Устойчивые свободно-радикальные реакции в водных растворах бикарбонатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат биологических наук До Минь Ха

• До Минь Ха
• кандидат биологических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат биологических наук До Минь Ха

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Биологическая роль углекислоты. б

1.1.1. Структурная и регуляторная роль углекислоты в живых 6 системах.

1.1.2. Механизмы действия углекислоты на биологические процессы.

1.2. Активные формы кислорода.

1.2.1. Биорегуляторная роль активных форм кислорода.

1.2.2. Активные формы кислорода и углекислота.

1.2.3. Роль АФК в биоэнергетических процессах.

1.2.4. Структурные особенности водных систем и участие воды в 28 свободно-радикальных процессах.

1.3. Гидратированые фуллерены - структуризаторы воды и 33 катализаторы окислительно-восстановительных процессов.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Оборудование и реактивы.

2.2. Методы.

2.2.1. Приготовление растворов:

2.2.2. Регистрация физико-химических свойств растворов.

2.2.2.1. Измерение рН.

2.2.2.2. Метод электронного парамагнитного резонанса.

2.2.2.3. Метод хемилюминесценции ^

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ

ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Генерация супероксидных радикалов в водных растворах бикарбонатов.

3.1.1. Регистрация сигналов ЭПР спиновой ловушки - тайрона в растворах бикарбоната натрия.

3.1.2.Характеристика сигналов ЭПР спиновой ловушки — тайрона, активированных перекисью водорода растворов бикарбоната, натрия ^

3.2. Хемилюминесценция растворов бикарбонатов.

3.2.1. Возникновение вспышек хемипюминесценции растворов бикарбонатов при добавлении солей двухвалентного железа в 54 отсутствие или в присутствии люминола.

3.2.2. Зависимость сигнала Ее(Н)-ЛМ хемипюминесценции растворов бикарбоната от рН.

3.2.3. Влияние гидратированных фуллеренов (С6о)(Н20)п на индуцированную Ре(П)-ЛМхемилюминесценцию растворов бикарбоната.

3.2.4. Влияние тайрона и каталазы на индуцированную Ре(11)-ЛМ и Кз[Ре(СИ)б]-ЛМхемилюминесценцию растворов бикарбоната.

3.3. Люминол-зависимая хемилюминесценция растворов бикарбонатов, активированных перекисью водорода.

3.3.1. Выявление длительных сигналов хемилюминесценции в присутствии люминола активированных перекисью водорода 68 растворов бикарбоната натрия.

3.3.2. Зависимость интенсивности и стабильности излучения активированных перекисью водорода растворов бикарбоната натрия 72 от концентрации компонентов систем.

3.3.3. ЛМ-зависимая ХЛ активированных перекисью водорода растворов бикарбонатов, изолированных от света и действия 74 механических факторов. Вариации ХЛ в период лунного затмения.

3.3.4. Влияние НуРп в малых и сверхмалых дозах на ЛМ-зависимую ХЛ, активированных Н2О2 растворов бикарбоната натрия.

3.3.5. Влияние антиоксидантов и прооксидантов на ЛМ-зависимую

ХЛ активированных перекисью водорода растворов бикарбонатов.

3.3.6. Зависимость ЛМ-зависимой ХЛ активированных перекисью водорода растворов бикарбоната натрия от рН. 81 3.4. Люцигенин-зависимая хемилюминесценция растворов бикарбонатов, активированных перекисью водорода.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Устойчивые свободно-радикальные реакции в водных растворах бикарбонатов»

Актуальность проблемы:

Углекислый газ и образующиеся при реакции С02 с водой угольная кислота, бикарбонаты и карбонаты, которые в совокупности именуются углекислотой, присутствуют в разных соотношениях практически во всех природных водных системах. Все биологические жидкости, включая цитоплазму живых клеток и внеклеточные среды, являются бикарбонатными водными системами. Углекислота, образующаяся в организме при окислении органических соединений, играет важную роль в регуляции разнообразных биологических процессов. Так, при дефиците в организме углекислоты, подавляется дыхание как на уровне целого организма [Haldane, 1927; Henderson Y., 1938; Агаджанян H.А. и др., 1995], так и на клеточном уровне [Bicz W., 1960; Palet A. et al., 1991]. Углекислота влияет на активность многих ферментов, экспрессию генов, систему кровообращения, иммунные реакции [Коган А.Х. и др., 2006]. Биологические эффекты углекислоты столь многообразны, что представителей семейства углекислоты можно считать универсальными регуляторами метаболизма.

Механизмы действия углекислоты на клеточном и молекулярном уровнях изучены в настоящее время недостаточно. Углекислота играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса в биологических системах, но механизм ее действия не сводится только к этому фактору. Лишь в последнее время стали появляться работы, свидетельствующие о существенном влиянии углекислоты, в частности, бикарбоната на процессы с участием активных форм кислорода (АФК). Коганом А.Х. с соавт. [1995] было обнаружено, что углекислота служит универсальным регулятором свободнорадикального гомеостаза клеток и тканей у живых организмов. Она влияет на активность супероксиддисмутаз, ксантиноксидазы и других ферментов, участвующих в процессах обмена АФК [Fridovich I. et al., 1976, 2004], на неферментативные окислительные процессы, протекающие в водных системах in vitro и in vivo [Médinas D.B. et al., 2007]. Влияние представителей семейства углекислоты на свободнорадикальные процессы обусловлено тем, что они реагируют с АФК и превращаются в относительно долгоживущие и селективно действующие на свои мишени карбонатные радикалы и пероксикарбонаты [Augusto О. et al., 2002]. Появляется все больше доказательств того, что как АФК, так и свободнорадикальные реакции с их участием служат универсальными регуляторами процессов жизнедеятельности на разных уровнях организации живых систем, а патогенное действие АФК связано с нарушениями регуляции их обмена [Ramasarma Т., 1990; Thannickal V.J. and Fanburg B.L., 2000; Droge W., 2002; Voeikov V.L., 2001, 2007]. Поэтому изучение модулирующей роли углекислоты в действии АФК весьма актуально.

