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(6): 100-112

Free radical processes involvingoxygen in biosystems under ultra-violet radiation

V.F. Gromova, G.S. Shapoval.

    Institute of bioorganical chemistry, NAS of Ukraine



Abstract

Literary data concerning the influence of ultra-violet radiation on redox processes with participation of oxygen in biosystems are analyzed and generalized. The possible mechanisms of oxy- gen radicals’ generation and antioxidant protection in humans under extreme conditions are considered. The methods of research of antioxidant activity of biologically active compounds are characterized. Using electrochemical method developed by the authors, the results of investigations of antioxidant and anti- radical activities of a wide number of medications are presented.

Full text: (PDF, in Ukrainian)

References

  1. Афанасьев В.А., Заиков Г.Е. Физические методы вхимии. – М.: Наука, 1984. – 174с.
  2. Афанасьев И.Б. Кислородные радикалы в биоло-гических процессах // Хим.-фарм. журн. - 1985. - 19,№1. - С. 11–23.
  3. Барабой Е.А., Ялкут С.І Концентрація фармакологічногозахисту від дії хронічного радіаційного та екологічногостресу // Фарм. журн. – 1996. –№2. – С. 19–24.
  4. Биологическое действие ультрафиолетового излу-чения. – М.: Наука, 1975. – 280 с.
  5. Благородов С.Г., Шепелев А.П., Дмитриева И.А. идр. Определение антиокислительной активностихимических соединений // Хим.-фарм. журн. – 1987. –№3. – С. 292–294.
  6. Богатырева С.Г., Бучаченко А.Л. Реакции элек-тронно-возбужденных радикалов и тушение возбуж-денных состояний радикалов // Усп. химии. – 1975. –44, №12. – С. 2171–2204.
  7. Болдырев А.А. Окислительный стресс и мозг //Сорос. образ. журн. – 2001. – 7, №4. – С. 21–28.
  8. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в первич-ных фотобиологических процессах // Биол. мемб-раны. – 1998. – 15, вып 5. – С. 517–529.
  9. 9. Владимиров Ю.А. Инактивация ферментов ультра-фиолетовым облучением // Сорос. образ. журн. –2001. – 17, №2. – С.20–27.
  10. 10. Воейков Л.В., Баскаков И.В., Кафкалиас К., НалетовВ.И. Инициация сверхслабым УФ-облучением илиперекисью водорода вырожденно-разветвленнойцепной реакции дезаминирования глицина // Биоорган.химия. – 1996. – 22, №1. – С. 39–47.
  11. Гольштейн Н. Активные формы кислорода какжизненно необходимые компоненты воздушнойсреды // Биохимия. – 2002. – 67, вып.2. – C. 194–204.
  12. Гриневич Н.И., Баландина И.А., Ермакова В.А.Лекарственные растения / Под ред. Н.И. Гриневича. –М.: Высш. школа, 1991. – 398 c.
  13. Громовая В.Ф., Шаповал Г.С., Кухарь В.П., ПивеньВ.И. Электрохимическое моделирование элемен-тарных стадий окислительно-восстановительныхреакций в биосистемах // Доп. НАН України. – 1995. –№3. – С. 92–94.
  14. Громова В.П., Шаповал Г.С., Миронюк І.Є. та ін. Деякіособливості дослідження антиоксидантної активності6-метил-2-етил-піридин-3-олу-гідрохлориду (емоксипіну)// Фізіол. акт. речовини. – 2002. – №1(33). – С. 87–90.
  15. Громовая В.Ф., Шаповал Г.С., Миронюк И.ЕИсследование антирадикальной и антиокислитель-ной активности биологически активных карбоновыхкислот //ЖОХ. – 2002. – 72, вып. 5. – С. 828–831.
  16. Громова В.П., Омельянчик Л.О., Бражко О.О. та ін.Дослідження антиоксидантної активності тіопохідниххіноліну // Укр. біохім. журн. – 2005. – 77, №3. – С. 87–95.
  17. Губский Ю.И., Юрженко Н.Н., Шаповал Г.С. и др.Антирадикальная и антиокислительная активностьнекоторых мембранотропных препаратов синтети-ческого и растительного происхождения // Укр.биохим. журн. – 1998. – 70, №3. – С. 124–130.
