Вплив наночастинок на основі ортованадатів рідкісноземельних елементів та оксиду церію на біоенергетичні процеси в мітохондріях гепатоцитів
Ключові слова:
редоксактивні наночастинки, мітохондріальний потенціал, мітохондріальне дихання
Анотація
Досліджено особливості впливу новосинтезованих наночастинок (НЧ) на основі рідкісноземельних елементів, а саме ортованадатів та оксиду церію, з різними геометричними параметрами на мітохондріальний потенціал (ΔΨm) та процеси дихання та окисного фосфорилювання печінки. Зниження ΔΨm під впливом НЧ ортованадатів та СеО2 (1-2 нм), а також рівня АТФ в ізольованих мітохондріях свідчить про те, що енергетичні процеси в мітохондріях є мішенню при дії НЧ. Найбільший пригнічуючий ефект демонстрували екстрамалі сферичні (ортованадатні та СеО2 розміром 1-2 нм) частинки, і тільки СеО2 із розміром 8-10 нм не виявив негативного впливу на всі досліджені показники.Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Bouzigues C. Biological applications of rare-earth based nanoparticles / C. Bouzigues, Th. Gacoin, A. Alexandrou // ACS Nano. – 2011. – V. 5 (11). – P. 8488-8505.
2. Характеристики золей nReVO4:Eu3+ (Re = La, Gd, Y, Sm) с наночастицами разной формы и размеров. В.К. Клочков, А.В. Григорова, О.О. Седых, [и др.] // ЖПС. – 2012. – 79(5). – С. 738-742. /Harakteristiki zolej nReVO4:Eu3+ (Re = La, Gd, Y, Sm) s nanochasticami raznoj formy i razmerov. V.K. Klochkov, A.V. Grigorova, O.O. Sedyh, [i dr.] // ZhPS. – 2012. – 79 (5). – S. 738-742.
3. The influence of agglomeration of nanoparticles on their superoxide dismutase-mimetic activity / V.K. Klochkov, A.V. Grigorova, O.O. Sedyh, Y.V. Malyukin // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2012. - V. 409 – P. 176-182.
4. Multifunctional rare-Earth vanadate nanoparticles: luminescent labels, oxidant sensors, and MRI contrast agents / M. Abdesselem, M. Schoeffel, I. Maurin, [et al] // ASC Nano. – 2014. – V. 8 (11). – P. 11126-37.
5. Single europium-doped nanoparticles measure temporal pattern of reactive oxigen spesies production inside cells / D. Casanova, C. Bouzigues, T. Nguyen, [et al] // Nat Nanotechnol. – 2009. – V. 4. – P. 581-585.
6. Cerium and yttrium oxide nanoparticles are neuroprotective / D. Schubert, R. Dargusch, J. Raitano, S.W. Chan // Biochem Biophys Res Commun. – 2006. – V. 342 (1). – P. 86-91.
7. Cerium dioxide nanoparticles induce apoptosis and autophagy in human pripherial blood monocytes / S. Hussain, F. Al-Nsour, A. Rice, [et al] // ASC Nano. - 2012. – V. 6 (7). – P. 5820-5829.
8. Cytotoxic effects of hydroxylated fullerenes on isolated rat hepatocytes via mitochondrial dysfunction / Y. Nakagawa, T. Suzuki, H. Ishii, [et al] // Arch Toxicol. – 2011. – V. 85. – P. 1429-1440.
9. Lanthanide phosphate nanorods as inorganic fluorescent labels in cell biology research / P. Ranjan, Bh. Resham, P. Sujata, [et al] // Clinical chemistry. – 2007. – V. 53(11) – P. 2029-2031.
10. Mitochondrial potential (ΔΨm) changes in single rat hepatocytes: The effect of orthovanadate nanoparticles doped with rare-earth elements / N.S. Kavok, K.A. Averchenko, V.K. Klochkov, [et al] // European Physical Journal: E Soft Matter and Biological Physics. – 2014. – V. 37 (12). – P. 127.