Каждая форма углекислоты имеет свои физико-химические свойства, и одним из важных факторов, обеспечивающих многообразие биологических эффектов, служит изменение их соотношения за счет изменения pH водной среды. Однако вода может и непосредственно участвовать в реализации модулирующего действия углекислоты на процессы с участием АФК. В' настоящее время появились как экспериментальные [Pollack G., 2003-2010], так и теоретические [Del Giudice Е. and Preparata G., 1995] обоснования возможности расщепления воды на радикалы в мягких условиях, что должно сопровождаться развитием в ней окислительно-восстановительных процессов. Действительно, при действии на воду факторов весьма низкой интенсивности (звук, механическое перемешивание воды, замораживание-оттаивание, воздействие низкочастотными электромагнитными полями) вода служит источником АФК [Домрачев и др., 1992; Воейков B.JI. и др. 1996; Ikeda S. et al., 1999; Брусков В.И. и др. 2001; Wentworth P., Jr. et al., 2001; Belovolova L. V. et al., 2009]. Учитывая чрезвычайно важную роль, которую играет углекислота как в биологических, так и в других природных водных системах, изучение реакций с участием АФК в водных. растворах бикарбонатов может открыть дополнительные возможности для понимания механизмов влияния углекислоты на широкий спектр биологических процессов, что позволит эффективно управлять ими.

Цель данной работы заключалась в исследовании свойств и динамики свободнорадикальных реакций, непрерывно протекающих в водных растворах бикарбонатов, а также влияния разных физико-химических факторов на эти реакции.

Основными задачами исследования являлись:

Выявление присутствия супероксидных радикалов в растворах бикарбонатов с помощью метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с использованием спинового зонда тайрона (4,5-дигидроксибензол-1,3-дисульфокислоты) и изучение зависимости сигнала ЭПР от концентрации бикарбонатов, pH, влияния физических (освещение) и химических факторов.

Изучение продукции АФК хемилюминесцентным методом в бикарбонатных растворах в ответ на внесение в них солей двухвалентного железа в присутствии и в отсутствие люминесцентного зонда люминола (JIM).

Исследование хемилюминесцентным методом с использованием АФК-зондов ЛМ и люцигенина (ЛЦ) продукции АФК в бикарбонатных и других буферных водных растворах, активированных внесением в них перекиси водорода в низких концентрациях.

Изучение влияния различных факторов (температуры, рН и др.), про- и антиоксидантов и слабых воздействий (космо-физические факторы, гидратированные фуллерены в малых и сверхмалых концентрациях) на параметры сопровождающихся хемилюминесценцией (ХЛ) свободно-радикальных процессов в бикарбонатных водных растворах.

Основные положения, выносимые на защиту:

В водных растворах бикарбонатов спонтанно происходит образование супероксидного радикала, стационарный уровень которого возрастает с увеличением концентрации бикарбоната от 5 до 100 мМ. Интенсивность сигнала тайрона (ЭПР-зонда на супероксидный радикал) возрастает при освещении раствора белым и синим (А,=455 нм) светом и максимальна при рН около 9,0. Сигнал отсутствует в дистиллированной воде и в растворах Ва(ОН)2 в этом диапазоне рН, что свидетельствует о специфической роли бикарбоната в продукции супероксидного радикала в воде.

При внесении в водные растворы бикарбонатов солей Ре(Н) или К3[Ре(СЫ)6] в микромолярных концентрациях регистрируется вспышка ХЛ, интенсивность которой возрастает в присутствии люминесцентного зонда на АФК - ЛМ. Интенсивность ХЛ максимальна при значениях рН водных растворов 8,8-9,0. Интенсивность ХЛ снижается в присутствии тайрона - ловушки супероксидных радикалов и при добавлении катапазы, что свидетельствует о продукции супер оксидного радикала и перекиси водорода в водных растворах бикарбонатов.

При внесении в водные растворы бикарбонатов Н202 в субмиллимолярных концентрациях в присутствии ЛМ они становятся длительными источниками ХЛ, которая не затухает в герметично закрытых и изолированных от света сосудах в течение многих месяцев. Интенсивность ХЛ возрастает при внесении в реакционные смеси Ре804 в микромолярных концентрациях или пероксидазы и подавляется в присутствии каталазы и тайрона, что свидетельствует об участии Н2Ог и супероксидного радикала в процессах, сопровождающихся ХЛ. В присутствии ЛЦ интенсивность ХЛ ниже, чем в присутствии ЛМ, и она затухает быстрее, но ее интенсивность вновь возрастает при повторном внесении ЛЦ в «затухший» раствор.

Гидратированные фуллерены (НуБп) в концентрациях выше 10 нМ снижают интенсивность вспышки ХЛ, индуцированной внесением Ре(П) в водные растворы бикарбонатов, а в концентрациях ниже 1 нМ усиливают ХЛ. В водных растворах бикарбонатов, активированных перекисью водорода, НуБп в диапазоне концентраций 10"п - Ю'20 М повышали интенсивность ЛМ-зависимой ХЛ. При этом зависимость эффекта от дозы НуБп имеет нелинейный полимодальный характер с максимумами в области сверхмалых доз (10~16 - 10"15 М) и "мнимых" концентраций (<10"19 М).

Предложена гипотеза, позволяющая объяснить большинство полученных результатов с учетом особой роли водной среды в осуществлении незатухающих свободно-радикальных реакций в растворах бикарбонатов. Вода рассматривается, как двухфазная система, в которой одна из фаз может служить донором электронов.

Научная новизна исследования:

Впервые обнаружено спонтанное образование супероксид радикала в водных растворах бикарбонатов, зависящее от концентрации бикарбоната и усиливающееся при освещении.

