Оценка биологической активности антиоксидантов на основе анализа экспрессии стресс-индуцибельных бактериальных оперонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.04, кандидат наук Празднова, Евгения Валерьевна

• Празднова, Евгения Валерьевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Празднова, Евгения Валерьевна

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современная концепция окислительного стресса

1.1.1 Свободнорадикальные процессы

1.1.2 Роль окислительного стресса в развитии воспалительных процессов

и старения

1.2 Антиоксиданты с потенциальным системным эффектом

1.2.1 Каротиноиды

1.2.2 Экранированные фенолы

1.2.3 Липофильные катионы

1.2.4 Олигопептиды

1.2.5 Бактериальные пробиотические препараты

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Материалы исследования

2.1.1 Биосенсорные штаммы

2.1.2 Индукторы окислительного стресса

2.1.3 Потенциальные протекторы

2.1.4 Экспериментальные животные

2.2 Методы исследования

2.2.1 Энзимологические исследования и тесты in vitro

2.2.2 Биолюминесцентный тест

2.2.3 Культивирование Deinococcus radiodurans

2.2.4 Определение концентрации каротиноидов Deinococcus radiodurans

2.2.5 Тест на антимутагенную активность

2.2.6 Работа с экспериментальными животными

2.3 Статистическая обработка данных и достоверность результатов

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

ЗЛ Изучение антиоксидантной и ДНК-протекторной активностей ряда соединений в биолюминесцентном тесте

ЗЛ.1 Определение эффективных нелетальных доз прооксидантов и оптимальной плотности культуры для системы биосенсоров

3.1.2 Сравнительный анализ результатов биохимического теста на активность каталазы и уровня экспресии Kat-оперона в клетках биосенсорного штамма E.coli MG 1655 (pKatG-lux)

3.1.3 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности контрольных соединений: тролокс, аскорбат, а-токоферол

3.1.4 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности липофильных катионов

3.1.5 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности олигопептидов

3.1.6 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности бактериальных пробиотических препаратов

3.2 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности потенциальных адаптогенов в биолюминесцентном тесте

3.2.1 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности экранированных фенолов

3.2.2 Антиоксидантная и ДНК-протекторная активности каротиноидов Deinococcus radiodurans

3.3 Оптимизация параметров культивирования Deinococcus radiodurans для экстракции каротиноидов

3.4 Изучение антимутагенной активности каротиноидов D.radiodurans

3.5 Изучение влияния каротиноидов Deinococcus radiodurans на динамику заживления ран у млекопитающих 118 3.5.1 Динамика уровня глюкозы в крови мышей CD-I при моделировании стрептозоцинового сахарного диабета и на фоне перорального введения каротиноидов

3.5.2 Анализ данных планиметрических исследований влияния каротиноидов в модели механической раны на фоне сахарного диабета I типа

3.5.3 Анализ спонтанной и металл-катализируемой деструкции белков сыворотки крови мышей CD-I при моделировании стрептозоцинового сахарного диабета и на фоне введения каротиноидов 127 4 ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 129 ВЫВОДЫ 146 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 148 Приложение 1 167 Приложение 2

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АФК - активные формы кислорода

БСА - бычий сывороточный альбумин

ГБО - гипербарическая оксигенация

ГПО (С8Н) - глутатионпероксидаза

КОЕ - колониеобразующая единица

ОМБ - окислительные модификации белков

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СД - сахарный диабет

СОД - супероксиддисмутаза

СУА - супероксидустраняющая активность

УФ - ультрафиолет

10-(б'-пластохинонил) децилтрифенилфосфоний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка биологической активности антиоксидантов на основе анализа экспрессии стресс-индуцибельных бактериальных оперонов»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в биологии широкое распространение приобретает концепция системного подхода, рассматривающая живой организм в качестве сложной системы прямых и обратных связей. Многие патологические явления при детальном исследовании демонстрируют свою «системность», являясь, по сути, результатом не столько активации либо инактивации отдельных молекулярных механизмов, сколько результатом дисбаланса в общеорганизменных процессах.

Одним из наиболее ярких примеров системного дисбаланса в живых организмах является окислительный стресс. Существует мнение, что за счет этого механизма (роста свободнорадикальных повреждений на молекулярном уровне, нарушения баланса в работе антиоксидантной системы организма, нарушения регуляции клеточного гомеостаза) реализуются такие явления, как феноптоз (8ки1ас11еу, 1997), старение и связанные с ним патологии (Зенков, 2001; Хавинсон, 2003; Дубинина, 2006; 8ки1асЬеу, 2007). Генерация АФК значительно усиливается также при развитии стрессорных реакций и воспалительных процессов (Часовских, 2009). Поэтому логичным решением является поиск соединений, обладающих системным биологическим эффектом, среди синтетических и природных антиоксидантов - веществ, способных противостоять окислительному стрессу. При скрининге этих соединений необходимо рассматривать как биохимические, генетические аспекты их функционирования - как способность прямо или опосредованно инактивировать АФК (антиоксидантную активность), так и способность защищать генетический аппарат клетки от окислительных повреждений (антигенотоксическую, или ДНК-протекторную активность).

Первые шаги в этом направлении уже были предприняты российскими и зарубежными геронтологами при изучении адаптогенных свойств олигопептидов (Хавинсон, 2001), фуллеренов (ВааП, 2012), соединений ряда

} 8к(^ (8ки1ас11еу, 2007; 2011; 2012). Адаптогенные и геропротекторные эффекты

6

]

%

5

ч

з

этих соединений могут быть частично или полностью основаны на их антиоксидантной активности.

Однако исследования in vivo на животных объектах достаточно трудоемки и требуют длительного времени. Очевидно, что для выявления потенциальных системных адаптогенов среди всего разнообразия антиоксидантов необходимы информативные, более простые модельные системы. В качестве таковых систем можно использовать бактериальные биосенсоры. Было сформулировано предположение о возможности прогнозирования адаптогенного эффекта у млекопитающих путем оценки способности соединений снижать окислительный стресс в ходе экспресс-скрининга с применением системы LUX-биосенсоров (Чистяков и др., 2013). Возможность подобной экстраполяции логически вытекает из общности антиоксидантных механизмов для всех живых организмов, поскольку поддержание редокс-статуса клетки является одной из первых эволюционных задач, решенных природой еще на уровне прокариот.

Согласно данным литературы, смеси антиоксидантов могут проявлять более высокую протекторную активность, чем отдельные вещества, т.е. для таких смесей наблюдается синергетический эффект (Greul, 2002; Lin, 2003). В связи с этим были исследованы как отдельные вещества, так и комплексные смеси.

Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование антиоксидантной и ДНК-протекторной активностей ряда соединений в экспресс-тестах с применением бактериальных LUX-биосенсоров и прогнозирование их антимутагенной и системной биологической активности на основе результатов тестов.

Были поставлены следующие задачи:

1) Провести сравнительный анализ чувствительности к индукторам окислительного стресса энзимологических методов и метода, основанного на детекции уровня экспрессии оперонов, объединяющих стресс-промоторы,

промоторы SOS-репарации и структурные гены люциферазного оперона.

7

2) Изучить способность ряда всществ с подтвержденной в опытах на млекопитающих геропротекторной и адаптогенной активностью (SkQl, олигопетиды) защищать клетки биосенсоров от повреждения индукторами окислительного стресса и генотоксинами.

3) Изучить антиоксидантную и антигенотоксическую активности синтетических и природных соединений (экранированных фенолов, каротиноидов бактерии Deinococcus radiodurans) с целью отбора наиболее эффективного протектора для дальнейших испытаний на экспериментальных животных.

4) Оптимизировать условия культивирования D. radiodurans для получения максимального содержания каротиноидов.

5) Изучить способность диоксидина индуцировать устойчивость к рифампицину у Escherichia coll

6) Изучить антимутагенную активность каротиноидов D. radiodurans в модели индуцированного мутагенеза у Е. coli.

7) Определить влияние каротиноидов, экстрагированных из D. radiodurans, на динамику заживления ран у мышей линии CD-I и уровень окислительных модификаций белков в сыворотке крови.

В работе были использованы следующие генноинженерные штаммы: Е. coli pPLS-1, Е. coli рВА-5, Е. coli MG1655 pRecA-lux, Е. coli АВ1157 pRecA-lux, E. coli MG1655 pSoxS-lux, E. coli MG1655 pKatG-lux, E. coli MG1655 pColD-lux, E.coliMGl655 pXen7 (штамм с конститутивным промотором).