11. The energy-state of the hepatocytes of satiated rats, isolated with the use of EDTA and vibrationy / A.Yu. Petrenko, V.P. Grishuk, A.N. Sukach, [et al] // Biochemistry (Moscow). – 1989. – V. – 54 (12). – P. 1952-1955.
12. Interaction of Ca2+ with endoplasmatic reticulum of rat liver: a standart procedure for the isolation of microsomes / S. A. Kamatch, K. A. Narayan // Anal. Biochem. – 1972. – V. – 48 (1). – P. 53 – 61.
13. Возрастные перестройки структурно-функционального состояния мембранных редокс-систем: автореф. дис. на соискание научн. степени докт. биол. наук: спец. 03.00.02 «Биофизика» / В. В. Лемешко. – Минск, 1983. – 36 с. / Vozrastnye perestrojki strukturno-funkcional'nogo sostojanija membrannyh redoks-sistem: avtoref. dis. na soiskanie nauchn. stepeni dokt. biol. nauk: spec. 03.00.02 «Biofizika» / V. V. Lemeshko. – Minsk, 1983. – 36 s.
14. Хемилюминесцентная диагностика свободнорадикальных процессов в абиотической системе и в клетках печени в присутствии наночастиц на основе редкоземельных элементов nReVO4:Eu3+ (Re = Gd, Y, La) и СеО2 / Е.А. Аверченко, Н.С. Кавок, В.К. Клочков, Ю.В. Малюкин // Журнал прикладной спектроскопии. – 2014. Вып. – 81 (5). – С. 754-760. / Hemiljuminescentnaja diagnostika svobodnoradikal'nyh processov v abioticheskoj sisteme i v kletkah pecheni v prisutstvii nanochastic na osnove redkozemel'nyh jelementov nReVO4:Eu3+ (Re = Gd, Y, La) i CeO2 / E.A. Averchenko, N.S.Kavok, V.K. Klochkov, Ju.V. Maljukin // Zhurnal prikladnoj spektroskopii. – 2014. Vyp. – 81(5). – S. 754-760.
15. Скулачев В.П. Аккумуляция энергии в клетке / В. П. Скулачев. – М.: Наука, 1969. – 440 с. / Skulachev V. P. Akkumuljacija jenergii v kletke / V. P. Skulachev. – M.: Nauka, 1969. – 440 s.
16. Lamprecht W., Trautschold I. / Methods of enzymatic analysis // W. Lamprecht, I. Trautschold - New York: Acad. Press., 1965. – P. 543-551.
17. Методы биохимических исследований / [под ред. М.И. Прохоровой]. – Л.: ЛГУ, 1982. – 272 с. / Metody biohimicheskih issledovanij / [pod red. M.I. Prohorovoj]. – L.: LGU, 1982. – 272 s.
18. A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation of Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye Binding / M.M. Bradford // Analytical Biochemistry – 1976. – V. 72. – P. 248-254.
19. Aluminium oxide nanoparticles induce mitochondrial-mediated oxidative stress and alter the expression of antioxidant enzymes in human mesenchymal stem cells / A.A. Alshatwi, P.V. Subbarayan, E. Ramesh, [et al] // Food Addit. Contam. Part A: Chem. Anal. Control. Expo. Risk Assess. – 2013. – V. 30 (1). – P. 1–10.
20. Действие аналогов фосфата – арсената и ванадата – на мембранный потенциал митохондрий / Е.А. Либерман, О.Л. Мякотина, Л.М. Цофина // Биологические мембраны. – 1987. – Вып. 4 (11). – С. 1216-1220. / Dejstvie analogov fosfata – arsenata i vanadata – na membrannyj potencial mitohondrij / E. A. Liberman, O. L. Mjakotina, L. M. Cofina // Biologicheskie membrany. – 1987. – Vyp. 4(11). – S. 1216-1220.
21. The chemistry and biochemistry of vanadium and the biological activiyies exerted by vanadium compounds / D.C. Crans, J.J. smee, E. Gaidamauskas, L. Yang // Chem. Reviews – 2004. – V. – 104 (2). – P. 849-902.
