Українська English

ISSN 2522-9028 (Print)
ISSN 2522-9036 (Online)
DOI: https://doi.org/10.15407/fz

Fiziologichnyi Zhurnal

is a scientific journal issued by the

Bogomoletz Institute of Physiology
National Academy of Sciences of Ukraine

Editor-in-chief: V.F. Sagach

The journal was founded in 1955 as
1955 – 1977 "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 0015 – 3311)
1978 – 1993 "Fiziologicheskii zhurnal" (ISSN 0201 – 8489)
1994 – 2016 "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 0201 – 8489)
2017 – "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 2522-9028)

Fiziol. Zh. 2008; 54(2): 18-32

Active oxygene forms and redoxsignalingrole in adaptation to oxygene contens changing

T.G.Sazontova, N.A.Anchidhkina, A.G.Zhukova, I.V.Bedareva, E.A.Pylaeva, N.A.Krivencova,A.A. Polianskaya, A.R. Lurasov, YU.V.Arkhipenko

    Моск. ун-т им. М.В. Ломоносова;ГУ НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, Москва;ГУ НИИ КПГ ПЗ СО РАМН, Новокузнецк



Abstract

Review of last 15 years literature and own experimental data on role of reactive oxygen species (ROS) and redox signaliza- tion in induction of cell protective systems and development of adaptive resistance. Modern ideas of ROS involvement in redox signalization, induction of transcription factors and pro- tective proteins, ways of cell response to ROS, essential limitations of exogenic antioxidants are shown. Concept of ROS involvement in non-specific component of increase resistance is introduced. Peculiarities of author’s method of adaptation to change oxygen level are discussed. Experimental data on efficacy of adaptation to periodic hypoxiahyperoxia from ROS-induced stresses are presented

Full text: (PDF, in Ukrainian)