Впервые обнаружено, что при внесении в водные растворы бикарбонатов солей двухвалентного железа развивается вспышка ХЛ, интенсивность которой возрастает в присутствии ЛМ. Интенсивность ХЛ максимальна в районе рН 8,8-9,0, что совпадает с максимумом сигнала ЭПР для водных растворов бикарбонатов.

Впервые обнаружено, что в водных растворах бикарбонатов, активированных перекисью водорода, развивается ЛМ-зависимая ХЛ, которая не затухает в герметично закрытых и изолированных от света сосудах в течение многих месяцев.

Впервые установлено, что гидратированные фуллерены в сверхмалых и «мнимых» концентрациях, повышают интенсивность устойчивой ЛМ-зависимой ХЛ водных растворов бикарбонатов, активированных перекисью водорода.

Впервые показано, что ЛМ в микромолярных концентрациях может выступать в роли усилителя ХЛ в течение чрезвычайно длительного времени (месяцы и годы), что свидетельствует о существовании механизма усиления им интенсивности излучения, сопровождающего свободно-радикальные реакции, который отличается от общепринятого.

Теоретическая и практическая значимость исследования:

Теоретическая значимость работы определяется тем, что она вносит определенный вклад в понимание механизмов участия углекислоты в биологических и других природных процессах, что даст возможность целенаправленно влиять на них.

Поскольку активированные перекисью водорода водные растворы бикарбонатов являются стабильными источниками ХЛ, не затухающей длительное время, и обладают чувствительностью к действию низкоинтенсивных физических и химических факторов, появляется возможность использовать их в качестве тест-систем для регистрации физических полей и исследования свойств препаратов, представляющих собой растворы биологически активных веществ в сверхмалых дозах.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», До Минь Ха

ВЫВОДЫ:

1. Показано что, в водных растворах бикарбонатов спонтанно происходит образование супероксидпого радикала.

2. При внесении в водные растворы бикарбонатов солей Ре(П) регистрируется вспышка ХЛ. Интенсивность ХЛ возрастает в присутствии люминола, максимальна при рН 8,6-9,0, снижается в присутствии каталазы и тайрона.

3. Активированные Н2О2 растворы бикарбонатов в присутствии люминола становятся длительными источниками ХЛ, интенсивность которой возрастает в присутствии пероксидазы и железа (II) и подавляется в присутствии каталазы и тайрона.

4. Гидрагированные фуллерены (НуРп) в концентрациях 100 нМ и выше снижают интенсивность вспышки Ре(П)-ЛМ-зависимой ХЛ в растворах бикарбонатов, в концентрациях ниже 1 нМ усиливают ХЛ.

5. В диапазоне концентраций Ю~20 - 10~9 М НуРп повышают интенсивность ЛМ-зависимой ХЛ растворов бикарбонатов, активированных Н2О2. Зависимость эффекта от дозы НуРп имеет полимодальный характер.

6. Предложена гипотеза, позволяющая объяснить полученные результаты с точки зрения участия водной среды как двухфазной системы в свободно-радикальных процессах, спонтанно протекающих в растворах бикарбонатов.

ГЛАВА 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Хорошо известно, что в химических реакциях с участием активных форм кислорода, в частности, свободных радикалов и пероксидов, продуцируется энергия электронного возбуждения, эквивалентная энергии фотонов в видимой и даже УФ-области спектра [Уое1коу, 2001]. Если в такие реакционные системы, в которых происходит рекомбинация свободных радикалов или разложение мало устойчивых промежуточных соединений пероксидной природы, вводят люминесцентные (флуоресцентные) или хемилюминесцентные зонды, генерируемая энергия высвечивается в форме слабого или сверх-слабого излучения. Однако обычно излучение быстро угасает за счет исчерпания реагентов и/или разложения введенных люминесцентных зондов. Поведение водных растворов бикарбонатов, в которые в довольно низкой концентрации вводят Н202, оказалось неожиданным. Н202 инициирует в водных растворах бикарбонатов процесс, который сопровождается ЛМ-зависимой ХЛ в течение многих месяцев в полной темноте и в условиях, в которых обмен веществом (например, кислородом и другими газами) со средой исключен. При определенных условиях интенсивность люминесценции после внесения в бикарбонатные растворы перекиси водорода и люминола начинает возрастать, и рост продолжается в течение нескольких дней, а затем интенсивность излучения в течение длительных периодов времени относительно постоянна.

Согласно принятой в настоящее время модели хемилюминесценции люминола, в присутствии окислителей в щелочном растворе это вещество окисляется радикалом или окисленной формой металла переменной валентности, превращаясь в оксильный радикал. Далее оксильный радикал люминола при взаимодействии, например, с супероксид радикалом превращается в крайне неустойчивый эндопероксид, который затем превращается в электронно-возбужденный аминофталат с выделением Ы2. Переход аминофталата из возбужденного в основное состояние сопровождается излучением фотона [Владимиров, Проскурина, 2009]. Таким образом, в присутствии оксидантов и АФК люминол должен достаточно быстро разложиться, а люминесценция исчезнуть. Чрезвычайно длительная ЛМ-зависимая ХЛ активированных перекисью водорода растворов бикарбонатов не укладывается в эту схему. Однако, в литературе имеются и другие наблюдения, которые ей противоречат. Так, еще в работах 1930х - 1940х гг. сообщалось, что в щелочных растворах с перекисью водорода люминол может реагировать с АФК и другими радикалами с образованием аминофталата и азота как побочных продуктов и восстановлением люминол а через промежуточные продукты (цит. по [Рид, I960]). Недавно появились сообщения об открытии явления «пост-хемилюминесценции» — появлении вспышки излучения при введении доноров электронов (восстановителей) в раствор перманганата или феррицианида калия и люминола после того, как, согласно общепринятой схеме, оба реагента должны исчерпаться [Feng, et al., 2005]. Таким образом, до сих пор детальный механизм усиленного люминолом излучения из целого ряда водных систем остается до конца не выясненным [Li, et al., 2008]. Так или иначе, люминол представляет собой очень чувствительный зонд на протекающие в реакционной системе процессы с участием АФК и других свободных радикалов, в ходе которых генерируется энергия электронного возбуждения.

