About activation mechanism of sod activity in action of laser and light-emitting diode irradiation of cells and tissues of human and animals

Ю. A. Владимиров M.V.Lomonosov Moscow State University
Т. В. Жидкова M.V.Lomonosov Moscow State University
Е. В. Проскурнина M.V.Lomonosov Moscow State University
Д. Ю. Измайлов M.V.Lomonosov Moscow State University

Keywords: SOD, photoreactivation, chemicoluminescence, laser irradiation, light-emitting diode irradiation

Abstract

Increase of activity of protective enzyme of superoxide dismutase (SOD) is one of the most important effects of action of laser and light-emitting diode irradiation on cells, tissues and the whole organism of human and animals. We carried out the study of influence of pH, hydrogen peroxide and irradiation on activity of SOD with application of three methods. It was shown that activity of Cu-Zn-SOD at decrease of pH reduces only if pH is lower than 4 and after that does not restore in irradiation with light with the wave length of 650 nm. Enzyme activity also reduced at pH 7 and 6 in incubation of enzyme in the solution with hydrogen peroxide. However irradiation of samples which were inactivated by hydrogen peroxide, light with the wave length of 650 nm caused not recovery but further reduce of SOD activity. It can be explained by formation of additional amount of radicals of hydrogen peroxide at irradiation. Thus the received data did not confirm the hypothesis about photoreactivation of SOD under action of red light of laser.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Владимиров Ю.А. Молекулярно-клеточные механизмы действия низкоинтенсивного лазерного излучения. / Ю.А. Владимиров, Г.И. Клебанов, Г.Г. Борисенко, А.Н. Осипов // Биофизика - 2004. - Т. 49, № 2. - С. 339-350.

Горбатенкова Е.А. Реактивация супероксиддисмутазы излучением гелий-неонового лазера. / Е.А. Горбатенкова, О.А. Азизова, Ю.А. Владимиров // Биофизика - 1988. - Т. 33 - С. 717-718.

Горбатенкова Е.А. Красный свет гелий-неонового лазера реактивирует супероксиддисмутазу. / Е.А. Горбатенкова, Ю.А. Владимиров, Н.В. Парамонов, О.А. Азизова // Бюлл. эксп. биол. мед. - 1989. - Т. 57, № 3. - С. 302-305.

Клебанов Г.И. Изменение активности супероксиддисмутазы в процессе стимуляции полиморфноядерных лейкоцитов периферической крови. / Г.И. Клебанов, О.Л. Барбараш, И.И. Чукаева // БЭБМ - 1990.- Т. 109, № 4. - С. 334-336.

Клебанов Г.И. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения красного диапазона на активность супероксиддисмутазы макрофагов. / Г.И. Клебанов, Е.А. Полтанов, Ю.А. Владимиров // Биофизика - 2003.- Т. 48, № 3. - С. 462-473.

Клебанов Г.И. Изменение активности супероксиддисмутазы и содержания пероксинитрита в перитонеальных макрофагах, подвергнутых облучению He-Ne лазером. / Г.И. Клебанов, Е.А. Полтанов, Т.В. Чичук // Биохимия - 2005. - Т. 70, № 12. - С. 1335-1340.

Клебанов Г.И. Сравнительное исследование действия лазерного и светодиодного излучения на активность супероксиддисмутазы и продукцию оксида азота в раневом экссудате крыс. / Г.И. Клебанов, Н.Ю. Шураева, Т.В. Чичук // Биофизка - 2006. - Т. 51, № 1. - С. 116-122.

Клебанов Г.И. Сравнительное исследование действия лазерного и светодиодного излучения на перекисное окисление липидов в раневом экссудате крыс. / Г.И. Клебанов, Н.Ю. Шураева, Т.В. Чичук // Биофизи- ка - 2006. - Т. 51, № 1. - С. 332-339.

Мачнева Т.В. Роль эндогенных порфиринов в эффектах низкоинтенсивного лазерного излучения красного диапазона на свободно-радикальные процессы в крови крыс при экспериментальном эндотоксическом шоке. / Т.В. Мачнева, Е. Буравлев, Н.Н. Булгакова // Биофизика - 2011. - Т. 56, № 4. - С. 705-713.