References

  1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  2. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. – М.: Медицина, 1989. – 368 с.
  3. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. – М., Наука, – 1972.
  4. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И. и др. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. – 1991. – 29. – 249 с.
  5. Киселев С.О. Механизм действия ГБО на организм // Гипербар. физиол. медицина. – 2002. – 2. – С.3–7.
  6. Леденев А.Н., Рууге Э.К. Генерация супероксидных радикалов митохондриями сердца в условиях ишемии // Бюл. эксперим. биологии и медицины. – 1985. – 100 (9). – С. 303–305.
  7. Маев Э.З., Козырев П.В., Виноградов Н.В. и др. Комплексное применение нормобарической интер- вальной гипокситерапии в сочетании с кислородно- воздушной реоксигенации, гало- и спелеотерапией при лечении патологии кардиореспираторной системы у лиц пожилого и старческого возраста. – В кн.: Проблемы гипоксии: молекулярные, физиоло- гические и медицинские аспекты. – М., 2004. – С.569–578.
  8. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компью- терные методы. – М.: Изд-во РАМН, 2000. – 51 с.
  9. Сазонтова Т.Г., Архипенко Ю.В., Меерсон Ф.З. Увеличение активности ферментов антиоксидантной защиты сердца при адаптации крыс к коротким стрессорным воздействиям // Бюл. эксперим. биологи и медицины. – 1987. – 103 (10). – С. 411–413.
  10. 9. Сазонтова Т.Г. Стрессиндуцированные изменения функционирования Са-транспортирующей системы саркоплазматического ретикулума сердца и ее устойчивость к эндогенным повреждающим факто- рам // Там же. – 1989. – 108 (9). – С. 271–274.
  11. 10. Сазонтова Т.Г., Архипенко Ю.В., Меерсон Ф.З.Адаптация к периодической гипоксии и диета с ПНЖК n-3 класса, , повышают устойчивость Са- Содержание стресс-индуцибельного белка срочного ответа – HSP70 в сердце крыс при одно- кратной физической нагрузке плаванием. ОДЕ – относительные денситометрические единицы (Western blot-анализ): 1 – контроль, 2 – физическая нагрузка, 3 – физическая нагрузка на фоне предварительной адаптации к гипоксии-нормоксии, 4 – физическая нагрузка на фоне адаптации к гипоксии-гипероксии Уровень накопления ТБК-активных продуктов свободнорадикального окисления в печени при однократной физической нагрузке плаванием: 1 – контроль, 2 – физическая нагрузка, 3 – физическая нагрузка на фоне предварительной адаптации к гипоксии-нормоксии, 4 – физическая нагрузка на фоне адаптации к гипоксии-гипероксии. *Р<0,05 по сравнению с контроле Роль активных форм кислорода и редокс-сигнализации Фізіол. журн., 2008, Т. 54, № 2 31 транспорта саркоплазматического – 1995. – 120 (7). – С. 42–45.
  12. Сазонтова Т.Г., Голанцова Н.Е., Меерсон Ф.З., Архипенко Ю.В. Противоположное влияние адаптации к физической нагрузке на миокард и скелетную мышцу. Са-транспортирующая система саркоплазматического ретикулума и ферменты антиоксидантной защиты // Там же. – 1996. – 122 (6). – С. 623–627.
  13. Сазонтова Т.Г., Архипенко Ю.В. Роль свободно- процессов и редокс-сигнализации в адаптации организма к изменению уровня кисло- рода // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. – 2005. – 91, №6. – С.636–655.
  14. Сазонтова Т.Г., Жукова А.Г., Анчишкина Н.А., Архипенко Ю.В. Фактор транскрипции HIF-1 alfa, белки срочного ответа и резистентность мембранных структур в динамике после острой гипоксии // Вестн. РАМН, 2007. – №2. – С.17–25.
  15. Скулачев В.П. Явления запрограммированной смерти // Сорос. образ. журн. – 2001. – 7 (6). – С. 4–10.
  16. Ткачук В.А. Введение в молекулярную эндокри- нологию. – М.: Изд-во Москов. ун-та, 1983.
  17. Arkhipenko Yu.V., Sazontova T.G. Mechanisms of the cardioprotective effect of a diet enriched with n-3 poly- unsaturated fatty acids // Pathophysiology. – 1995. – 2 (2) – P. 131–140.
  18. Arkhipenko Yu.V., Sazontova T.G., Tkachouk E.N., Meerson F.Z. Adaptation to continuous and intermit- tent hypoxia: role of the active oxygen-dependent sys- tem. – In: Adaptation Biology and Medicine. Vol.1 Subcellular Basis / Eds. B.K.Sharma et.al. –New Delhi. Narosa Publishing House, 1997. – P.251–259.
