The activity of antioxidant enzymes of liver mitochondriaof mice after exposure to nanosecond repetitive pulsed microwave | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Biologiya - Tomsk State University Journal of Biology. 2012. № 3 (19).

The activity of antioxidant enzymes of liver mitochondriaof mice after exposure to nanosecond repetitive pulsed microwave

The effect of nanosecond pulse-periodic microwave and X-rays on the livermitochondria of mice was investigated. As impact indicators used an optical densityof the suspension of mitochondria, showing the volumetric characteristics of theseorganelles. It was revealed that after irradiation a volume of mitochondria in suspensionmay vary. Effect depended on the pulse repetition frequency, the intensity or dose ofexposure, the nature of the factor, as well as the absence or presence of calcium ionsin the incubation medium. It could be seen as reducing the volume of mitochondria(in most cases) so their swelling after the exposure. The reasons for the decline ofvolume of mitochondria could be breaks in the inner membrane of mitochondria. Thatbreaks provided not compensated exit of ions from the matrix, which initiated the wateroutflow from the mitochondria. Swelling may be due to input cations (primarily ions K+,Ca2+) through nonspecific pores in conformity with the electric field gradient. Cationsaccumulate in the matrix with the simultaneous accumulation of phosphate anion. As aresult of this ions accumulation the osmotic pressure within mitochondria increases andit leads to the entrance of water into the mitochondria and swelling. This may be causedby the modulating influence of pulse-periodic microwave and X-rays on the sensitivityof nonspecific permeability of mitochondria inner membrane to calcium ions.

Download file

Counter downloads: 263

Keywords

nanosecond repetitive pulsed microwave, mitochondria, antioxidant enzymes, митохондрии, наносекундное импульсно-периодическое микроволновое излучение, ферменты антиоксидантной защиты

Authors

Name	Organization	E-mail
Bolshakov Michail A.	National Research Tomsk State University; Institute of High-Current Electronics of Siberian Divisionof the Russian Academy of Sciences, Tomsk	mbol@ngs.ru
Zharkova Lubov P.	National Research Tomsk State University; Institute of High-Current Electronics of Siberian Divisionof the Russian Academy of Sciences, Tomsk	Zharkova_Lubov@mail.ru
Ivanov Vladimir V.	Siberian State Medical University; Cancer Research Institute TSC SB RAMS, Tomsk	iseivv@mail.ru
Knyazeva Irekle R.	Siberian State Medical University; Institute of High-Current Electronics of Siberian Divisionof the Russian Academy of Sciences, Tomsk	kereya21@mail.ru
Kereya Anna V.	National Research Tomsk State University	kir@rubl.tomsk.ru
Kutenkov Oleg P.	Institute of High-Current Electronics of Siberian Divisionof the Russian Academy of Sciences, Tomsk	Kutenkov@lfe.hcei.tsc.ru
Rostov Vladislav V.	Institute of High-Current Electronics of Siberian Divisionof the Russian Academy of Sciences, Tomsk; National Research Tomsk State University	rostov@lfe.hcei.tsc.ru

Всего: 7

References

Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 12. С. 13-19.

Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика. Ионизирующие излучения. М. : Физматлит, 2004. 442 с.

Скулачев В.П. Явления запрограммированной смерти. Митохондрии, клетки и органы: роль активных форм кислорода // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7, № 6. С. 4-10.

Rostov V.V., Bolshakov M.A., Buldakov M.A. et al. Suppression of division of tumor cells exposured to nanosecond powerful microwave or X-ray pulse trains // Published in Proc. Of 2-nd European Pulsed Power Simposium, DESY. Hamburg, Germany, 2004. P. 62-66.

Pakhomov A.G., Mathur S.P., Doile J. et al. Comparative effects of extremely high power microwave pulses and a brief CW irradiation on pacemaker function in isolated frog heart slices // Bioelectromagnetics. 2000. Vol. 21(4). P. 245-254.

