афанасьев К.В., Большаков М.А. и др. Оценка влияния импульсно-периодического рентгеновского и микроволнового излучений на биологические структуры с помощью измерения импедансных характеристик // Вестник Томского государственного университета. 2008. № 312. С. 180-183.
Булдаков М.А., Литвяков Н.В., Чердынцева Н.В. и др. Импульсно-периодические СВЧ и рентгеновское излучения: влияние на клетки костного мозга и селезенки // Вестник Томского государственного университета. Приложение: Материалы конференции «Механизмы индивидуальной адаптации». 2006. № 21. С. 23-24.
Литвяков Н.В., Ростов В.В., Булдаков М.А. и др. Ингибирование пролиферации опухолевых клеток импульсно-периодическим рентгеновским излучением // Сибирский онкологический журнал. 2006. № 1 (17). С. 24-31.
Bolshakov M.A., Knyazeva I.R., Rostov V.V. et al. Initiation of free-radical oxidation in albino mice by exposure to pulse periodic microwaves and x-rays // Biophysics. 2005. Vol. 50. Suppl. 1. P. 104-109.
Коровин М.С. Изменение некоторых биохимических показателей крови белых крыс после кратковременного воздействия импульсно-периодического микроволнового и рентгеновского излучений // Ежегодник Российского национального комитета по защите от неионизирующих излучений / под ред. Е.П. Бичелдей. М. : АЛЛАНА, 2004. С. 242-248.
Большаков М.А., Коровин М.С., Гриднева В.И. и др. Оценка некоторых показателей метаболической функции печени крыс после воздействия импульсно-периодического рентгеновского или микроволнового излучений // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2005. № 3. С. 70-74.