В отличие от ЛМ-зависимой ХЛ ЛЦ-зависимая ХЛ через 2-3 недели после активации растворов затухала. Однако это было обусловлено не тем, что растворы теряли активность, а, по-видимому, тем, что люцигенин в этой активной среде утилизировался, поскольку после добавления новой порции ЛЦ интенсивность излучения вновь возрастала до исходного и даже до более высокого уровня, чем сразу после активации раствора бикарбоната.

Чрезвычайно длительная люминесценция исследованных в настоящей работе активированных растворов бикарбонатов после добавления в них люминола свидетельствует, что в них постоянно происходят процессы генерации АФК и других видов радикалов карбоната. Для этого, для спонтанной генерации АФК в водных растворах бикарбонатов, служащих моделью биологических жидкостей, в них должен присутствовать источник электронов, обеспечивающий постоянное образование АФК. Таким источником электронов может служить вода.

Исследования последнего времени свидетельствуют, что в воде сосуществуют фазы динамически организованной низкоэнтропийной воды и гораздо менее организованной (объемной) воды [Huang С.К. et al., 2009]. Размеры устойчивых наноассоциатов организованной воды в растворах ряда веществ в малых и сверхмалых концентрациях достигают сотен нанометров [Ямсков И.А. и др., 1999; Рыжкина И.С. и др., 2009] и даже микрон [Lo S. Y., 2009 ]. Вода, смачивающая гидрофильные поверхности («пограничная вода»), обладает свойствами жидкого кристалла. Ширина этой зоны (фазы) может составлять десятки и сотни микрон [Zheng J.-M. et al., 2006]. Пограничная вода, а также вода стабильных наноассоциатов заряжена отрицательно, и разность потенциалов между организованной и объемной водой достигает многих десятков милливольт [Pollack G. and Clegg J., 2008]. Таким образом, одна из водных фаз является потенциальным донором электронов.

Количество:

Водорода х 6 = 3

Кислорода \ ]/ъ \ х 6 = 2

Заряд:

Водорода 3 х (+1) = +3 Кислорода 2 х (-2) = -4

Заряд одного кольца = -1

Рисунок 35. Квази-полимерные лёдо-подобные структуры пограничной воды по G. Pollack (2010). Красным цветом обозначен атом кислорода, синим - атом водорода.

В соответствии с одной из моделей структурной организации пограничной воды, объясняющей целый ряд ее необычных свойств, в ней присутствуют квазиполимерные структуры с общей формулой (Нз02)"п- [Pollack G., 2010]. Согласно этой модели, в воде в отсутствие посторонних доноров и акцепторов электронов на границе между пограничной и объемной водой устанавливается динамическое равновесие:

H302)-n п ( Н20 + НО® + e"aq)

В водных растворах бикарбонатов это равновесие может нарушаться. НС0з~/С0з2 легко окисляются гидроксил радикалом НО» до карбонат-анион радикала (СОз-«) (см. Обзор литературы). Регенерация квази-полимерной воды тормозится, и появляется возможность восстановления растворенного в воде кислорода до 02-*/Н02», которые регистрируются спиновой ловушкой — тайроном. При облучении пограничной квази-полимерной воды источниками видимого и ИК-света возрастают ширина ее зоны и ее электрон-донорная емкость, что может объяснить усиление сигнала тайрона при освещении бикарбонатного раствора [Chai В. et al., 2009]. Стационарной уровень супероксидного радикала определяется как скоростью его синтеза, так и скоростью устранения в реакции дисмутации и при рекомбинации с карбонатными радикалами, при которой регенерируются карбонаты [Mazellier P. et al., 2002].

В ходе этих реакций образуются продукты в электронно-возбужденном состоянии, в частности, синглетный кислород. Вспышку XJI в бикарбонатных растворах при добавлении Fe(II), можно лишь частично объяснить появлением в растворе Н2О2. Гораздо быстрее Fe(II) окисляется С03~* [Alvarez M.N. et al., 2007], и наличие вспышки излучения свидетельствует о спонтанной продукции этих радикалов в водных растворах бикарбонатов (Схема 1).

Появление длительной ЛМ-зависимой ХЛ при добавлении Н202 в растворы бикарбонатов связано, по-видимому, с тем, что при реакции Н202 и НС03~ образуется пероксимонокарбонат (НООСОО-) (Схема 2). При его разложении возникает богатый набор АФК: С03~*, НО«, 02~*/Н02* и синглетный кислород (!02) [Lin, Liu, 2009]. Скорости протекания всех свободно-радикальных реакций в системе увеличиваются, что сопровождается увеличением интенсивности ХЛ, тогда как стационарные уровни АФК снижаются. Это видно по уменьшению сигнала ЭПР спиновой ловушки тайрона. Протекающие в активированном водном растворе бикарбонатов реакции являются циклическими, т.е. расходования реагентов не происходит.

Н302)

Н20 + |ОН*|+ е" схема 2 о2

0,7Н07*

Ьу-* ч С0327НС03

СО продукты1* Ь\

Схема 1 схема 1 4

ОН"+ 'о2 + но *

НСОз

1 : о2 2Н + еу

ОНГ + т

Схема 2

Состояние водной среды небезразлично для устойчивого протекания этих сопряженных процессов, на что указывает влияние на интенсивность XJI HyFn в сверх-малых концентрациях, в которых они влияют на структурную организацию воды.