На первом этапе работы были исследованы антиоксидантные свойства

веществ, для которых уже установлена системная биологическая (адаптогенная

и геропротекторная) активность. Была показана связь между антиоксидантной

активностью химических соединений (пептидов, разработанных под

руководством В.Х. Хавинсона, ионов Скулачева и ряда пробиотических

препаратов) и их комплексов, и описанной в литературе адаптогенной

активностью. На основании полученных данных был сделан вывод о

возможности прогнозирования адаптогенного эффекта путем оценки

8

способности соединений снижать окислительный стресс в простых модельных системах.

В ходе дальнейшей работы была произведена оценка антиоксидантной и антимутагенной активности ряда новых синтетических и природных антиоксидантов. Существуют данные, свидетельствующие о том, что смеси антиоксидантов могут проявлять более высокую протекторную активность, чем отдельные вещества, т.е. для таких смесей наблюдается синергетический эффект (Greul, 2002; Lin, 2003). Поэтому в ряд исследованных веществ были включены такие комплексные смеси, как растительные экстракты.

Были получены данные по антиоксидантной активности изученных соединений и установлены механизмы этой активности - идентифицированы отдельные АФК, с которыми взаимодействуют те или иные антиоксид анты.

Полученные результаты позволили выделить группу перспективных соединений для испытания на животных моделях в качестве основы для препаратов системного действия. Для дальнейшего изучения по ряду параметров был выбран экстракт каротиноидов D. radiodurans. При испытании его на млекопитающих были получены результаты, свидетельствующие о его регенеративной активности, с высокой вероятностью обусловленной антиоксидантными свойствами.

Научная новизна

С помощью системы бактериальных биосенсоров впервые изучена

антиоксидантная, антигенотоксическая и антимутагенная активности

каротиноидов D. radiodurans, ионола и соединений из ряда экранированных

фенолов: 4(3',5'-дитретбутил-4'-гидроксифенил) тиобутилтрифенилфосфоний

бромида и 3-бис(3',5'-дитретбутил-4'-гидроксибензил)

аминопропилтриметиламмоний иодида; липофильного катиона с

антиоксидантной нагрузкой (SkQl), четырех олигопептидов (панкраген,

пинеалон, везуген, АВ-А (изовилон)), ряда пробиотических препаратов

бактериальной природы. Впервые продемонстрирована

супероксидустраняющая активность SkQl (производного

9

пластохинонилдецилтрифенилфосфония) в опытах in vivo. Показано, что соединения, для которых в литературе описана адаптогенная и/или геропротекторная активность, обладают и свойствами антиоксидантов и антигенотоксинов.

Впервые показана способность нелетальных для бактерий доз диоксидина вызывать значительное усиление частоты устойчивых к рифампицину мутантов у Е. coli, а также способность природных каротиноидов снижать интенсивность этого эффекта.

Практическая значимость

Экспериментально подтверждена возможность прогнозирования адаптогенной активности соединений на основании результатов экспресс-тестов на антиоксидантную и ДНК-протекторную активности.

Показано, что каротиноиды D. radiodurans стимулируют заживление ран как при наружном, так и при сочетанном (наружном и пероральном) введении, и более эффективно повышает скорость регенерации кожных ран у мышей с со стрептозоциновым диабетом I типа, чем ликопин.

Подобраны оптимальные параметры культивирования D.radiodurans, позволяющие повысить прирост биомассы и содержание каротиноидов по сравнению с культурой, выращенной на стандартной среде.

Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых фармакологических и косметических препаратов. Область применения -медицина, фармакология, косметология.

Материалы работы используются при чтении лекций на кафедрах генетики, биохимии и микробиологии Южного федерального университета в спецкурсах: «Свободные радикалы в биологических системах», «Современные проблемы генетики», «Мутагены окружающей среды».

Положения, выносимые на защиту

1) Оценка уровня экспрессии плазмидного KatG оперона в

4

* биолюминесцентном тесте является более чувствительным методом

10

í

t

"г

определения уровня перекиси водорода, чем стандартный энзимологический тест на активность каталазы.

2) Препарат, проявивший максимальный протекторный эффект в экспресс-тестах, проявляет также антимутагенную активность и стимулирует заживление ран у экспериментальных животных.

3) Механизмы системной биологической активности ряда веществ могут быть в значительной мере обусловлены их влиянием на антиоксидантный баланс и стабильность генетического аппарата клетки, поэтому возможно прогнозирование подобной активности на основании экспресс-тестов на антигенотоксическую и антиоксидантную активность веществ.

Апробация результатов

Материалы, положенные в основу работы, были представлены на следующих конференциях: на ХЫХ Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», 16-20 апреля 2011 г. Новосибирск; IV Международной научно-практической конференции "Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины", Ростов-на-Дону, 2011; Международной конференции «Биология - наука XXI века», г. Москва, 24 мая 2012 г; Научно-практической конференции на базе Южного Федерального Университета «Миссия молодежи в науке», 2012, Ростов-на-Дону; Научной конференции «Молекулярно-генетические подходы в таксономии и экологии». г.Ростов-на-Дону 25-29 марта 2013; V Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины», Ростов-па-Дону, 2013 г.

Работа проводилась в течение 2010-2013 гг. в ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет» на базе лаборатории промышленных микроорганизмов и лаборатории экспериментального мутагенеза НИИ биологии ЮФУ, а также на кафедре генетики ЮФУ.

Автор выражает глубокую признательность за содействие в работе Скулачеву В.П., Арутюняну A.B., Манухову И.В., Демьяненко C.B., Сазыкиной М.А., Сазыкину И.С, Гутниковой J1.B, Кудеевской Е.М., а также всем соавторам публикаций.

Работа выполнена при финансовой поддержке НИИ митоинженерии МГУ, Министерства науки и образования РФ и Министерства здравоохранения и социального развития РФ. Автор как исполнитель участвовала в работе по грантам, поддержанным Министерством образования и науки Российской Федерации в рамках проекта 4.5835.2011 «Исследование механизмов действия негативных антропогенных и экстремальных факторов среды с помощью клеточных биосенсоров».

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Современная концепция окислительного стресса 1.1.1 Свободнорадикальные процессы

В живых системах существуют 2 основных типа использования

кислорода клеткой (2 пути окисления): оксидазный и оксигеназный. В первом

случае в результате последовательных реакций ферментативного

дегидрирования углеводов и жиров и последующего транспорта электронов в

митохондриях на конечном пункте этого транспорта - ферменте

цитохромоксидазе - происходит 4-электронное восстановление кислорода с

образованием воды. Таким образом в клетке синтезируется АТФ, а также вода и

углекислота. Оксидазный путь не предусматривает включения кислорода в

молекулу окисляемого субстрата.

Наряду с этим в клетках протекают реакции прямого присоединения

кислорода к органическим веществам (оксигеназный путь). В оксигеназных

реакциях полного 4-электронного восстановления кислорода не происходит, а

наблюдается в основном неполное одноэлектронное его восстановление.

Появление неспаренного электрона в молекуле кислорода придает ей свойства

свободного (активного) радикала.

Свободным радикалом называется молекула, имеющая один или

несколько неспаренных электронов на внешней орбитали, что обуславливает

наличие у нее дополнительной валентности и высокой реакционной

способности (Владимиров и др., 1983),

Установлено, что большая часть кислородных радикалов в клетке

образуется в ходе ферментативных оксигеназных реакций (Руководство по

гипербарической оксигенации, 1986). К ферментам, участвующим в таких

реакциях, относятся, например, различные НАДФ-оксидазы (Perner, 2003).

Основное(около 80%)количество супероксид-аниона образуется при потере

электронов электронно-транспортными цепями митохондрий (Halliwell, 1981).

Таковая потеря имеет место при передаче электронов в комплексе НАД(Ф)Н-

13

кофермент Q-редуктаза и составляет обычно 1 - 4 % от общего потока электронов в цепи (Терешина, 2005).

В любом живом организме существует физиологически нормальный уровень свободнорадикальных процессов и перекисного окисления липидов, необходимый для регулирования липидного состава и проницаемости мембран и ряда биосинтетических процессов. Большинство АФК постоянно образуются в клетке в качестве продуктов нормального клеточного метаболизма-в частности, они используются в реакциях синтеза простагландинов и лейкотриенов, причем на это расходуется 1-2 % кислорода потребляемого организмом. Иммунная система млекопитающих использует АФК для борьбы с патогенами. Существует целый ряд примеров участия АФК в регуляции клеточных функций (Suzuki et al., 1997). Кроме того, некоторые микроорганизмы используют АФК в борьбе за выживание, выделяя в среду вещества, обладающие прооксидантными свойствами - виологены, феназины или хиноны, что приводит к подавлению роста конкурирующих организмов (Imlay, 2008).Однако внутриклеточный уровень содержания АФК в норме достаточно низок, и клетка либо инактивирует их с помощью антиоксидантной системы, либо восстанавливает нанесенные ими повреждения с помощью репарационных процессов (Кения и др., 1993).