22. Interaction of vanadate with respiratory chain of rat liver and wheat seedling mitochondria / J.Z. Byczkowski, L. Zychlinski, J. Tluczkiewicz // Int. J. Biochem. – 1979. – V. 10. – P. 1007-1011.
2. Характеристики золей nReVO4:Eu3+ (Re = La, Gd, Y, Sm) с наночастицами разной формы и размеров. В.К. Клочков, А.В. Григорова, О.О. Седых, [и др.] // ЖПС. – 2012. – 79(5). – С. 738-742. /Harakteristiki zolej nReVO4:Eu3+ (Re = La, Gd, Y, Sm) s nanochasticami raznoj formy i razmerov. V.K. Klochkov, A.V. Grigorova, O.O. Sedyh, [i dr.] // ZhPS. – 2012. – 79 (5). – S. 738-742.
3. The influence of agglomeration of nanoparticles on their superoxide dismutase-mimetic activity / V.K. Klochkov, A.V. Grigorova, O.O. Sedyh, Y.V. Malyukin // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2012. - V. 409 – P. 176-182.
4. Multifunctional rare-Earth vanadate nanoparticles: luminescent labels, oxidant sensors, and MRI contrast agents / M. Abdesselem, M. Schoeffel, I. Maurin, [et al] // ASC Nano. – 2014. – V. 8 (11). – P. 11126-37.
5. Single europium-doped nanoparticles measure temporal pattern of reactive oxigen spesies production inside cells / D. Casanova, C. Bouzigues, T. Nguyen, [et al] // Nat Nanotechnol. – 2009. – V. 4. – P. 581-585.
6. Cerium and yttrium oxide nanoparticles are neuroprotective / D. Schubert, R. Dargusch, J. Raitano, S.W. Chan // Biochem Biophys Res Commun. – 2006. – V. 342 (1). – P. 86-91.
7. Cerium dioxide nanoparticles induce apoptosis and autophagy in human pripherial blood monocytes / S. Hussain, F. Al-Nsour, A. Rice, [et al] // ASC Nano. - 2012. – V. 6 (7). – P. 5820-5829.
8. Cytotoxic effects of hydroxylated fullerenes on isolated rat hepatocytes via mitochondrial dysfunction / Y. Nakagawa, T. Suzuki, H. Ishii, [et al] // Arch Toxicol. – 2011. – V. 85. – P. 1429-1440.
9. Lanthanide phosphate nanorods as inorganic fluorescent labels in cell biology research / P. Ranjan, Bh. Resham, P. Sujata, [et al] // Clinical chemistry. – 2007. – V. 53(11) – P. 2029-2031.
10. Mitochondrial potential (ΔΨm) changes in single rat hepatocytes: The effect of orthovanadate nanoparticles doped with rare-earth elements / N.S. Kavok, K.A. Averchenko, V.K. Klochkov, [et al] // European Physical Journal: E Soft Matter and Biological Physics. – 2014. – V. 37 (12). – P. 127.
11. The energy-state of the hepatocytes of satiated rats, isolated with the use of EDTA and vibrationy / A.Yu. Petrenko, V.P. Grishuk, A.N. Sukach, [et al] // Biochemistry (Moscow). – 1989. – V. – 54 (12). – P. 1952-1955.
12. Interaction of Ca2+ with endoplasmatic reticulum of rat liver: a standart procedure for the isolation of microsomes / S. A. Kamatch, K. A. Narayan // Anal. Biochem. – 1972. – V. – 48 (1). – P. 53 – 61.
13. Возрастные перестройки структурно-функционального состояния мембранных редокс-систем: автореф. дис. на соискание научн. степени докт. биол. наук: спец. 03.00.02 «Биофизика» / В. В. Лемешко. – Минск, 1983. – 36 с. / Vozrastnye perestrojki strukturno-funkcional'nogo sostojanija membrannyh redoks-sistem: avtoref. dis. na soiskanie nauchn. stepeni dokt. biol. nauk: spec. 03.00.02 «Biofizika» / V. V. Lemeshko. – Minsk, 1983. – 36 s.