Bray R.C. Reduction and inactivation of superoxide dismutase by hydrogen peroxide. / R.C. Bray, S.A. Cockle, E.M. Fielden // The Biochemical journal - 1974. - Vol. 139, № 1. - P. 43-48.

Ewing J.F. Microplate superoxide dismutase as- say employing a nonenzymatic superoxide generator. / J.F. Ewing, D.R. Janero // Analytical biochemistry - 1995. - Vol. 232, № 2. - P. 243-248.

Kashima-Tanaka M. Generation of free radicals and/or active oxygen by light or laser irradiation of hydro- gen peroxide or sodium hypochlorite. / M. Kashima-Tan- aka, Y. Tsujimoto, K. Kawamoto // Journal of endodontics - 2003. - Vol. 29, № 2. - P. 141-143.

Klebanov G.I. Changes in superoxide dismutase activity and peroxynitrite content in rat peritoneal mac- rophages exposed to He-Ne laser radiation. / G.I. Kle- banov, E.A. Poltanov, T.V. Chichuk // Biochemistry (Mosc) - 2005. - Vol. 70, № 12. - P. 1335-1340.

Lissi E. Luminol luminescence induced by 2,2’-Azo-bis(2-amidinopropane) thermolysis. / E. Lissi, C. Pascual, M.D. Del Castillo // Free Radic Res Commun - 1992. - Vol. 17, № 5. - P. 299-311.

Lissi E. On the use of the quenching of luminol luminescence to evaluate SOD activity. / E. Lissi, C. Pas- cual, M.D. del Castillo // Free Radic Biol Med - 1994. - Vol. 16, № 6. - P. 833-837.

Lissi E., Evaluation of total antioxidant potential (TRAP) and total antioxidant reactivity from luminol-en- hanced chemiluminescence measurements. / E. Lissi, M. Salim-Hanna, C. Pascual, M.D. del Castillo // Free Radic Biol Med - 1995. - Vol. 18, № 2. - P. 153-158.

Maral J. Comparative study of superoxide dis- mutase, catalase and glutathione peroxidase levels in erythrocytes of different animals. / J. Maral, K. Puget, A.M. Michelson // Biochemical and biophysical research communications - 1977. - Vol. 77, № 4. - P. 1525-1535.

McCord J.M. Superoxide dismutase. An enzymic function for erythrocuprein (hemocuprein). / J.M. Mc- Cord, I. Fridovich // J Biol Chem - 1969. - Vol. 244, № 22. - P. 6049-6055

Popov I.N. Photochemiluminescent detection of antiradical activity. I. Assay of superoxide dismutase. / I.N. Popov, G. Lewin, R. von Baehr // Biomedica bio- chimica acta - 1987. - Vol. 46, № 11. - P. 775-779.

Vladimirov Y.A. Photoreactivation of superoxide dismutase by intensive red (laser) light. / Y.A. Vladimi- rov, E.A. Gorbatenkova, N.V. Paramonov, O.A. Azizova // Free Radic Biol Med - 1988. - Vol. 5, № 5-6. - P. 281-286.

Zhidkova T.V. Effect of nitric oxide and laser and LED radiation on mitochondrial respiration and membrane potential / T.V. Zhidkova,Y.A. Vladimirov // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy - 2010. - Vol. 7, № 1. - P. 29.

Dunbar J.C. Kinetics of metal dissociation in the yeast Cu2,Zn2-superoxide dismutase. Apparent asymmetry in the metal binding sites. / J.C. Dunbar, T. Uchi- da // Carlsberg Res. Commun. - 1982. - Vol. 47, № 3. - P. 163-171.

Zhidkova T.V. Determination of superoxide dis- mutase and SOD-mimetic activities by a chemical system: Co2/H2O2/lucigenin. / T.V. Zhidkova, E.V. Proskurnina, E.A. Parfenov,Y.A. Vladimirov // Analytical and bioana- lytical chemistry - 2011. - Vol. 4, № 1. - P. 381-386.

Istomin N.P. Neutrophil and macrophage function- al activity during the irradiation of an intestinal anastomo- sis with a low-intensity laser in the infrared spectral range. / N.P. Istomin, A.A. Nosov, V.G. Ratov, et al. // Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii, i immunobiologii - 1995. -

№ 3. - P. 102-105.