Окислительным (оксидативным) стрессом называют явление, при котором наблюдается нарушение баланса между образованием активных форм кислорода (АФК), и работой клеточных антиоксидантных систем (Sies, 1991). Окислительный стресс возникает, когда продукция АФК увеличивается вследствие активации АФК-продуцирующих систем, либо в результате снижения способности клетки к их нейтрализации, то есть, при нарушении работы антиоксидантной системы.

Активация процессов свободнорадикального окисления представляет собой однотипную общую системную ответную реакцию организма на действие разнообразных стрессоров, т.е. имеет неспецифический характер (Соколовский, 2008).

Уровень АФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьёзные клеточные нарушения, поскольку АФК способны вызывать повреждения важнейших биомолекул (ДНК, белков и липидов). Поврежденные макромолекулы либо подвергаются репарации, либо уничтожаются, однако темпы репарации при окислительном стрессе существенно отстают от темпов накопления повреждений, вследствие чего в организме накапливаются поврежденные молекулы (Gruñe et al., 1997; Newcomb, Loeb, 1998). В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате некроза, когда сила оксидативного стресса слишком велика. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клетки высвобождается в окружающую среду, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Источниками активных форм кислорода могут быть, помимо нормальных процессов аэробного метаболизма, экзогенные химические вещества, прямо или косвенно генерирующие АФК - так называемые прооксиданты - вещества и факторы, способные вызывать окислительный стресс и увеличивать продукцию АФК (Storz, Imlay, 1999; Pomposiello, Demple, 2002).

К основным АФК относятся:

• супероксидный анион-радикал - Ог (супероксид-анион);

• гидроксильный радикал - ОН';

• пергидроксильный радикал - НОО'

• перекись водорода - Н202;

• синглетный кислород - 02";

Кроме указанных форм, достаточно активным радикалом является оксид азота N0'. Также можно выделить вторичные продукты, являющиеся маркерами окислительного стресса - алкоксильные (RO') и пероксильные (ROO-) радикалы, гидроперекиси ROOH, липоперекиси LOOH,

модифицированные азотистые основания в ДНК, радикалы антиоксидантов, гемопротеинов, аминокислот и т.п. (Хавинсон, 2003; Меныцикова, 2006).

По классификации Владимирова (1998) выделяют три группы свободных радикалов:

1) первичные (образуются за счет реакций одноэлектронного восстановления при участии металлов с переменной валентностью; к ним относятся супероксид-анион, оксид азота, радикалы убихинона);

2) вторичные (возникают из радикал-образующих молекул; к ним относятся гидроксильный радикал и липидные радикалы);

3) третичные (образуются при действии вторичных на молекулы антиоксидантов и других легко окисляемых соединений).

Первичные радикалы в норме выполняют ряд важных функций в организме, и проявляют негативные эффекты только при нарушении баланса их продукции, тогда как вторичные оказывают цитотоксическое действие; третичные же занимают промежуточное положение (Владимиров, 1998).

Супероксид-анион, как уже было сказано выше, генерируется в ходе оксигеназных ферментативных реакций, а также митохондриями в результате «утечки» электронов из электронтранспортной цепи. Основные источники его образования — НАДФН-оксидаза, ксантиноксидаза, цитохром-с-оксидаза, монооксигеназы (Владимиров и др., 1991). В водных растворах супероксид -анион слабо реактивен (Руководство по гипербарической оксигенации, 1986).

Супероксид-анион имеет заряд, вследствие чего плохо мигрирует через мембраны. Время его жизни в клетке составляет приблизительно 10"6 с. (Осипов и др., 1990). Супероксид-анион нередко является промежуточным продуктом внутриклеточных реакций, таких, как окисление тиолов, флавинов, хинонов, катехоламинов, птеринов, либо продуктом метаболизма ксенобиотиков фнпазсю е1 а1., 1997).

Его повреждающее действие на клетки и ткани реализуется через запуск реакций свободно-радикального перекисного окисления липидов (ПОЛ) в

мембранах, нарушение структуры ДНК и РНК, и белков, окисление 8Н-групп белков (ЫоЫ, 1981).

В присутствии ионов переходных металлов (медь и железо) супероксид-анион взаимодействует с перекисью водорода с образованием гидроксил-аниона:

рез+ре2+ о2. + н202 НО- (1)

Гидроксил-анион - высокореактивное соединение, мишенью которого становятся биомолекулы: липиды, белки и нуклеиновые кислоты. Он достаточно быстро распадается, поэтому действует непосредственно в месте своего образования, т.е. там, где имеются ионы железа. Гидроксильный радикал в основном образуется:

1) в реакции Габера - Вейса

02" + Н202 ОН"+ ОН"+ 02 (2);

2) в реакции Фентона, при участии металлов переменной валентности

Н202 + Меп+->Ме(п+1)+ + ОН+ ОН" (3).

Гидроксильный радикал характеризуется весьма высоким редокс-потенциалом, равным +2,7 В, что позволяет ему атаковать и окислять практически любое химическое соединение. Согласно ряду данных, он является важнейшим компонентом деструктивного действия ионизирующей радиации (Рябченко, 1979; Комар, Хансон, 1980; Тимофеев - Ресовский и др., 1980). Этим объясняется сходство в действии этого агента и гипербароксигенации на живые системы.

Основной мишеныо для радикалов при их действии на клетку являются двойные связи самых различных биомолекул, при этом происходит насыщение двойной связи с образованием гидропероксида. Главными мишенями деструктивного действия гидроксил-аниона являются нуклеиновые кислоты и мембраны.

В липидном матриксе НО* взаимодействует с ненасыщенными жирными

кислотами, что приводит к образованию липоперекисей LOOH. В первую очередь воздействию подвергаются двойные связи биомолекул. При этом происходит насыщение двойной связи с образованием перекиси водорода. Аналогичным образом гидроксильные радикалы реагируют с нуклеиновыми кислотами и белками (Рябченко, 1979).

Одновременная генерация гидроксильных радикалов и NO также обеспечивает антимикробное и цитостатическое действие структурных элементов клеточного иммунитета - фагоцитов, гранулоцитов, моноцитов, Т-лимфоцитов (Кулинский, 1999). При этом генерация ОН' стимулированными фагоцитами существенно лимитируется наличием в среде ионов железа (Меньшикова и др., 1994).

При взаимодействии двух гидроксильных радикалов или в реакции дисмутации супероксидных анион-радикалов образуется пероксид водорода Н202. Некоторое его количество может также возникать в ходе фотохимических реакций, таких как реакция дисмутации супероксид-анионов (Imlay, 2008):

сод

02 + О/ + Н202 + 02. (4)

Пероксид водорода не обладает зарядом, вследствие чего свободно проникает через мембраны (Sundqvist, 1991).. Показано, что он обладает токсическим и генотоксическим действием - способен индуцировать однонитевые разрывы ДНК у бактерий и вызывать лизис эритроцитов человека (Anantaswamy, 1977), остановку роста и гибель клеток Е. coli (Carlson, 1980).

Он является наиболее стабильным интермедиатом восстановления

кислорода. Перекись водорода может образовываться во многих биологических

реакциях, например, при действии оксидаз. В сравнительно больших

количествах перекись водорода образуется в суспензии микросом (Boveris et al.,

1972), хлоропластов под действием света (Halliwell, 1974), митохондрий

(Boveris et al., 1972), гомогенатов многих тканей и т. д. Некоторые

микроорганизмы, например, Streptococcus sanguis, выделяют перекись водорода

18

в количествах, достаточных для подавления роста других микроорганизмов (Diquiseppi, Fridovich, 1982).

Помимо вышеописанной реакции дисмутации, источниками пероксида водорода в клетке могут служить ферментативные реакции с участием оксидаз, переносящих два электрона на молекулу кислорода (ксантиноксидаза, оксидазы L-аминокислот и ряд других) (Sohal et al., 1990).

Синглетный кислород - это молекулярный кислород, неспаренные электроны которого имеют противоположные спины. Это общее название для двух метастабильных состояний молекулярного кислорода с более высокой энергией, чем в основном, триплетном состоянии (Schweitzer, 2003). Синглетный кислород генерируется в клетке в результате спонтанной дисмутации супероксид радикалов (уравнение 4) и в результате реакции Габера-Вейса (см.уравнение 2), и обладает выраженным мутагенным эффектом (Ефуни, 1986; Decuyper-Debergh, 1986). Так, показано, что обработка синглетным кислородом однонитевой ДНК гибридного фага М13 тр19 ведет к 25 кратной индукции мутаций, во встроенном фаг LAC опероне (Decuyper-Debergh et al., 1986).