Таким образом, водный раствор бикарбонатов представляет собой активную среду, пребывающую в устойчиво неравновесном состоянии в течение чрезвычайно длительного времени. Поддержание такого состояния требует постоянного притока энергии извне. Поскольку облучение организованной воды ИК-светом в области 2-3 мкм существенно повышает ее электрон-донорную емкость [Chai В. et al., 2009], источником энергии может служить тепловая энергия и энергия внешних низкочастотных электромагнитных полей. В растворах бикарбонатов разность электрических потенциалов между организованной и объемной водой преобразуется в энергию свободно-радикальных реакций. Таким образом, растворы бикарбонатов исполняют роль «повышающих трансформаторов», преобразуя энергию низкой плотности в энергию высокой плотности — энергию электронного возбуждения. Поскольку все биологические жидкости представляют собой растворы бикарбонатов, в первую очередь, кровь, описанные выше процессы должны, по-видимому, играть важную роль в метаболизме живых организмов. А именно, в дополнение к различным молекулярным механизмам биологического действия представителей семейства углекислоты, их способность катализировать и участвовать в свободно-радикальных процессах ( окислении воды ) может играть фундаментальную роль в биоэнергетическом обеспечении процессов жизнедеятельности, а также в поддержании живой материи в устойчиво возбужденном состоянии, обеспечивающем его чрезвычайно высокую чувствительность к действию на живые системы химических и физических факторов низкой и сверх-низкой интенсивности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук До Минь Ха, 2011 год

1. Агаджанян H.A., Степанов О.Г., Архипенко Ю.В. Дыхательные газы и функциональное состояние пищеварительной системы. Москва-Краснодар, 2002.- 191 с.

2. Блюменфельд JI. А. Воеводский В.В., Семенов А.Г. Применение электронного парамагнитного резонанса в химии. Новосибирск: СО АН СССР, 1962. - 300 с.

3. Брусков В.И., Масалимов Ж.К., Черников A.B. Образование активных форм кислорода в воде под действием тепла. // Доклады академии наук, 2002. Т.384. № 6. С.821-824.

4. Бурлаков А., Бурлакова О., Голиченков В. Дистантные волновые взаимодействия в раннем эмбриогенезе вьюна. // Онтогенез, 2000. Т.31. №5. С.343-349.

5. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. - 252 с.

6. Владимиров Ю.А., Проскурнина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция. // Успехи биологической химии, 2009. Т.49. Р.341-388.

7. Воейков B.JI. Ключевая роль устойчиво неравновесного состояния водных систем в биоэнергетике. // Российский химический журнал. (Журнал РХО им. Д.И. Менделеева), 2009. T.LIII. №6. С.41-49.

8. Воейков B.JL, Баскаков И.В., Кафкифлис К., Налетов В.И. Инициация вырожденно-разветвленной цепной реакции дезаминирования глицина сверхслабым ультрафиолетом или перекисью водорода. // Биоорганическая химия. 1996. Т.22. С.39-47.

9. П.Гулый М.Ф. О некоторых проблемах биохимии. Киев: Наукова думка, 1997. С.38-39.

10. Гулый М.Ф., Мельничук Д.А. Роль углекислоты в регуляции обмена веществ у гетеротрофных организмов. Киев: Наукова думка, 1978. -243 с.

11. Гурвич А.Г., Гурвич Л.Д. Митогенетическое излучение, физико-химические основы и приложения в биологии и медицине. М.: Медгиз, 1945. - 283 с.

12. Домрачев Г.А., Ролдыгин Г.л', Селивановский Д.А. Роль звука и жидкой воды как динамически нестабильной полимерной системы в механохимически активированном процессе производства кислорода // Ж. Физ. Хим., 1992. Т.66. С.851 -855'

13. Журавлев А. И. Спонтанная биохемилюминесценция животных тканей. // В кн.: Биохемилюминесценция. М.: Наука, 1983. С.3-30.

14. Коган А.Х., Грачев C.B., Елисеева C.B. Модулирующая роль С02 в действии активных форм кислорода. М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2006. 224 с.

15. Куликов В.П., Беспалова А.Г., Якушев H.H. Состояние мозговой гемодинамики при долговременной адаптации к гиперкапнической гипоксии. // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2008. №2. С.191-197.

16. Лукьянова Л.Д. Балмуханов Б.С., Уголев А.Т. Кислород-зависимые процессы в клетке и ее функциональное состояние. М.: Наука, 1982. С. 172173.

17. Мельничук Д.А. Механизмы образования и биологическое значение карбаматов белков // Укр. биохим. жури., 1985. Т.57. №3. С.98-115.

18. Мельничук Д.А., Силонова Н.В., Шевченко М.И. Влияние различных концентраций НСОЗ— и двуокиси углерода на активность некоторых ферментов. //Укр. биохим. журн., 1980. Т.52. №2. С.150-154.

19. Методические указания к лабораторным работам по курсу: Физические методы исследований в физико-химической биологии. Электронный парамагнитный резонанс в биологии. М.: МФТИ, 2005 г. 23 с.

20. Практикум по биофизике. (Под ред. А. Б. Рубина, И. И. Иванова). М.: Изд. МГУ, 1984 г. С.156-170.

21. Рид Д. Возбужденные электронные состояния в химии и биологии. М: Изд-во иностр. литературы, 1960. С. 165-170.

22. Рощупкин Д.И., Белакина Н.С., Мурина А.А. Усиленная люминолом хемилюминесценция полиморфноядерных лейкоцитов кролика: природа оксидантов, непосредственно вызывающих окисление люминола. // Биофизика, 2006. Т.51. С.99-107.

23. Рыжкина И.С., Муртазина Л.И., Киселева Ю.В., Коновалов А.И. Свойства супрамолекулярных наноассоциатов, образующихся в водных растворах низких и сверхнизких концентраций биологически активных веществ. // Доклады РАН, 2009. Т.428. №4. С.487-491.

24. Свиряева И.В., Рууге Э.К. Генерация свободных радикалов кислорода в митохондриях сердца: Эффект гипоксии-реоксигенации. // Биофизика, 2006. Т.51. №3. С.478-484.