Adey W.R. Tissue interaction with nonionising electomagnetic fields // Phys. Rev. 1981. Vol. 61(2). P. 435-514.

Большаков М.А., Князева И.Р., Линдт Т.А., Евдокимов Е.В. Воздействие импульсномодулированного низкими частотами ЭМИ 460 МГц на эмбрионы дрозофил // Ради- ационная биология. Радиоэкология. 2001. T. 41(4). C. 399-402.

Grigoriev Yu.G. The roul of modulation in the development of EMF somatic effects.In: Electromagnetic fields: biological effects and hygienic standartisation / Eds. by M.H. Repacholi, N.B. Rubtsova, A.M. Muc. Geneva : World Health Organization, 1999. P. 31-43.

Буренков М.С., Буренкова Л.А., Коротков Ю.С. и др. Влияние микроволн 1-4 ГГц на развитие клеща Hyalomma asiaticum // Радиационная биология. Радиоэкология. 1996. Т. 36(5). С. 681-685.

Seaman R.L., Wachtel H. Slow and rapid responses to CW and pulsed microwave radiation by individual Aplisia pacemakers // J. Microwave Power. 1978. Vol. 13. P. 77-86.

Вolshakov M.A., Alekseev S.I. Bursting responses of Lymnaea neurons to microwave radiation // Bioelectromagnetics. 1992. Vol. 13(2). P. 119-129.

Frey A.H. Human auditory system response to modulated electromagnetic energy // Journal Appl. physiol. 1962. Vol. 17. P. 689-692.

Lin J.C. The microwave auditory phenomenon // Proc. IEEE. 1980. Vol. 68(1). P. 67-73.

Fernandez-ChecaJ.C., Kaplowitz N. Hepatic mitochondrial glutathione: transport and role in disease and toxicity // Toxicology and Applied Pharmacology. 2005. Vol. 204. (3). P. 263-273.

Chiarugi A. "Simple but not simpler": toward a unified picture of energy requirements in cell death // FASEB Journal. 2005. Vol. 19 (13). P. 1783-1788.

MacMillan-Crow L.A., Crow J.P. Does more MnSOD mean more hydrogen peroxide? // Anticancer Agents Med. Chemistry. 2011. Vol. 11 (2). P. 178-180.

Pérez-Vázquez V., Ramírez J., Aguilera-Aguirre L. et al. Effect of Ca2+ and Mg2+ on the Mnsuperoxide dismutase from rat liver and heart mitochondria // Amino Acids. 2002. Vol. 22, № 4. P. 405-416.

Fridovich I. Oxigen toxicity: a radical explanation // Journal of Experimental Biology. 1998. Vol. 201. P. 1203-1209.

Okado-Matsumoto A., Fridovich I. Subcellular distribution of superoxide dismutases (SOD) in rat liver: Cu,Zn-SOD in mitochondria // Journal of Biological Chemistry. 2001. Vol. 276, № 42. P. 38388-38393.

Iñarrea P., Moini H., Han D. et al. Mitochondrial respiratory chain and thioredoxin reductase regulate intermembrane Cu,Zn-superoxide dismutase activity: implications for mitochondrial energy metabolism and apoptosis // Biochemical Journal. 2007. Vol. 405, № 1. P. 173-179.

MacMillan-Crow L.A., Crow J.P., Thompson J.A. Peroxynitrite-mediated inactivation of manganese superoxide dismutase involves nitration and oxidation of critical tyrosine residues // Biochemistry. 1998. Vol. 37 (6). P. 1613-1622.

Cadenas E. Mitochondrial free radical production and cell signaling // Molecular Aspects of medicine. 2004. Vol. 25, № 1-2. P. 17-26.

Cadenas E., Packer L. Handbook of Antioxidants (Oxidative Stress and Disease). 2nd ed. 2007. Р. 602.