Оксид азота - парамагнитный газ, молекулы которого имеют неспаренный электрон на внешней орбитали. Он хорошо растворим в воде, его молекулы легко перемещаются во внутриклеточных структурах путем диффузии. Среднее время существования его молекул в биологических средах составляет 5,6 с (Kikuchi et al., 1993). Образование оксида азота в клетке происходит при ферментативном 5-электронном окислении L-аргинина с образованием L-цитруллина и N0. Этот процесс осуществляют ферменты NO-синтазы (Hevel et al., 1992).

Липоперекиси LOOH, образовавшиеся под действием гидроксил-

радикала, относительно устойчивы, и они мигрируют по организму, достигая

мест, где содержатся ионы железа. Здесь они подвергаются одноэлектронному

восстановлению и последующей оксидации с образованием пероксильных

радикалов OLOO*, которые инициируют цепную реакцию своего собственного

19

образования, т.е. происходит локальное лавинообразное нарастание количества липоперекисей. Весь этот процесс называют перекисным окислением липидов (ПОЛ).

Как и любую цепную реакцию, его можно подразделить на три фазы:

• зарождение цепи;

• развитие (разветвление) цепи;

• обрыв цепи.

На первой стадии происходит атака АФК сопряженных двойных связей ненасыщенных жирных кислот, что приводит к появлению липидных радикалов Я*:

ЯН + НО*^ Н20 + Я* (5) На второй стадии происходит их взаимодействие с кислородом, который выступает в качестве акцептора электронов, в результате чего образуется пероксильный радикал Я02- который, в свою очередь, взаимодействует с новыми молекулами ненасыщенных жирных кислот и приводит к появлению липидных пероксидов, которые достаточно стабильны при температуре тела:

Я* + 02-> Я02* (6) Я02* + ЯН ЯООН + Я* (7) При взаимодействии с комплексами железа гидроперекиси липидов превращаются в активные радикалы, продолжающие цепь окисления липидов:

ЯООН + ¥е2+ -> ЯО* + ОН" + Ре3+ (8) Часть радикалов при этом рекомбинирует с образованием неактивных продуктов, что приводит к третьей стадии - обрыву цепи:

Я*+ Я* —» ЯЯ (9) Я02* + Я* ^ЯООЯ(Ю) Взаимодействие радикалов с антиоксидантами также приводит к терминации цепных реакций (УЫишгоу, 1996; Агиота, 1998)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Празднова, Евгения Валерьевна, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Анисимов В. Н. Современные представления о природе старения //Успехи современной биологии. - 2000. - Т. 120. - №. 2. - С. 146-164.

2. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. - СПб.: Наука. - 2003. - 468 с.

3. Ашмарин И.П., Обухова М. Ф. Регуляторные пептиды, функционально-непрерывная совокупность // Биохимия. - 1986. - Т. 51, № 4. -С.531-545

4. Болдырев A.A. Карнозин. Биологическое значение и возможности применения в медицине. - М: Изд-во МГУ. -1998.- 320 с.

5. Болдырев A.A., Юнева М.О., Сорокина Е.В., Крамаренко Г.Г., Федорова Т.Н., Коновалова Г.Г., Ланкин В.З. Антиоксидантные системы в тканях мышей с ускоренным темпом старения (SAM) // Биохимия. - 2001. - Т. 66.-С. 1157-1163.

6. Большаков Л.В. Антибактериальная активность диоксидина в условиях аэро- и анаэробиоза. - Антибиотики и мед.биотехнология. - 1986. - № Ю. - С. 760-764.

7. Бондаренко В.М. Поликомпонентные пробиотики: механизм действия и терапевтический эффект при дисбиозах кишечника // Фарматека. -2005.-№ 115.-С. 46-54.

8. Борисова М.П., Ермишкин Л.Н. Тетраметиламмоний - проникающий блокатор микогептиновых каналов в липидном бислое // Биол. мембраны. -1984.-Т.1.-№2.

9. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. - М.: Мир, 1986. - 422

с.

10. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиоксиданты// Вестн. РАМН. - 1998. - № 7. С.43-51

11. Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы

фотобиологических процессов. - М.: Дрофа, 2006. - 285 с.

148

12. Владимиров Ю.А., Азизова O.A., Деев А.И., Козлов A.B., Осипов А.Н., Рощупкин Д.И. Свободные радикалы в живых системах // серия Биофизика (Итоги науки итехники ВИНИТИ АН СССР). М. - 1991. - Т. 29. -252 с.

13. Воейков В. JI. Био-физико-химические аспекты старения и долголетия //Успехи геронтологии. - 2002. - Т. 3. - С. 29.

14. Гомазков O.A. Физиологически активные пептиды: справочное руководство. -М: ИПГМ. 1995. - 144 с.

15. Горбунов Б.Н. Химия и технология стабилизаторов полимерных материалов. - М. - 1981. - 368 с.

16. Дубинина Е.Е., Бупмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов Г.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека. Методы её определения // Вопр. мед. Химии. - 1995. - Т. 41. - № 1. - С. 24-26.

17. Дурнев А.Б, Середенин С.Г. Мутагенез, скрининг и фармакологическая профилактика. - М.: Медицина, 1999. - 430 с.

18. Ершов В.В., Никифоров Г.А., Володькин A.A. Пространственно-затруднённые фенолы. - М.: Химия. - 1972. - 352 с.

19. Ершов В. В., Володькин А. А., Прокофьев А. И., Солодовников С. П. Реакции пространственно-затрудненных фенолов и их производных с переносом одного электрона/ Успехи химии. - 1973. - Т. 42. - Вып.9.

20. Ермаков Ю.А. Биоэлектрохимия бислойных липидных мембран/Журнал Российского химического общества им. Д.И.Менделеева. -2005. - Т. 49. - № 5.

21. Руководство по гипербарической оксигенации / Под ред. Ефуни С.Н. - М.:Медицина, 1986. - 416 с.

22. Жданкина А.А, Плотников М.Б., Кон Г.А., Иванов И.С., Варакута Е.Ю., Кучин A.B., Чукичева И.В., Логвинов С.В. Эффективность применения антиоксидантов группы пространственно затрудненных фенолов при фотодегенерации сетчатки/Бюллетень сибирской медицины. - 2010. - Т.5. -С.32-38.

23. Карапетян A.B., Мкртчан Н.И. Fe-содержащая супероксиддисмутаза из Pseudomonas aeruginosa II Биохимия. - 1996. - Т. 61. -вып. 8.-С. 1408-1413.

24. Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе // Усп. совр. биол. - 1993. - Т. 13. вып.4. - С.456-470.

25. Козина Л.С. Антиоксидантное действие геропротекторных пептидных биорегуляторов // Автореф. дис. ... докт. биол. наук: 14.00.53. -СПб., 2008. 46 с.

26. Комар В.Е., Хансон К.П. Информационные макромолекулы при лучевом поражении клеток. - М.: Атомиздат, 1980. - С. 176.

27. Корниенко И. В. и др. Механизм антиоксидантного действия полипептидов: экспериментальное и теоретическое изучение //Биотехнология. -2001. -№. 2.-С. 83.

28. Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова И.Г., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лаб. Дело. - 1988. - №1. - С.16-19.

29. Котова В.Ю., Манухов И.В., Завильгельский Г.Б. Lux-биосенсоры для детекции SOS-ответа, теплового шока и окислительного стресса//Биотехнология. - 2009. - N6. - С. 16-25

30. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - №1. - С.2-7.

31. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Структура, свойства, биологическая роль и регуляция глутатионпероксидазы // Успехи соврем, биол. —1993. —Т. 113. № 1.-С. 107—122.

32. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. 1990. Биологическая роль глутатиона // Усп. совр. биол. - Т. 110. №.1. - С.20-33.

33. Ладыгин В.Г., Штршткова Г.Н. Современные представления о функциональной роли каротиноидов в хлоропластах эукариот// Журнал общей биол. - 2006. - Т.67. №3. - С. 163-189.

34. Лысенко В. С., Чистяков В.А.,Зимаков Д. В. и др. Разделение и масс-спектрометрическая идентификация каротиноидов радиорезистентных бактерий Deinococcus radioduransll Масс-спектрометрия. - 2010. - Т.7. №4. - С. 278-282.