25. Сент-Дьерди А. Биоэнергетика. М.: ОГИЗ, Гос. изд-во физико-математической литературы, 1960. 155 с.

26. Степанов А.Н. Дыхательные гимнастики по методам Бутейко, Стрельниковой, Фролова и других авторов. М.:Вектор, 2005. -160 с.

27. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды. М.: Высшая школа, 1983. С.98-104.

28. Шляпинтох В.Я., Карпухин О.Н., Постников Л.М., Захаров И.В. Вичутинский А.А., Цепалов В.Ф. Хемилюминсцентные методы исследования медленных химических процессов. М.: Наука, 1966. 300 с.

29. Albrect-Buehler G. Changes of cell behavior by near-infrared signals. // Cell Motil Cytoskeleton, 1995, V.32. №4. P.299-304.

30. Ashkanian M, Borghammer P, Gjedde A, Ostergaard L, Vafaee M. Improvement of brain tissue oxygenation by inhalation of carbogen. Neuroscience, 2008. V.156. №4. P.932-938.

31. Augusto O., Bonini M.G., Amanso A.M., Linares E., Santos C.C., De Menezes S.L. Nitrogen dioxide and carbonate radical anion: two emerging radicals in biology. // Free Radic. Biol. Med., 2002. V.32. P.841-859.

32. Augusto O., Vaz S.M. EPR spin-trapping of protein radicals to investigate biological oxidative mechanisms. // Amino Acids, 2007. V.32. P.535-542.

33. Beckman J.S., Beckman T.W., Chen J., Marshall P.A., and Freeman B.A. Apparent hydroxyl radical production by peroxynitrite: implications for endothelial injury from nitric oxide and superoxide. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1990. V.87.P.1620- 1624.

34. Beckman K.B., Ames B.N. The Free Radical Theory of Aging Matures. // Phys. Rev., 1998. V.78 P.547-581.

35. Bohr C., Hasselbalch K.A., Krogh A.S. Ueber einen in biologischer beziehung wichtigen einfluss, den die kohlensäurespannung des blutes auf dessen sauerstoffbindung übt. // Skand. Arch. Physiol., 1904. V.16. P.402-412.

36. Bonini M.G., Miyamoto S., Di Mascio P., and Augusto O. Production of the carbonate radical anion during xanthine oxidase turnover in the presence of bicarbonate. //J. Biol. Chem., 2004. V.279. P.51836 -51843.

37. Bonini M.G., Radi R., Ferrer-Sueta G., Ferreira A.M., and Augusto O. Direct EPR detection of the carbonate radical anion produced from peroxynitrite and carbon dioxide. // J. Biol. Chem., 1999. V.274. P.10802 10806.

38. Boveris A., Chance B. The mitochondrial generation of hydrogen peroxide. General properties and effect of hyperbaric oxygen. // Biochem J., 1973. V.134. P.707-716.

39. Chen H., Lin L., Lin Z., Guo G., Lin J.M. Chemiluminescence arising from the decomposition of peroxymonocarbonate and enhanced by CdTe quantum dots. // J. Phys. Chem. A., 2010 V.l 14. №37. P.10049-10058.

40. Chen S.N, Hoffman M.Z. Rate constants for the reaction of the carbonate radical with compounds of biochemical interest in neutral aqueous solution. // Radiat. Res., 1973. V.56. №1. P.40-47.

41. Cilento G. Photobiochemistry without light. // Experientia, 1988. V.44. P.572-576.

42. Cleland W.W, Andrews T.J, Gutteridge S, Hartman F.C, Lorimer G.H. Mechanism of Rubisco: The Carbamate as General Base. // Chem Rev., 1998. V.98. №2. P.549-562.

43. Cohen G., Heikkila R.E. The generation of hydrogen peroxide, superoxide radical, and hydroxyl radical by 6-hydroxydopamine, dialuric acid, and related cytotoxic agents. // J. Biol. Chem., 1974. V.249, №8. P.2447-2452.

44. Coteur G., Dubois P. Interaction of metals with peroxidase-mediated luminal enhanced chemiluminescence (PLmCL). // Luminescence, 2004. V.l9. P.283-286.

45. Curnutte J.T., Babior B.M. Chronic granulomatous disease. // Adv. Hum. Genet., 1987. V.16, P.229-297.

46. Datta D., Vaidehi N., Xu X., Goddard W.A. 3rd. // Proc"NaL Acad"Sci"USA., 2002. V.99. P.2636-2641.

47. D'Autreaux B., Toledano M.B. ROS as signalling molecules: mechanisms that generate specificity in ROS homeostasis. // Nature Reviews. Molecular cell biology, 2007. V.8. №10. P.813-824.

48. Davenas E., Bauvais F., Amara J., c^ ^j. Human basophil degranulation triggered by very diluted antiserum against Ig E jj

49. Nature, 19gg y.333" P.267-272"59.de Brito-Ashurst I., Varagunam M., Raftery M.J., Yaqoob M.M. Bicarbonate supplementation slows progression of CKD and improves nutritional status. // J. Am. Soc. Nephrol.,' 2009. V.20. №9. P.2075-2084.

50. De Keulenaer G.W., Chappell D.C., Ishizaka N., et al. Oscillatory and steady laminar shear stress differentially affect human endothelial redox state—role of a superoxide-producing NADH oxidase. // Circ. Res., 1998. V.82. P.1094-1101.

51. Feng N., Lu J., He Y., Du J. Post-chemiluminescence behaviors of Ni2+, Mg2+, Cd2+, and Zn2+ in potassium ferricyanide-luminol reaction. // Luminescence, 2005. V.20. P.266-270.

52. Frank H.S., Wen W.-Y. Ion-solvent interaction. Structural aspects of ion-solvent interaction in aqueous solutions: a suggested picture of water structure. // Discuss. Faraday Soc., 1957. V.24. P. 133-140.