14. Хемилюминесцентная диагностика свободнорадикальных процессов в абиотической системе и в клетках печени в присутствии наночастиц на основе редкоземельных элементов nReVO4:Eu3+ (Re = Gd, Y, La) и СеО2 / Е.А. Аверченко, Н.С. Кавок, В.К. Клочков, Ю.В. Малюкин // Журнал прикладной спектроскопии. – 2014. Вып. – 81 (5). – С. 754-760. / Hemiljuminescentnaja diagnostika svobodnoradikal'nyh processov v abioticheskoj sisteme i v kletkah pecheni v prisutstvii nanochastic na osnove redkozemel'nyh jelementov nReVO4:Eu3+ (Re = Gd, Y, La) i CeO2 / E.A. Averchenko, N.S.Kavok, V.K. Klochkov, Ju.V. Maljukin // Zhurnal prikladnoj spektroskopii. – 2014. Vyp. – 81(5). – S. 754-760.
15. Скулачев В.П. Аккумуляция энергии в клетке / В. П. Скулачев. – М.: Наука, 1969. – 440 с. / Skulachev V. P. Akkumuljacija jenergii v kletke / V. P. Skulachev. – M.: Nauka, 1969. – 440 s.
16. Lamprecht W., Trautschold I. / Methods of enzymatic analysis // W. Lamprecht, I. Trautschold - New York: Acad. Press., 1965. – P. 543-551.
17. Методы биохимических исследований / [под ред. М.И. Прохоровой]. – Л.: ЛГУ, 1982. – 272 с. / Metody biohimicheskih issledovanij / [pod red. M.I. Prohorovoj]. – L.: LGU, 1982. – 272 s.
18. A Rapid and Sensitive Method for the Quantitation of Microgram Quantities of Protein Utilizing the Principle of Protein-Dye Binding / M.M. Bradford // Analytical Biochemistry – 1976. – V. 72. – P. 248-254.
19. Aluminium oxide nanoparticles induce mitochondrial-mediated oxidative stress and alter the expression of antioxidant enzymes in human mesenchymal stem cells / A.A. Alshatwi, P.V. Subbarayan, E. Ramesh, [et al] // Food Addit. Contam. Part A: Chem. Anal. Control. Expo. Risk Assess. – 2013. – V. 30 (1). – P. 1–10.
20. Действие аналогов фосфата – арсената и ванадата – на мембранный потенциал митохондрий / Е.А. Либерман, О.Л. Мякотина, Л.М. Цофина // Биологические мембраны. – 1987. – Вып. 4 (11). – С. 1216-1220. / Dejstvie analogov fosfata – arsenata i vanadata – na membrannyj potencial mitohondrij / E. A. Liberman, O. L. Mjakotina, L. M. Cofina // Biologicheskie membrany. – 1987. – Vyp. 4(11). – S. 1216-1220.
21. The chemistry and biochemistry of vanadium and the biological activiyies exerted by vanadium compounds / D.C. Crans, J.J. smee, E. Gaidamauskas, L. Yang // Chem. Reviews – 2004. – V. – 104 (2). – P. 849-902.
22. Interaction of vanadate with respiratory chain of rat liver and wheat seedling mitochondria / J.Z. Byczkowski, L. Zychlinski, J. Tluczkiewicz // Int. J. Biochem. – 1979. – V. 10. – P. 1007-1011.
Цитовано
Як цитувати
Аверченко, Е. А., Кавок, Н. С., Никитченко, Ю. В., Клочков, В. К., Малюкина, М. Ю., Климов, С. А., Ткачева, Е. Н., & Ефимова, С. Л. (1). Вплив наночастинок на основі ортованадатів рідкісноземельних елементів та оксиду церію на біоенергетичні процеси в мітохондріях гепатоцитів. Біофізичний вісник, 1(33), 60-67. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/4339
Розділ
Біофізика клітини
Авторське право (c) 2015 Е. А. Аверченко, Н. С. Кавок, Ю. В. Никитченко, В. К. Клочков, М. Ю. Малюкина, С. А. Климов, Е. Н. Ткачева, С. Л. Ефимова
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