  19. Barja G., Lopez Torres M. et al. Dietary vitamin C decreases endogenous protein oxidative damage, malondialdehyde, and lipid peroxidation and maintains fatty acid unsaturation in the guinea pig liver // Free.Radic.Biol.Med. – 1994. – 17, № 2. – P.105–115.
  20. 19. Buckman T.D., Sutphin M.S., Mitrovic B. Oxidative stress in a clonal cell line of neuronal origin: effects of antioxidant enzyme modulation // J.Neurochem. – 1993. – 60, № 6. – P.2046–2058.
  21. 20. Cai Y.N., Appelkvist E.L., Depierre J.W. Hepatic oxi- dative stress and related defenses during treatment of mice with acetylsalicylic acid and other peroxisome proliferators // J. Biochem. Toxicol. – 1995. – 10 (2). – P. 87–94.
  22. Chandel N.S., Schumacker P.T. Cellular oxygen sens- ing by mitochondria: old questions, new insight // J. Appl. Physiol. – 2000. – 88. – P.1880–1889.
  23. Dhalla K.S., Rupp H., Beamish R.E., Dhalla N.S. Mechanisms of alterations in cardiac membrane Ca2+ transport due to excess catecholamines // Cardiovasc. Drugs Therаn. – 1996. – 10 (Suppl. 1.) – P.231–238.
  24. Dimascio P., Brivida K., Sasaki S.T. et al. The reaction of peroxynitrite with tret-butyl hydroperoxide pro- duces singlet molecular oxygen // Biol. Chem. – 1997. – 378. – P.1071–1074.
  25. Flohe L., Brigelius-Flohe R., Salion C. Redox regulation of NF-kappa B activation // Free Rad.Biol.Med. – 1997. – 22. – P.1115–1126.
  26. Graven K.K., Zimmerman L.H., Dickson E.W. et al. Endothelial cell hypoxia associated proteins are cell and stress specific // J. Cell. Physiol. – 1993. – 157 (3). – P.544–554.
  27. Hemler M.E., Cook H.W., Lands W.E. Prostaglandin biosynthesis can be triggered by lipid peroxides // Arch. Biochem. and Biophys. – 1979. – 193. – P.340–345.
  28. Hu M.L., Frankel E.N., Leibowitz B.E., Tappel A.L. Effect of dietary lipids and vitamin E on in vitro lipid peroxidation in rat liver and kidney homogenates // J. Nutr. – 1989. – 119. – P.1574–1582.
  29. Jaeschke H. Mechanisms of oxidant stress-induced acute tissue injury // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. – 1995. – 209 (2). – P.104–111.
  30. 29. Kalsner, S. The effect of hypoxia on prostaglandin output and on tone in isolated coronary arteries // Can. J. Physiol. Pharmacol. – 1977. – 55. – P.882–887.
  31. 30. Kuzmin A.I., Tskitishvili O.V., Serebryakova L.I. Al- lopurinol: kinetics, inhibition of xanthine oxidase, and protective effect in ischemic-reperfused canine heart as studied by cardiac microdialysis // J. Cardiovasc. Pharmacol. – 1995. – 25. – P.564–571.
  32. Lander H.M. An essential role for free radicals and derived species in signal transduction // FASEB J. – 1997. – 11 (1). – P.118–124.
  33. Lee P.J., Alam J., Wiegand G.W., Choi A.M.K. Overexpression of heme oxygenase-1 in human pul- monary epithelial cells results in cell growth arrest and increased resistance to hyperoxia // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1996. – 93. – P.10393–10398.
  34. Maslov V.A., Sazontova T.G., Kostin A.I. Free radical oxidation in treatment of patients with ischemic heart disease by intermittent hypoxia and hyperoxia // Hy- poxia Med. J. – 2004. – 12 (1–2). – P. 26–29.
  35. Maulik N., Goswami S., Galang N., Das D.K. Differ- ential regulation of Bcl-2, AP-1 and NF-?B on cardiomyocyte apoptosis during myocardial ischemic stress adaptation // FEBS Lett. – 1999. – 443. – P.331– 336.
  36. McKenna M.J. Effects of training on potassium homeostasis during exercise // J. Mol. Cell. Cardiol. – 1995. – 27 (4). – P.941–949.
  37. Miura T., Suzuki K., Shimamoto K., Iimura O. Sup- pression of the degradation of adenine nucleotides dur- ing ischemia may not be a sufficient mechanism for infarct size limitation by preconditioning // Basic. Res. Cardiol. – 1996. – 91. – P.425–432.
  38. Mosconi C., Colli S., Medini L. et al. Vitamin E influences the effects of fish oil on fatty acids and eicosanoid production in plasma and circulating cells in the rat // Biochem. Pharmacol. – 1988. – 37. – P.3415–3421. Т.Г. Сазонтова, Н.А. Анчишкина, А.Г. Жукова, И.В. Бедарева, Е.А. Пылаева, Н.А. Кривенцова, А.А. Полянская, А.Р. Юрасов, Ю.В. Архипенко
  39. 23ISSN 0201-8489 Фізіол. журн., 2008, Т. 54, № 2