53. Galantsev V.P., Kovalenko S.G., Moltchanov A.A., Prutskov V.I. Lipid peroxidation, low-level chemiluminescence and regulation of secretion in the mammary gland. // Experientia, 1993. V.49. P.870-875.

54. Goto K. A study of the acidosis, blood urea, and plasma chlorides in uranium nephritis in the dog, and of the protective action of sodium bicarbonate. // J. Exp. Med., 1917. V.25. №5. P.693-719.

55. Greenlee L., Frivdovich I., Handler P. Chemiluminescence Induced by Operation of Iron-Flavoproteins. // Biochemistry, 1962. V.l. №5. P.779-783.

56. Haldane, J.S. Respiration. New Haven: Yale University Press, 1922. - 427 p.

57. Harvey T.C, Raichle M.E, Winterborn M.H, Jensen J., Lassen N.A., Richardson N.V., Bradwell A.R. Effect of carbon dioxide in acute mountain sickness: a rediscovery. // Lancet 2, 1988. V.8612. P.639-641.

58. Henderson. Y. Adventures in Respiration. Modes of Asphyxiation and Methods of Resuscitation. Baltimore: Williams & Wilkins, 1938. - 273 p.

59. Henderson. Y. Cyclopedia of Medicine. Philadelphia: F.A. Davis, (ed. by H.H. Young), 1940.-303 p.

60. Hendrson Y. et al. The treatment of pneumonia by inhalation of carbon dioxide. I. The relief of atelectasis. // Arch. Int. Med., 1929. V.45. P.72-91.

61. Hendrson Y. The prevention and treatment of asphyxia in the new-born. // J. Am. Med. Assoc., 1928. V.90. P.583-586.

62. Hodgson E.K. and Fridovich I. The mechanism of the activity-dependent luminescence of xanthine oxidase. // Arch. Biochem. Biophys., 1976. V.l72. P.202-205.

63. Huang C.K.T., Wikfeldtb T., Tokushimac et al. The inhomogeneous structure of water at ambient conditions. // Proc. Nat. Acad. Sci., 2009. V.l06. P. 15214-15218.

64. Kilmartin J.V, Rossi-Bernardi L., Inhibition of C02 Combination and Reduction of the Bohr Effect in Haemoglobin chemically modified at its a-Amino Groups. // Nature, 1969. V.222. P.1243-1246.

65. KIebanoff S.J., Foerder C.A., Eddy E.M., Shapiro B.M. Metabolic similarities between fertilization and phagocytosis. Conservation of a peroxidatic mechanism. //J. Exp. Med., 1979. V.149. №4. P.938-953.

66. Krieger-Brauer H.I., Kather H. The stimulus-sensitive H202-generating system present in human fat-cell plasma membranes is multireceptor-linked and under antagonistic control by hormones and cytokines // Biochem. J., 1995. V.307. P.543-548.

67. Li B., Deng Q., Guo L., Zhang Z. Secondary chemiluminescence emission of the luminal ferricyanide system induced by reducing agents. // Microchim Acta., 2008. V.162. P.189-198.

68. Lin J. M., Liu M. Singlet oxygen generated from the decomposition of peroxymonocarbonate and its observation with chemiluminescence method. // Spectrochimica Acta. Part A, 2009. V.72. P. 126-132.

69. Liochev, S. I., and Fridovich, I. Copper, zinc superoxide dismutase and II202. Effects of bicarbonate on inactivation and oxidations ofNADPH and urate, and on consumption of H202. // J. Biol. Chem., 2002. V.277. P.34674 34678.

70. May J.M., de Haen C. The insulin-like effect of hydrogen peroxide on pathways of lipid synthesis in rat adipocytes. // J. Biol. Chem., 1979. V.254. №18. P.9017-9021.

71. Mazellier P., Leroy E., De Laat J., and Legube B. Transformation of carbendazim induced by the H202/UV system in the presence of hydrogenocarbonate ions : involvement of the carbonate radical. //New J. Chem., 2002. V.26. P.1784-1790.

72. Moulton P.J., Goldring M.B., Hancock J.T. NADPH oxidase of chondrocytes contains an isoform of the gp91phox subunit. // Biochem. J., 1998. V.329. №3. P.449-451.

73. Pagourelias E.D., Zorou P.G., Tsaligopoulos M., Athyros V.G., Karagiannis A., Efthimiadis G.K. Carbon dioxide balneotherapy and cardiovascular disease. // Int. J. Biometeorol., 2010. Oct 22. Epub. ahead of print., DOI: 10.1007/s00484-010-0380-7.

74. Peachman K.K., Lyles D.S., Bass D.A. Mitochondria in eosinophils: Functional role in apoptosis but not respiration. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2001. V.98. P. 1717-1722.

75. Pollack, G.H; Clegg, J. Unsuspected Linkage Between Ustirred Layers, Exclusion Zones and Water. // In Phase Transitions in Cell Biology. (Pollack G.H., Chin W.C., Eds.). New York: Springer, 2008. - 183 p.

76. Popp F.A., Li K. Hyperbolic relaxation as a sufficient condition of a fully coherent ergodic field. // Int. J. Theoret. Physics, 1993. Y.32. №9. P.1573-1583.

77. Powell M.E., Collingridge D.R., Saunders M.I., Hoskin P.J., Hill S.A., Chaplin D.J. Improvement in human tumour oxygenation with carbogen of varying carbon dioxide concentrations. // Radiother. Oncol., 1999. V.50. P.167-171.

78. Richardson D.E., Regino C.A.S., Yao H., and Johnson J. V. Methionine oxidation by peroxymonocarbonate, a reactive oxygen specie formed from C02/bicarbonate and hydrogen peroxide. // Free Radie. Biol. Med., 2003. V.35. P.1538-1550.