  18. Давтян Т.К., Аванесян Л.А. О взаимоотношениииммунного и адаптивного ответов // Усп. совр.биологии. – 2001. – 121, №3. – C. 275–286.
  19. 19. Дубинина Е.Е. Антиоксидантная защита плазмы крови// Укр. биохим. журн. – 1992. – 64, №2. – C. 3–15.
  20. 20. Дубинина Е.Е. Роль активных форм кислорода вкачестве сигнальных молекул в метаболизме тканейпри состояниях окислительного стресса // Вопр. мед.химии – 2001. – 47, №6. – C. 561–581.
  21. Зенков Н.К., Меньшикова Е.Б., Вольский Н.Н, КозловВ.А. Внутриклеточный окислительный стресс и апоптоз// Усп. совр. биологии. – 1999. – 119, №5. – C. 440–450.
  22. Зозуля Ю.А., Барабой В.А., Сутковой Д.А. Свобод-норадикальное окисление и антиоксидантная защита припатологии головного мозга. – М.: Знание, 2000. – 334 с.
  23. Зоров Д.Б., Банникова С.Ю., Белоусов В.В. и др.Друзья или враги. Активные формы кислорода и азота// Биохимия. – 2005. – 70, вып. 2. – С. 265–272.
  24. Карнаух И.М., Урысон Б.В. Установки для измере-ния спонтанного сверхслабого свечения биологи-ческих и клинических объектов и вопросы метроло-гического обеспечения измерений. – В кн.: Биохе-милюминисценция / Под ред. А.И.Журавлева. –М.:Наука, 1983. – С. 118–134.
  25. Ковтун Г.А., Плужников В.А., Москаленко О.В.,Цыганков С.А. Антирадикальная активностьприродного фенола – карвакрола в окисляющичсямоделях липидов // Доп. НАН України. – 2002. –№10. – C. 138–140.
  26. Козаченко В.А., Фесенко Е.Е., Кочетков К.В., ЧемерисН.К. Облучение воды и водных растворов изменяет вних содержание в них свободного кислорода //Биофизика. – 1998. – 43, вып.6. – С.981–988.
  27. Котеров А.Н., Никольский А.В. Молекулярные иклеточные механизмы адаптивного ответа у эукариот// Укр. биохим. журн. – 1999. – 71, №3. – С. 13–25.
  28. Кричковская Л.В., Гуляева Н.В. Применениебиологически активных веществ при адаптации кстрессовым воздействиям // Фізіол. актив. речовини. –2000. – 30, №2. – C. 72–74.
  29. 29. Кулинский В.И , КолесниченкоЛ.С. Биологическаяроль глутатиона //Успехи соврем. биологии. – 1990–110, №1.–С.20–31.
  30. 30. Левин А.О., Мозговая И.А., Романкова М.П. и др.Активность ферментов антиоксидантной системы убольных ишемической болезнью сердца и конеч-ностей на фоне УФ-облучения аутокрови. – В кн.:Механизмы влияния облученной ультрафиолетовымилучами крови на организм человека и животных. –Л.: Наука, 1985. – С. 57.
  31. Лонская И.А., Афанасьев В.Н., Печатников В.А.Индукция и подавление апоптоза в тимоцитах крысыультрафиолетовым облучением // Биофизика.–1997. –42, вып.3. – С. 680–686.
  32. Максютина Н.П., Пилипчук Л.Б. Рослинні антиокси-данти пектини в лікуванні і профілактиці променевихуражень і детоксикації організму //Фарм. журн. -1996. -№2. - С.35–41.
  33. Меншикова Е.Б., Зеньков Н.К. Антиоксиданты иингибиторы радикальных окислительных процессов.//Успехи совр. биологии. – 1993. – 113, №4.–С. 442–455.
  34. Осипов А.Н., Азизова О.А., Савов В.М. и др.Инициирование неферментативного перекисногоокисления липидов в системе Fe2+ – аскорбат–линоленат // Биофизика. - 1985. - 30. - С.36–39.
  35. Осипов А.Н., Азизова О.А., Владимиров Ю.А..Активные формы кислорода и их роль в организме // Усп. биол. химии. – 1990. – 31.–С.180–208.
  36. Панин Л.Е. Биохимические механизмы стресса. –Новосибирск: Наука, 1983. – 232с.