35. Лысенко A.B., Арутюнян A.B., Козина Л.С. Пептидная регуляция адаптации организма к стрессорным воздействиям. СПб.: «Изд-во BMA». -2005.-208 с.

36. Манухов И.В., Дужий Д.Е., Завильгельский Г.Б. Клонирование генов luxA и luxB Vibrio harveyi и экспрессия биолюминесценции в клетках Escherichia coli и Bacillus subtilisH Биотехнология (Biotekhnologia). - 1996. - NI. С.1-6.

37. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К., Шергин С.М. Биохимия окислительного стресса (оксиданты и антиоксид анты). - Новосибирск, 1994. -С. 204.

38. Микроэкологические нарушения при клинической патологии и их коррекция бифидосодержащими пробиотиками / A.A. Воробьев и др. // Вестник РАМН. - 2004. - № 2. - С. 13 - 17.

39. MP «Контроль качества питательных сред» № 04-3-16/1615 от 27.06.2003.

40. Новик Г.А. Атопический дерматит у детей //Лечащий врач. - 2009.

- №4.

41. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. - М.:«Слово». - 2006. - 556 с.

42. Орджоникидзе К. Г., Занадворова А. М., Абилев С. К. Изучение органоспецифичности генотоксического действия циклофосфана и диоксидина методом щелочного гель-электрофореза// Генетика. - 2011. - Т.47. - № 6. -С.853-855.

43. Осипов А.Н., Азизова O.A., Владимиров Ю.А. Активированные формы кислорода и их роль в организме // Успехи биол. химии. - 1990. - Т. 31. -С, - 180-208.

44. Падейская E.H. Антибактериальный препарат диоксидин: особенности биологического действия и значение в терапии различных форм гнойной инфекции//Инфекции и антимикробная терапия. - 2001. - №.5. - С. 150-155.

45. Пальцев М.М., Кветной КМ. Руководство по нейроиммуноэндокринологии. 2-е изд. М.: ОАО Издательство «Медицина».-2008. - 512 с.

46. Патон Е.Б. и др. Однонаправленная ориентация гена rpoB E.coli при клонировании в нитевидные фаги М13шр8 и М13^¥В2348//Биоорганическая химия. - 1984. - Т. 10, №11.-0.1544-1547.

47. Празднова Е.В., Чистяков В.А., Сазыкина М.А., Сазыкин И.С., Кхатаб З.С. Перекись водорода и генотоксичность ультрафиолетового излучения с длиной волны 300-400 нм/ Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2012. - №1. - С. 85-87.

48. Раны и раневая инфекция // Под ред. М.И. Кузина, Б.М. Костюченок. - М.: Медицина, 1990. - 592 с.

49. Рябченко Н.И. Радиация и ДНК. М.: Атомиздат, 1979. - 467 стр.

50. Снарская Е.С. Коррекция эндотоксемии при атопическом дерматите у детей препаратом Лактофильтрум //Педиатрия. - 2011. - №2. - С.36-40.

51. Скулачев В.П. Попытка биохимиков атаковать проблему старения: «мегапроект» по проникающим ионам. Первые итоги и перспективы// Биохимия. -2007. - Т. 72. -№ 12. - С. 1572 - 1586.

52. Соколовский В.В. Тиолдисульфидная система в реакции организма на факторы окружающей среды. - СПб.:Наука. - 2008. - С.23-27.

53. Сычева Л.П., Коваленко М.А., Шереметьева С.М. и др. Изучение мутагенного действия диоксидина полиорганным микроядерным методом //

Бюл. эксперим. биол.мед. - 2004. - Т 138. - №8. -СЛ 88-190.

152

54. Терешина Е.В.. Старение, окислительный стресс и антиоксиданты // Геронтология и гериатрия. - 2005. вып. 5. - С.31-33.

55. Тимофеев-Ресовский Н., Савич А., Шаляпов М. Ведение в молекулярную радиобиологию (физико-химические основы). - М.: Медицина, 1980.-320 с.

56. Урсова Н.И. Базовые функции кишечной микрофлоры и формирование микробиоценоза у детей //Практика педиатра. - 2006. - №3. - С. 30-37.

57. Фонштейн Л.М., Ревазова Ю.А., Золотарева Г.Н. и др.Изучение мутагенной активности диоксидина // Генетика. - 1985. - Т. 21. - № 5. - С. 11-19.

58. Фонштейн Л.М., Ревазова Ю.А., Золотарева Г.Н., Абилев С.К., Акиньшина Л.П„ Брацлаеский В.А., Искахова Э.Н., Мексин В.А., Радченко Л.У., Шапиро А.Л. Изучение мутагенной активности диоксидина//Генетика. 1978. - №5. - С. 900-908.

59. Фридович И. Радикалы кислорода, пероксид водорода и токсичность кислорода // Свободные радикалы в биологии / Под ред. У. Прайора. -М.: Мир, 1979. - Т. 1. - С. 272-314, 190-226.

60. Хавинсон В.Х., Кветной ИМ., Южаков В.В., Попучиев В.В., Коновалов С.С. Пептидная регуляция гомеостаза. - СПб.: Наука, 2003. - 194 с.

61. Хавинсон В.Х., Баринов В.А., Арутюнян А.В., Малинин В.В. Свободнорадикалыюе окисление и старение. - СПб.: Паука, 2003. —327 с.

62. Хасанов В. В., Рыжова Г. Л., Мальцева Е. В. Методы исследования антиоксидантов //Химия растительного сырья. - 2004. - Т. 3. - С. 63-75.

63. Часовских Н.Ю. Молекулярные механизмы апоптоза при окислительном стрессе//Автореферат дисс. докт. мед.наук. - Томск. - 2009. - 45 с.

64. Чистяков В. А. и др. Супероксиду страняющая активность некоторых аминокислот в водных растворах //Биофизика. - 2005. - Т. 50. - №. 4.-С. 601-605.

65. Чистяков В. А. Неспецифические механизмы защиты от

153

деструктивного действия активных форм кислорода / Чистяков В.А. // Успехи современной биологии. - 2008. - В. 128. № 3. - С. 301-308.

66. Abad L. V. et al. Natural antioxidants for radiation vulcanization of natural rubber latex //Polymer degradation and stability. - 2002. - T. 76. - №. 2. - C. 275-279.

67. Achuthan A.A. et al. Antioxidative potential of lactobacilli isolated from the gut of Indian people// Mol. Biol. Rep. - 2012. [Epub ahead of print]

68. Allemann В. I., Baumann L. Antioxidants used in skin care formulations //Skin Ther. Lett. - 2008. - V.13., N.7. - P.5-9.

69. Ames B.N. Endogenous DNA damage as related to cancer and aging // Mutat. Res. — 1989. — V. 214, № 1. — P. 41—46.

70. Ananthaswamy H.N., Eisenstark A. Repair of hydrogen peroxide-induced single-strand breaks in Escherichia coli deoxyribonucleic acid // J. Bacteriol. - 1977. - V.130. - 187-191.

71. Anisimov V.N., et al. Effects of the mitochondria-targeted antioxidant SkQl on lifespan of rodents// Aging.- 2011. - V.3. N.ll. - P. 1110-1119.

72. Antonenko Y.N., et al. Mitochondria-targeted plastoquinone derivatives as tools to interrupt execution of the aging program. 1. Cationic plastoquinone derivatives: synthesis and in vitro studies// Biochemistry. - 2008. - V.73. N12. - P. 1273-1287

73. Aruoma O.I. Free radicals, oxidants and antioxidants: trend towards the year 2000 and beyond // Molecular Biology of Free Radicals in Human Disease / Eds.

0.Aruoma, B.Halliwell. - London. - 1998. - P. 1-28.

74. Aruoma O.I., Halliwell В., Butler J., Hoey B.M, Apparent inactivation of alpha 1-antiproteinase by sulphur-containing radicals derived from penicillamine // Biochem. Pharmacol. - 1989. - Vol. 38. - № 24. - P. 4353-4357.

75. Babior B.M. NADPH oxidase// Curr Opin Immunol. - 2004. - V.16. №

1.-P. 42-47.

76. Battista J. R. Against all odds: the survival strategies of Deinococcus

radioduransll Annu. Rev. Microbiol. - 1997. - V.51. - P.203-224.

154

77. Barja G., and Herrero A. Oxidative damage to mitochondrial DNA is inversely related to maximum life span in the heart and brai of mammals // FASEB J. -2000. - V.14.-P.312-318

78. Bertram J. S. Induction of connexin 43 by carotenoids: functional consequences// Arch. Biochem. Biophys. - 2004. - V. 430. №.1. - P. 120-126.

79. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review // Ann.Bot. Lond. - 2003. - Spec.№. -P. 179-194.

80. Brownlee M. A radical explanation for glucose-induced beta cell dysfunction//J. Clin. Invest. -2003. - Vol. 112.-№ 12. - P. 1788-1790.

81. Brownlee M., Cerami A., Vlassara H. Advanced products of nonenzymatic glycosylation and the pathogenesis of diabetic vascular disease // Diabetes Metab. Rev. -1988. - № 4. - P. 437-451

82. Bouloumie A. et al. Endothelial dysfunction coincides with an enhanced nitric oxide synthase expression and superoxide anion production // Hypertension. -1997. - V. 30. № 4. _ p. 934-941.

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

84. Cakatay U., Telci A., Salman S., Satman L., Sivas A. Oxidative protein damage in type I diabetic patients with and without complications // Endocr. Res. -2000. - V. 26. № 3. - P. 365-379.

85. Cameron N.E., Cotter M.A., Jack A.M., Basso M.D., Hohman T.C. Protein kinase C effects on nerve function, perfusion, Na(+), K(+)-ATPase activity and glutathione content in diabetic rats // Diabetologia. -1999. - V. 42. - № 5. - P. 1120-1130.

86. Carbone D.L., Doom J.A., Kiebler Z., Petersen D.R. Cysteine modification by lipid peroxidation products inhibits protein disulfide isomerase // Chem. Res. Toxicol. - 2005. - V. 18. №. 8. - P. 1324-1331.

87. Cardinal M., Eisenbud D.E., Phillips T., Harding IC. Early healing rates and wound area measurements are reliable predictors of later complete wound closure // Wound Rep. Reg. - 2008. - V. 16. №. 1. - P. 19-22.

88. Cenci G. et al. In vitro inhibitory activity of probiotic spore-forming bacilli against genotoxins / //Lett. Appl. Microb. - 2008. - V.46. №.3. - P.331-337.

89. Christen S., Peterhans E., Stocker R. Antioxidant activities of some tryptophan metabolites: possible implication for inflammatory diseases //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1990. - T. 87. - №. 7. - C. 2506-2510.

90. Crews H., Alink G., Andersen R. et al. A critical assessment of some biomarker approaches linkedwith dietary intake// Br. J.Nutr. - 2001. - V.86. - P. 5-35.

91. Davies K.J., Delsignore M.E., Lin S.W. Protein damage and degradation by oxygen radicals. II. Modification of amino acids // J. Biol. Chem. -1987. - V. 262. № 20. - P. 9902-9907.

92. Decuyper-Debergh D., Piette J., Jassogne-Lion M., De Vorst V. Singlet oxygen mutagenicity induced in the lac operon // Archive int. physiol. et biochem. -1986.-V.94. №.5.-P 535-538.

93. Dedon P. C., Plastaras J. P., Rouzer C. A., Marnett L. J. Indirect mutagenesis by oxidative DNA damage: formation of the pyrimidopurinone adduct of deoxyguanosine by base propenal // Proc.Nat. Acad. Sei. USA. - 1998. - V.95. N.19. -P.11113-11116.

94. Dimascio P., Briviba K., Sasaki S.T. et al. The reaction of peroxynitrite with tert-butil hydroperoxide produces singlet molecular oxygen // Biol. Chem. -1997.-V. 378.-P. 1071-1074.

95. Dizdaroglu M, Formation of an 8-hydroxyguanine moiety in deoxyribonucleic acid on gamma-irradiation in aqueous solution // Biochemistry. -1985. - V.24. -P.4476-4481.

96. Dogukan A., et al. A tomato lycopene complex protects the kidney from cisplatin-induced injury via affecting oxidative stress as well as Bax, Bcl-2, and HSPs expression // Nutr Cancer. - 2011. - V. 63. - № 3. - P. 427-434.

97. Ehresmann B., Imbault P., Well J. H. Spectrophotometric determination of protein concentration in cell extracts containing tRNA's and rRNA's //Analytical biochemistry. - 1973. - T. 54. - №. 2. - C. 454-463.

98. Farinati F. Oxidative DNA damage accumulation in gastric carcinogenesis //Gut. - 1998. - V.42. № 3. - P. 351-356.

99. Farr S.B., Kogoma T. Oxidative stress responses in Escherichia coli and Salmonellatyphimurium //Microbiol. Rev. - 1991.- V.55. - P.561-585.

100. Finkel T., and Holbrook N. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing // Nature. - 2000. - V. 408. - P 239-247.

101. Garmyn M. et al. Effect of beta-carotene supplementation on the human sunburn reaction// Exp. Dermatol. - 1995. - V. 4. № 2. - P. 104-111.

102. Georgetti S. R. et al. Evaluation of the antioxidant activity of different flavonoids by the chemiluminescence method //AAPS PharmSci. - 2003. - T. 5. - №. 2. - C. 111-115.

103. Gillissen A. et al. Nacystelyn, a novel lysine salt of N-acetylcysteine, to augment cellular antioxidant defence in vzYro//Respiratory medicine. - 1997. - T. 91. - №. 3.-C. 159-168.

104. Gotteland M., Brunser O., Cruchet S. Systematic review: are probiotics useful in controlling gastric colonization by Helicobacter pylori? //Aliment. Pharmacol. Ther. - 2006. - V.23. №.8. - P. 1077-1086.

105. Greul A.K., Grundmann J.U., Heinrich F. et al. Photoprotection of UV-irradiated human skin: an antioxidative combination of vitamins E and C, carotenoids, selenium and proanthocyanidins// Skin Pharmac. Appl. Skin Physiol. -2002. - V.15., N.5. - P. 307-315.

106. Guetens G., De Boeck G, Highley M. et al. Oxidative DNA damage: biological significance and methods of analysis //Crit.Rev.Clin.Lab.Sci. - 2002. - №. 4-5.-P.331-457.

107. Grune T., Reinheckel T., Davies K. J. Degradation of oxidized proteins in mammalian cells 11 The FASEB J. - 1997. - V. 11. - P. 526- 534.

108. Halliwell B., Gutteridge M.C. Role of free radicals and catalytic metal ions in human disease: an overview // Meth. Enzymol. - 1990. - V. 186. - P. 1-85.

109. Harman D. Aging: A theory based on free radical and radiation chemistry. //J.Gerontol.- 1956. - V. 11. - P. 289-300.

110. Hathouta A.S., Mohameda S.R. et al. Ability of Lactobacillus casei and Lactobacillus reuteri to protect against oxidative stress in rats fed aflatoxins-contaminated diet//Toxicon.- 2011. - V.58.1.2. - P. 179-186.

111. Hevel J.M., Marietta M.A. Macrophagenitric oxide synthase -Relationship between enzymebound tetrahydrobiopherin and synthase activity // Biochemistry. - 1992.- V. 31.-P. 7160-7165.

112. Imlay J.A. Cellular defences against superoxide and hydrogen peroxide // Annu. Rev. Biochem. — 2008. — V. 77. — P. 755—776.

113. Isolauri E., Kirjavainen P.V., Salminen S. Probiotics: a role in the treatment of intestinal infection and inflammation //Gut. 2002. - V. 50. - P. 54 - 59.

114. James T.J., Hughes M.A., Cherry G.W., Taylor R.P. Evidence of oxidative stress in chronic venous wounds // Wound Rep. Reg. - 2003. - V. 11. № 5. -P. 172-176.

115. Khansari N., Shakiba Y., Mahmoudi M. Chronic inflammation and oxidative stress as a major cause of age-related diseases and cancer //Recent Pat Inflamm. Allergy Drug Discov. - 2009. - Y.3. №.1. - P.73-80.

116. Keaney J.F. Jr. et al. Obesity and systemic oxidative stress: clinical correlates of oxidative stress in the Framingham study // Arterioscler. Thromb. Vase. Biol. -2003. - V. 23. № 3. - P. 434-439.

117. Kellogg A., Pop-Busui R. Peripheral nerve dysfunction in experimental diabetes is mediated by cyclooxygenase-2 and oxidative stress // Antioxid. Redox Signal.-2005.-V. 17. №3.-P. 1521-1529.

118. Khansari N., Shakiba Y., Mahmoudi M. Chronic inflammation and oxidative stress as a major cause of age-related diseases and cancer //Recent Pat Inflamm. Allergy Drug Discov. - 2009. - V.3. №.1. - P.73-80.

119. Kikugawa K., Hiramoto K., Tomiyama S., Asano Y. (3-Carotene effectively scavenges toxic nitrogen oxides: nitrogen dioxide and peroxynitrous acid// FEBS Lett. - 1997. - V. 404. № 2-3. - P. 175-178.