Князева И.Р., Большаков М.А., Жаркова Л.П. и др. Исследование окислительных процессов в тканях белых мышей после кратковременного воздействия импульсно-периодических микроволновых и рентгеновских излучений // Материалы Научной конференции с международным участием «Нейро-гуморальные механизмы регуляции органов пищеварительной системы в норме и при патологии», посвящ. 100-летию со дня рождения проф. Е.Ф. Ларина. Томск, 2007. С. 89-94.

Вартанян Л.С., Гуревич С.М., Козаченко А.И. и др. Системный ответ антиоксидантных ферментов на окислительный стресс, вызванный облучением в малых дозах // Радиационная биология, радиоэкология. 2000. Т. 40, № 3. С. 285-291.

Smith I.K., Vierheller T.L., Thorne C.A. Assay of glutathione reductase in crude tissue homogenates using 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) // Anal. Biochemistry. 1988. Vol. 175, № 2. P. 408-413.

Beauchamp C., Fridovich I. Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels // Anal. Biochemistry. 1971. Vol. 44. P. 276-287.

Little C., O'Brien P.J. An intracellular GSH-peroxidase with a lipid peroxide substrate // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1968. Vol. 31. P. 145-150.

Klimov A.I., Kovalchuk O.V., Rostov V.V. et al. Measurement of Parameters of X-Band High-Power Microwave Superradiative Pulses // IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. Vol. 36, № 6. Р. 1-4.

Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analyt. Biochemistry. 1976. Vol. 7, № 1, 2. P. 248-254.

Jonson D., Lardy H. Isolation of liver or kidney mitochondria // Methods in Enzymology. 1969. Vol. 10. Р. 94-96.

Каркищенко Н.Н. Лабораторные животные. М., 2003. 220 с.

Euroguide on the accommodation and care of animals used for experimental and other scientific purposes. FELASA, 2007. 17 с.

Князева И.Р., Иванов В.В., Жаркова Л.П. и др. Влияние импульсно-периодического микроволнового излучения на функциональную активность изолированных митохондрий печени мышей // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 4 (16). С. 125-135.

Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Глутатион митохондрий // Биохимия. 2007. Т. 72. № 7. C. 856-859.

Жаркова Л.П., Иванов В.В., Князева И.Р. и др. Изменение объема митохондрий печени мышей после воздействия наносекундных импульсно-периодических микроволнового и рентгеновского излучений // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 3 (15). С. 161-171.

Cadenas E., Davies K.J. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress, and aging // Free Radic. Biol. Med. 2000. Vol. 29. P. 222-230.

Raha S., Robinson B.H. Mitochondria, oxygen free radicals, disease and ageing // Trends of Biochemistry Science. 2000. Vol. 25. P. 502-508.

Brookes P.S., Yoon Y., Robotham J.L. et al. Calcium, ATP, and ROS; a mitochondrial love-hate triangle // American Journal of Physiology. Cell Physiology. 2004. Vol. 287. P. 817-833.

Beyer R.E. An analysis of the role of coenzyme Q in free radical generation and as an antioxidant // Biochemistry and Cell Biology. 1992. Vol. 70. P. 390-403.

Болдырев А.А. Роль активных форм кислорода в жизнедеятельности нейрона // Успехи физиологических наук. 2003. Т. 34, № 3. С. 21-34.

Szewczyk A., Wojtczak L. Mitochondria as a pharmacological target // Pharmacology review, 2002. Vol. 54. P. 101-127.

Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М. : Слово, 2006. 556 с.

Андреев А.Ю., Кушнарева Е.Ю., Старков А.А. Метаболизм активных форм кислорода в митохондриях // Биохимия. 2005. Т. 70, № 2. С. 246-264.

Большаков М.А., Бугаев С.П., Гончарик А.О. и др. Воздействие мощного микроволнового излучения наносекундной длительности на некоторые биологические объекты // Доклады Академии наук. 2000. Т. 371, № 5. С. 691-695.

Жаркова Л.П., Князева И.Р., Иванов В.В. и др. Влияние импульсно-периодического рентгеновского и микроволнового излучений на уровень перекисей в изолированных гепатоцитах // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 333. С. 161-163.

Bol'shakov 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.