  37. Поцелуева М.М., Пустовидко А.В., ЕвтодиенкоЮ.В.и др. Образование реактивных форм кислородав водных растворах под воздействием электромаг-нитного излучения КВЧ–диапазона // Докл. Акаде-мии наук. – 1998. – 359, №3. – С. 415–418.
  38. Ротт Г.М., Сморызанова О.А., Романцева В.А.Свойство радиации в малых дозах и низкоин-тенсивного ионизирующего излучения вызыватьиндукцию металлотионеинов // Радиац. биология. –Радиоэкология. – 1995. – 35, вып.4. – С. 507–511.
  39. 39. Самойлова К.А. Действие УФ-излучения различныхобластей спектра на клетки нефонтосинтезирующихорганизмов. – В кн.: I Всесоюз. биофиз. съезд: Тезисыпленарных лекций и симпоз. докл. – М., 1982. – 124 c.
  40. 40. Самуилов В.Д., Олескин А.В., Лагунова Е.М.Программируемая клеточная смерть // Биохимия. –2000. – 65, вып. 8. – С. 1029–1046.
  41. Спитковский Д.М., Ермаков А.В., Горин А.И. и др.Особенности внепланового синтеза ДНК и измененийструктурных параметров ядер лимфоцитов человекапосле действия рентгеновского излучения в малыхдозах и в сочетании с УФ–облучением // Рад. биология.Радиоэкология. – 1994. – 34, вып.1. – С. 23–31.
  42. Стальная И.Д. Метод определения диеновыхконъюгаций ненасыщенных жирных кислот. – В кн.:Современные методы в биохимии / Под ред.В.Н.Ореховича. – М.: Медицина, 1977. – С. 63–64.
  43. Чанс Б. Методы исследования быстрых реакций. –М.:Мир, 1977. – С. 15–78.
  44. Шабуневич Л.В., Александрова Л.А., Перелыгин В.Г.Активность ферментов антиради–кальной защиты приУФ облучении крови. – В кн.: Механизмы влиянияоблученной ультрафиолетовыми лучами крови наорганизм человека и животных. – Л.: Наука, 1985. – С. 50.
  45. Шаповал Г.С., Громова В.П, Мойбенко О.О. та ін.Особливості електрохімічних реакцій відновленнякисню в присутності аскорбінової кислоти та кверце-тину // Доп. НАН України. – 1997. – №9. – С. 159–152.
  46. Шаповал Г.С., Громовая В.Ф., Аверков А.А Влияниеорганических растворителей на процесс восстановления кислорода в воде // Теор. и эксперим. химия. –1998. – 34, №1. – С. 11–13.
  47. Шаповал Г.С., Громова В.П., Олофінська Н.МДослідження механізму та ефективності дії антиок-сидантів і радіопротекторів на початкові стадії“кисневого стресу”. – В кн.: Матеріали науково–практичної конференції “Мінімізація наслідківЧорнобильської катастрофи та особливості впливувсіх факторів на імунну систему постраждалогонаселення”. – К., 2001. – С. 26–35.
  48. Шаповал Г.С., Громова В.П. Експрес-метод оцінкиефективності антиоксидантів, радіопротекторів // Медичніпроблеми аварії на ЧАЕС. Інформаційний лист. –К.:Укрмедпатентінформ, 2001. – №68, вип. 2. – 4с.
  49. 49. Шаповал Г.С., Громовая В.Ф Миронюк И.Е. и др.Особенности окислительно-восстановительныхреакций глутатиона // Доп. НАН України. – 2006. –№2. – С. 169–174.
  50. 50. Швецов Ю.П., Новиков В.В., Фесенко Е.Е. и др.Молекулярные механизмы биологического действияслабых магнитных полей // Биофизика. – 1998. – 43,вып.6. – С. 977–980.
  51. Aaseth J., Haugen M., Forre O. Rheumatoid arthritis andmetal compounds - perspectives on the role of oxygen radi-cal detoxification // Analyst.- 1998. - 123, №1. - P.3–6.
  52. Basaga H.S. Biochemical aspects of free radicals //Biochem. Cell Biol. – 1990. – 68. – P. 989–998.
  53. Bors W., Michel C., Saran M. Handbook of methods ofoxygen radical research. – Boca Raton (Fla), 1986. –P.181–188.
  54. Cotgreave I.A. Stress response // Toxicol. in vitro. –1998. – 12, №5. – P. 569–573.
  55. Cottin Y., Doise J.M., Maopoil V. et al. Plasma iron sta-tus and lipid peroxidation following thrombolytic therapyfor acute myocardial infarction // Fundam. and Clin.Pharmacol. - 1998. - 12, №2. - P.236–241.