120. Kodali V.P., Perali R.S., Sen R. Purification and partial elucidation of the structure of an antioxidant carbohydrate biopolymer from the probiotic bacterium Bacillus coagulans RK-02. //J. Nat. Prod. - 2011. - V.74. N8. - P. 1692-1697.

121. Krieger-Brauer H.I., Kather H. Human fat cells possess a plasma membrane-bound H202-generating system that is activated by insulin via a mechanism bypassing the receptor kinase // J. Clin. Invest. - 1992. - V. 89. № 13. -P. 1006-1013.

122. Krinsky N.I. Actions of carotenoids in biological systems// Annu. Rev. Nutr. - 1993.-V.13.P. 561-87.

123. Kristal B.S., Yu B.P. An emerging hypothesis: synergistic induction of aging by free radicals and Maillard reactions. // J. Gerontol. - 1992. - V.47.N 4. - P. B107-B114.

124. Kullisar T., Zilmer M. et al. Two antioxidative lactobacilli strains as promising probiotics //Int. J. Food Microbiol.- 2002 - V.72.- P. 215-224

125. Kunjathoor V.V., Wilson D.L., LeBoeuf R.C. Increased atherosclerosis in streptozotocin-induced diabetic mice // J. Clin. Invest. - 1996. - V. 97. - P. 17671773.

126. Lavy A., Neeman Y., Fuhrman B. The antioxidative effect of the bacteria Deinococcus radiophilus against LDL lipid peroxidation // European Journal of Nutrition. — 2005. — № 44. — P. 281—284.

127. Lemee L., Peuchant E., Clerc M. Deinoxanthin: A New Carotenoid Isolated from Deinococcus radiodurans // Tetrahedron. - 1997. - V.53. - N.3. - P. 919-926.

128. Levine R.L., Garland D. et al. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins // Methods Enzymol. - 1990. - V. 186. - P. 464-478.

129. Lin J.Y., Selim M.A., Shea C.R. et al. UV photoprotection by

combination topical antioxidants vitamin C and vitamin E // J. Am. Acad. Dermat. -

159

2003. -V. 48. N.6. -P. 866-874.

130. Lo P.R. et al. Determinations of the antimutagenic activities of several probiotic bifidobacteria under acidic and bile conditions against benzo[a]pyrene by a modified Ames test // Int. J. Food Microbiol. - 2004. - V.93. - №2. - P.249-257.

131. Lopitz-Otsoa F. et al. Kefir: a symbiotic yeasts-bacteria community with alleged healthy capabilities //Rev. Iberoam. Micol. - 2006. - V.23. №.2. - P.67-74.

132. Malins D.C., Haimanot R. Major alterations in the nucleotide structure of DNA in cancer of the female breast //Cancer Res. - 1991. - V. 51. № 19. - P. 54305432.

133. Matsuu M. et al. The protective effect of fermented milk kefir on radiation-induced apoptosis in colonic crypt cells of rats. J. Radiat. Res. - 2003. -V.44. - №.2. - P.l 11-115.

134. McBain A.J., MacFarlaneG.T. Modulation of genotoxic enzyme activities by non-digestible oligosaccharide metabolism in in-vitro human gut bacterial ecosystems //Medical Microbiology. - 2001. - V. 50. - P. 832-841.

135. Meighen E.A. Molecular biology of bacterial bioluminescence // Microbiol. Rev. - 1991 - V. 55. - P. 123-142

136. Menke N.B. et al. Impaired wound healing // Clinics in Dermatol. -2007.-V. 25. № 1. - P. 19-25.

137. Monnier V.M. Cerami A. Nonenzymatic browning in vivo: possible process for aging of long-lived proteins. //Science. -1981. - V. 211. - P. 491 -493.

138. Moseley R. et al. Comparison of oxidative stress biomarker profiles between acute and chronic wound environments // Wound Rep. Reg. - 2004. - V. 12. №4.-P. 419-429.

139. Newcomb T. G. Molecular Biology of Free Radicals in Human Disease I/Oica International., Saint Lucia/Aruoma O., Halliwell B (Eds.). London. - 1998. - P. 139-166.

140. Nishikawa T. et al Normalizing mitochondrial superoxide production blocks three pathways of hyperglycaemic damage // Nature. - 2000, - V. 404. - № 6779. - P. 787-790.

141. Nohl H. The biochemical mechanism of the formation of reactive oxygen species in heart mitochondria// J.Mol.Cell.Cardiol. - 1981. - V. 13. - Suppl.I. -P .66.

142. Ojha N. et al. Assessment of wound-site redox environment and the significance of Rac2 in cutaneous healing// Free Radic Biol Med. - 2008. - V.44. № 4.-P. 682-691.

143. Pagano P.J. et al. An NADPH oxidase superoxide-generating system in the rabbit aorta // Am. J. Physiol. - 1995. - V. 268. № 24. - P. 2274-2280.

144. Palozza P., Krinsky N.I., Antioxidant effect of carotenoids in vivo and in vitro - an overview// Metods Enzymol. - 1992. - V. 213. - P.403-420.

145. Perner A., Andresen L., Pedersen G., Rask-Madsen J. Superoxide production and expression of NAD(P)IT oxidases by transformed and primary human colonic epithelial cells // Gut.- 2003. - V 52. - P. 231-236

146. Pomposiello P. J., Demple B. Global adjustment of microbial physiology during free radical stress// Adv. Microb. Physiol. - 2002. - V.46. - P.319-341.

147. Pop-Busui R. et al. Dissection of metabolic, vascular, and nerve conduction interrelationships in experimental diabetic neuropathy by cyclooxygenase inhibition and acetyl-L-carnitine administration // Diabetes. -2002. - V. 51. - № 8. -P. 2619-2628.

148. Preuss H.G., Echard В., Yamashita E., Perricone N.V. High dose astaxanthin lowers blood pressure and increases insulin sensitivity in rats: Are these effects interdependent? // Int. J. Med. Sci. - 2011. - V. 8.№. 2. - P. 126-138.

149. Prescott S., Nowak-W^grzyn A. Strategies to prevent or reduce allergic disease //Ann. Nutr. Metab. - 2011. - V.59. - S.l. - P.28-42.

150. Renner H.W., Munzner R. The possible role of probiotics as dietary antimutagen //Mut. Res. - 1991. - V. 262. №.4. - P.239-245.

151. Reiter R. J. et al. Melatonin and tryptophan derivatives as free radical scavengers and antioxidants //Tryptophan, Serotonin, and Melatonin. - Springer US, 1999.-P. 379-387.

152. Richter C. Biophysical consequence of lipid peroxidation in membranes.// Chem. Phys. Lipids. - 1987. - V.44. - P. 175-189.

153. Rodriguez H., Drouin R., Holmquist G. P. et al. Mapping of Cu/H202-induced DNA damage at nucleotide resolution in human genomic DNA by ligation-mediated polymerase chain reaction.// J. Biol. Chem. - 1995. V. 270. - P. 1763317640.

154. Rosen P., Nawroth P.P. et al. The role of oxidative stress in the onset and progression of diabetes and its complications: a summary of a congress Series sponsored by UNESCO-MCBN, the American diabetes association and the german diabetes society // Diabetes Metab. Res. Rev. - 2001. - V. 17.№ 2. - P. 189-212.

155. Rudich A., Kozlovsky N., Potashnik R., Bashan N. Oxidant stress reduces insulin responsiveness in 3T3-L1 adipocytes // Am. J. Physiol. - 1997. - V. 272. № 2. - P. 935-940.

156. Rudich A., Tirosh A. et al. Prolonged oxidative stress impairs insulin-induced GLUT4 translocation in 3T3-L1 adipocytes // Diabetes. -1998. - V. 47. № 4. -P. 1562-1569.

157. Rzezniczak T.Z., L.A. Douglas, J.H. Watterson, T.J.S. Merritt. Paraquat administration in Drosophila for use in metabolic studies of oxidative stress// Analytical Biochemistry - 2011. - V.419. N.2. - P.345-347.

158. Sazontova T.G., Zhukova A.G., Zenina T.A., Belkina L.M. Antioxidant defence and sensitivity to free radical oxidation in ischemic and ischemic/reperfused myocardium of Wistar and August rats // Hypoxia Med. - 2002. - V. 10. - P. 25-31

159. Saide A.O., Gilliland S.E. Antioxidative activity of lactobacilli measured by oxygen radical absorbance capacity //J. Dairy Sci. - 2005. -V. 88. - P.1352-1357.