79. Richardson D.E., Yao H., Frank K.M., and Bennett D.A. Equilibria, kinetics, and mechanism in the bicarbonate activation of hydrogen peroxide: oxidation of sulfides by peroxymonocarbonate. // J. Am. Chem. Soc., 2000. V.122. P.1729-1739.

80. Robey I.F., Baggett B.K., Kirkpatrick N.D., Roe DJ, Dosescu J., Sloane B.F., Hashim A.I, Morse D.L, Raghunand N, Gatenby RA, Gillies RJ. Bicarbonate increases tumor pH and inhibits spontaneous metastases. // Cancer Res., 2009. V.69. №6. P.2260-2268.

81. Roy R., Rao M. L. and Kanzius J. Observations of polarized RF radiation catalysis of dissociation of H20-NaCl solutions. // Materials Research Innovations, 2008. V.12. №1. p.3-6.

82. Sankarapandi S., Zweier J.L. Bicarbonate is required for the peroxidase function of Cu,Zn-superoxide dismutase at physiological pH. // J. Biol. Chem., 1999. V.274. P. 1226- 1232.

83. Santos C.X.C., Bonini M.G., and Augusto O. Role of the carbonate radical in tyrosine nitration and hydroxylation by peroxynitrite. // Arch. Biochem. Biophys., 2000. V.377. P.147-152.

84. Schoppen S., Pérez-Granados A.M., Carbajal A., Oubiña P., Sánchez-Muniz F.J., Gómez-Gerique J.A., Vaquero M.P. A sodium-rich carbonatedmineral water reduces cardiovascular risk in postmenopausal women. // J. Nutr., 2004. V.134. №5. P.1058-1063.

85. Shevlin P.B., Neufeld H.A. Mechanism of the Ferricyanide-Catalyzed Chemiluminescence ofLuminol. //J. Org. Chem., 1970. V.56. №7. P.2178-2182.

86. Shoaf A.R., Shaikh A.U., Harbison R.D., Hinojosa O. Extraction and analysis of superoxide free radicals (.02-) from whole mammalian liver. // J. Biolumin. Chemilumin., 1991. V.6. №2. P.87-96.

87. Sodium Bicarbonate Cancer Treatment. -electronic resourse., URL:http://www. wellsphere.com/wellpage/sodium-bicarbonate-cancer-treatment (дата обращения 15.02.2011).

88. Stubbe J., van der Donk W. Protein radicals in enzyme catalysis. // Chem. Rev., 1998. V.98. P.705-762.

89. Taiwo F.A. Mechanism of tiron as scavenger of superoxide ions and free electrons. // J. Spectroscopy, 2008. V.22. №.6. P.491-498.

90. Townsend P.D., Holliday P.M., Fenyk S., Hess K.C., Gray M.A., Hodgson D.R, Cann M.J. Stimulation of mammalian G-protein-responsive adenylyl cyclases by carbon dioxide. // J. Biol. Chem., 2009. V.284. №2. P.784-791.

91. Trimarchi J.R., Liu L., Porterfield D.M., Smith P.J.S., Keefe D.L. Oxidative Phosphorylation-Dependent and -Independent Oxygen Consumption by Individual Preimplantation Mouse Embryos. //Biol. Reproduc., 2000.V.62. P.1866-1874.

92. Vlessis A.A., Bartos D., Muller P., Trunkey D.D. Role of reactive 02 in phagocyte-induced hypermetabolism and pulmonary injury. // J. Appl. Physiol., 1995. V.78. №1. P. 112-118.

93. Voeikov V. Reactive Oxygen Species, Water, Photons, and Life. // Rivista di Biologia/Biology Forum, 2001. V.94. P. 193-214.

94. Voeikov V., Asfaramov R., Koldunov V., et al. Chemiluminescent analysis reveals spontaneous oxygen-dependent accumulation of high density energy in natural waters. // Clin. Lab., 2003. V.49. P.569.

95. Voeikov V.L. Reactive Oxygen Species(ROS): Pathogens or Sources of Vital Energy? Part 1. ROS in Normal and Pathologic Physiology of Living

96. Systems. // Journal of Alternative and Complementary Medicine, 2006. V.12, №2. P.111-118.117. voeikov v.l. bj0i0gjca oxidation: over a century of hardship for the concept of active oxygen. // Cdl Mo1.Bio1. (Nois-v-,e-grand)'2005. V.51" P.663"675

97. Voeikov V.L., Asfaramov R., Bouravleva E.V., Novikov C.N., Vilenskaya N.D. Biophoton research in blood reveals its holistic properties. // Indian J. Exp. Biol., 2003. V.43. P.473-482.

98. Vukmir R.B., Katz L. Sodium bicarbonate improves outcome in prolonged prehospital cardiac arrest. //Am. J. Emerg. Med., 2006. V.24. P.156-161.

99. Wainstain J., Bielski B.H.J. Kinetics of the interaction of H02 and 02-radicals with hydrogen peroxide. The Haber-Weiss reaction. // J. Am. Chem. Soc., 1979. V.101.P.58-62.

100. Wardman P. Candeias L.P. Fenton Centennial Symposium. Fenton Chemistry: An Introduction. // Radiation Reasearch., 1996. V.145. P.523-541.

101. Wentworth A.D., Jones L.H., Wentworth P., Jr., Janda K.D., Lerner R.A. Antibodies have the intrinsic capacity to destroy antigens. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2000. V.97. №20. P. 10930-10935.

102. Wuttke M.S., Buck J., Levin L.R. Bicarbonate-regulated soluble adenylyl cyclase. // Journal of the pancreas, 2001. V.2. 4 Suppl. P.154-158.

103. Zheng J.M., Chin W.C., Khijniak E., et al. Surfaces and interfacial water: evidence that hydrophilic surfaces have long-range impact. //Adv. Colloid

104. Interface Sci., 2006. V.127. P. 19-27.1. БЛАГОДАРНОСТЬ