  40. Nanji A.A., Griniuviene B., Yacoub L.K. et al. Heat- shock gene expression in alcoholic liver disease in the rat is related to the severity of liver injury and lipid peroxidation // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. – 1995. – 210 (1). – P.12–19.
  41. 39. Peng J., Jones G.L., Watson K. Stress proteins as biomarkers of oxidative stress: effects of antioxidant supplements // Free Rad. Biol. Med. – 2000. – 28 (11). – P.1598–1606.
  42. 40. Powers S.K., Criswell D., Lawler J. et al. Influence of exercise and fiber type on antioxidant enzyme activity in rat skeletal muscle // Amer. J. Physiol. – 1994. – 266 (2. Pt 2.). – P. R375–R380.
  43. Pronai L., Ichimori K., Saigusa Y., Nakazawa H. 5,5- dimrthyl-1-pyrroline-N-oxide alone enhances the spon- taneous superoxide generation by primaquine // Arch. Biochem. and Biophys. – 1991. – 288. – P.276–281.
  44. Roberts A.M., Messina E.J., Kaley G. Prostacyclin (PGI2) mediates hypoxic relaxation of bovine coronary artery strips // Prostaglandins. – 1981. – 21. – P.555– 569.
  45. Ryter S.W., Tyrrell R. The heme synthesis and degra- dation pathways: role in oxidant sensitivity. Free Rad. Med. – 2000. – 28 (2). – P.298–309.
  46. Sanz M.J., Ferrandiz M.L., Cejudo M. et al. Influence of a series of natural flavonoids on free radical generat- ing systems and oxidative stress // Xenobiotica. – 1994. – 24 (7). – Р. 689–699.
  47. Sazontova T.G. Regularity of the modulation of cell antioxidative status in response of the activation of free radical oxidation // Hypoxia Med. J. – 2002. – 10 (1–2). – P.2–9.
  48. Sazontova T.G., Tkatchouk E.N., Kolmykova S.N. et al. Comparative analysis of peroxidation and antioxidant enzyme activities in rats adapted to different regimes of normobaric hypoxia // Ibid. – 1994. – 2 (4). – Р. 4–7.
  49. Sazontova T.G., Anchishkina N.A., Zhukova A.G. et al. Increase in resistance of membrane structures in adaptation to changing oxygen Level // Adaptation Biol. Med. –2007. – 5. – P. 308–314.
  50. Semenza G.L. Perspectives on oxygen sensing // Cell. – 1999. – 98. – P.281–284.
  51. 49. Singh B., Sharma S.P., Goyal R. Evaluation of Geriforte, an herbal geriatric tonic, on antioxidant de- fense system in Wistar rats // Ann. NY Acad. Sci. – 1994. – 717. – Р. 170–173.
  52. 50.Skulachev V.P. Mitochondrial physiology and pathiology; concept of programmed death of organelles, cells and organisms // Mol. Aspectg. Med. – 1999. – 20. – P.139–184.
  53. Spasic M.B., Saicic Z.S., Buzadzic B. et аl. Effect of long term exposure to cold on the antioxidant defense system in the rat // Free Rad. Biol. Med. – 1993. – 15 (3). – Р. 291–299.
  54. Suzuki Y.J., Forman H.J., Sevanian A. Oxidants as stimulators of signal transduction // Ibid. – 1997. – 22 (1–2). – P.269–285.
  55. Thomas S., Lowe J.E., Hadjivassiliou V. et al. Use of the Comet assay to investigate the role of superoxide in glu- tathione-induced DNA damage // Biochem. and Biophys. Res. Communs. – 1998. – 243 (1). – P.241–245.
  56. Ungemach F.R. Plasma membrane damage of hepato- cytes following lipid peroxidation: involvement of phospholipase A 2 . – In: Free radicals liver injury. Proc. Int. Meet. (Turin, June 27–29, 1985). – Oxford, Wash- ington DC, 1985. – 127–134.
  57. Van Wylen D.G.L. Effect of ischemic preconditioning on interstitial purine metabolite and lactate accumula- tion during myocardial ischemia // Circulation. – 1994. – 89. – P.2283–2289.
  58. Wiener C.M., Booth G., Semenza G.L. In vivo expres- sion of mRNAs encoding hypoxia-inducible factor 1 // Biochem. and Biophys. Res. Commun. – 1996. – 225. – P.485–488.
  59. Zolotarjova N., Ho C., Mellgren R.L. et al. Different sensitivities of native and oxidized forms of Na+/K+- ATPase to intracellular proteinases // Biochim. and Biophys. Acta. – 1994. – 1192 (1) – P.125–131.
  60. Zhukova A.G., Sazontova T.G. Heme oxygenase: func- tion, regulation, biological role // Hypoxia Med. J. – 2004– № 3–4. – P.30–43.
  61. 59. Zulueta J.J., Yu F.-S., Hertig I.A. Release of hydrogen peroxide in response to hypoxia-reoxygenation: Role of an NAD(P)h oxidase-like enzyme in endothelial cell plasma membrane // Amer. J. Respir. Cell Mol. Biol. – 1995. – 12. – P.41–49.
© National Academy of Sciences of Ukraine, Bogomoletz Institute of Physiology, 2014-2024.