160. Sen C.K., Roy S. Oxygenation state as a driver of myofibroblast differentiation and wound contraction: hypoxia impairs wound closure// J. Invest Dermatol. - 2010. - V.130. № 12. - P. 2701-2703.

161. Severin F.F. et al. Penetrating cation/fatty acid anion pair as a mitochondria-targeted protonophore// Proc Natl Acad Sci U S A. - 2010. - V.107. N.2.-P. 663-668.

162. Sharoni Y., Danilenko M., Levy J., Stahl W. Anticancer activity of carotenoids: from human studies to cellular processes and gene regulation. In: Carotenoids in Health and Disease (Krinsky N. I., Mayne S. T. & Sies, H., eds.). 2004. P. 165-196.

163. Shen Q., Shang N., Li P. In vitro and in vivo antioxidant activity of Bifidobacteriumanimalis 01 isolated from centenarians //Curr. Microbiol. - 2011. -V.62. №.4. - P. 1097-1103.

164. Shimoda R. et al. Increased formation of oxidative DNA damage, 8-hydroxydeoxyguanosine, in human livers with chronic hepatitis //Cancer Res. - 1994. - V.54. - № 14.-P. 3171-3172.

165. Sies H. & Stahl W. New horizons in carotenoid research. In: Carotenoids and Retinoids: Molecular Aspects and Health Issues. 2005. P. 315-320.

166. Sies H. Oxidative Stress II. Oxidants and antioxidants. - Academic Press, London., 1991. - 368 p.

167. Sirisinha S. Insight into the mechanisms regulating immune homeostasis in health and disease //Asian. Pac. J. Allergy Immunol. - 2011. - V.29. №.1. - P. 1-14.

168. Skulachev V.P. Aging is a specific biological function rather than the result of a disorder in complex living systems: biochemical evidence in support of Weismann's hypothesis// Biochemistry. - 1997. - V. 62. N.l 1. - P.l 191-1195

169. Skulachev V.P. What is "phenoptosis" and how to fight it?// Biochemistry. - 2012. - V. 77. N.7. - P.689-706.

170. Skulachev V.P. A biochemical approach to the problem of aging: "megaproject" on membrane-penetrating ions. The first results and prospects// Biochemistry. - 2007. - V. 72. N.l2.-P. 1385-1396.

171. Skulachev V.P. Aging as a particular case of phenoptosis, the programmed death of an organism (a response to Kirkwood and Melov "On the programmed/non-programmed nature of ageing within the life history")// Aging. -2011. - V.3. N 11. - P.l 120-1123

172. Skulachev V.P. How to clean the dirtiest place in the cell: Cationic antioxidants as intramitochondrial ROS scavengers // IUBMB Life. - 2005. - V. 57. №4/5. - P. 305-310.

173. Skulachev M.V. et al. Mitochondrial-targeted plastoquinone derivatives. Effect on senescence and acute age-related pathologies //CurrDrugTargets - 2011. - V. 12. - P. 800-26.

174. Sohal R.S., Svensson I., Brunk U.T. Hydrogen peroxide production by liver mitochondria in different species // Mech. Ageing and Develop. -1990. - V. 53.-P. 209-215.

175. Stahl W., Krutmann J. Systemic photoprotection through carotenoids// Hautarzt. - 2006. - V. 57. № 4. - P. 281-285.

176. Stahl W., Sies H. Carotenoids and flavonoids contribute to nutritional protection against skin damage from sunlight// Mol. Biotechnol. - 2007. - V. 37. №. 1. - P. 26-30.

177. Stahl W, Sies H. Lycopene: a biologically important carotenoid for humans?// Arch. Biochem. Biophys. - 1996. - V.336. - P.l-9.

178. Storz, G.; Imlay, J. A. Oxidative stress //Cur. Opin. Microbiol. - 1999. -V.2. - P.188-194.

179. Su L. Microbial biosensors: a review //Biosens. Bioelectron. - 2011. -V.26. - P.1788-1799.

180. Sundqvist T. Bovine aortic endothelial cells release hydrogen peroxide //J. Cell. Physiol.-1991.-V. 148.-P. 152-156.

181. Suzuki Y.J., Forman PI.J., Sevanian A. Oxidants as stimulator of signal transduction// Free Radic. Biol. Med. - 1997. - V.22. - P 269-285.

182. Suzuki H., Swei A., Zweifach B.W., Schmid-Schonbein G.W. In vivo evidence for microvascular oxidative stress in spontaneously hypertensive rats. Hydroethidine microfluorography // Hypertension. - 1995. - V. 25. - № 15. - P. 1083-1089.

183. Takechi S. et al. Mutation spectrum induced by dihydropyrazines in Escherichia coli //Biological and Pharmaceutical Bulletin. - 2006. - T. 29. - №. 1. -C. 17-20.

184. Tian B., Zhenjian X., Sun Z., Lin J., Hua Y. Evaluation of the antioxidant effects of carotenoids from Deinococcus radiodurans through targeted mutagenesis, chemiluminescence, and DNA damage analyses //Biochimica et Biophysica Acta. - 2007. - V. - 1770. - P. 902-911.

185. Tian B. et al. Effects of carotenoids from Deinococcus radiodurans on protein oxidation// Letters in Applied Microbiology. - 2009. - V 49. № 6. - P. 689694.

186. Uotila J. T. et al. The total peroxyl radical-trapping ability of plasma and cerebrospinal fluid in normal and preeclamptic parturients //Free Radical Biology and Medicine. - 1994,-T. 16.-№. 5.-C. 581-590.

187. Van der Meide P.H., De Labie M.C.D.C., Botman C.A.D. et al. Mercuric chloride down-regulates T cell interferon-? production in brown normal but not in lewis rats: role of glutathione // Eur. J. Immunol. - 1993. - V. 23. - P. 675681.

188. Vincent A.M., Russell J.W., Low P., Feldman E.L. Oxidative stress in the pathogenesis of diabetic neuropathy // Endocr. Rev. -2004. - V. 25. № 4. - P. 612-628.

189. Vladimirov Y. A. Studies of antioxidants with chemiluminescence// Proceedings of the International Symposium on Natural Antioxidants. Molecular Mechanisms and Health Effects. - Packer L., Traber M.G., Xin W (Eds.). 1996., - P. 125-144.

190. Vonk R.J., Priebe M.G. The physiology of colonic metabolism. Possibilities for interventions with pre-and probiotics // Eur. J. Nutrition. - 2002. -V.41.-S. 1.-P. 2-10.

191. Wagner K.-H., Kamal-Eldin A., Elmadfa I. Gamma-tocopherol -an underestimated vitamin? // Ann. Nutr. Metab. - 2004. -V. 48. - P. 169-188

192. Wagner A. E. et al. Free radical scavenging and antioxidant activity of ascorbigen versus ascorbic acid: studies in vitro and in cultured human keratinocytes //Journal of agricultural and food chemistry. - 2008. - T. 56. - №. 24. - C. 1169411699.

193. Walters D.M., Cho H.Y., Kleeberger S.R. Oxidative stress and antioxidants in the pathogenesis of pulmonary fibrosis: a potential role for Nrf2 // Antioxidants & redox signaling. - 2008. - V. 10. № 2. - P. 321-332.

194. Yagihashi S., Yamagishi S.I., Wada Ri R., Baba M, Hohman TC, Yabe-Nishimura C, Kokai Y. Neuropathy in diabetic mice overexpressing human aldose reductase and effects of aldose reductase inhibitor // Brain. -2001. - V. 124. -№ 12.-P. 2448-2458.

195. Young A.J., Lowe G.M. Antioxidant and prooxidant properties of carotenoids// Arch. Biochem. Biophys. - 2001. - V. 385. № 1. - P. 20-27.

196. Yu W., Zhao Y. Chemiluminescence evaluation of oxidative damage to biomolecules induced by singlet oxygen and the protective effects of antioxidants// Biochem. Biophys. Acta - 2005. - V. 1725. №1. - P. 30-34.

197. Zhang L.X., Cookey R.V., Bertram J.S. Carotenoids up-regulate connexin43 gene expression independent of their provitamin A or antioxidant properties // Cancer Res. - 1992. -V. 52. - № 20. - P. 5707-5712.

198. Zhang Q.M., Yones S. Induction of manganese-superoxide dismutase by membrane-binding drugs in Escherichia coli // J. Bacteriol. - 1991. -V. 173.-P. 3488-3491.

199. Zhang, P., Omaye S. T. Beta-carotene and protein oxidation:effects of ascorbic acid and alpha-tocopherol// Toxicology. - 2000. - V.146. - P.37-47.