  56. Courtois M., Maupoil V., Fantini E. et al. Correlation be-tween direct ESR spectroscopic measurements and elec-trochemical and biochemical assessments of exogenousfree radical injury in isolated rat cardiac myocytes // FreeRad. Biol. Med. – 1998. – 24, №1. – P. 121–131.
  57. Duthie, Kimber, Norval. The effect of ultraviolet radi-ate on the human immune system // Brit. J. Dermatol. –1999. – 140. – .P. 995.
  58. Dittmann K., Knaus–Dittmann D., Mayer C., RodemannHP. Bowman-Birk proteinase inhibitor-mediatedradioprotection against UV irradiation is TP53-depen-dent and associated with stimulation of nucleotide exci-sion repair // Rad. and Environ. Biophys. – 2001. – 40,№ 2. – P.163–167.
  59. 59. Ehrenfreund P., Bernstein MP., Dworkin JP. et al.Thephotostability of amino acids in space // Astrophysical.J. – 2001. – 550, № 1. – P. L95–L99.
  60. 60. Elliott S.J., Meszaros J.G., Schilling W.P. Effect of oxidantstress on calcium signaling in vascular endothelial cells //Free Radical. Biol. Med. – 1992. – 13. – P. 635–650.
  61. Enzinger C., Wirleitner B., Spottl N. et al. Reduced pte-ridine derivatives induce apoptosis in PC12 cells //Neurochemistry International. – 2002. – 41. – P.71–78.
  62. Fischbach C., Tessmar J., Lucke A. et al. Does UVirradiation affect polymer properties relevant to tissueengineering? // Surface Sci . – 2001. – 491, №3. –P.333–345.
  63. Fontecave M., Pierre J.L. Activation et toxicite del’oxygene. Principes des therapeutigues antioxydantes// Bull. Soc. Chim. Fr. - 1991. - 128. - P. 502–520.
  64. Ghersiegea J.F., Maupoil V., Ray D., Rochette L. Elec-tronic spin resonance detection of superoxide and hydroxylradicals during the reductive metabolism of drugs by ratbrain preparations and isolated cerebral microvessels // FreeRad. Biol. Med. - 1998. - 24. - P. 1074–1081.
  65. Gniadecki R., Thorn T., Vicanova J. et al. Role of mito-chondria its ultraviolet-induced oxidative stress // J. Cel.Biochemistry. – 2000. – 80, № 2. – P. 216–222.
  66. Greenwald R.A. Handbook of Methods for OxygenRadical Research. – CRC Press, Boca Raton, FL, 1985. –Р. 150–169.
  67. Gutteridge I.M.C. Antioxidant properties of the proteinscearuloplasmin, albumin and transferrin. A study of theiractivity in serum and synovial fluid from patients withrheumatoid arthritis // Biochim. Biophys. Acta. - 1986. -869, №2. - P. 119–127.
  68. Halliwell B. Superoxide iron, vascular endothelium andreperfusion injury // Free Radic. Res. Comm. - 1989. -5, №6. - P. 315–318.
  69. 69. Halliwell B., Gutteridge J. M. C. Free Radicals in Biol-ogy and Medicine. – New York: Oxford Univer. Press,1999. – 3rd edn. – 272 p.
  70. 70. Horvath R., Kerekgyarto T., Csucs G. et al. The effectof UV irradiation on uracil thin layer measured by opti-cal waveguide lightmode spectroscopy // Biosensors andBioelectronics. – 2001. – 16, № 1–2. – P. 17–21.
  71. Kabuyama Y., Homma M.K., Sekimata M., Homma Y.Wavelength–specific activation of MAP kinase familyproteins by monochromatic UV irradiation // Photochem.and Photobiol. – 2001. – 73, № 2. – P. 147–152.
  72. Korotkova E.I., Karbainov Y.A., Shevchuk A.V. Studyof antioxidant properties by voltammetry // J.Electroanal.Chem. – 2002. – 518, №1. – P. 56–60.
  73. Labat-Robert J., Fourtanier A., Boyer-Lafargue B.,Robert L. Age dependent increase of elastase type pro-tease activity in mouse skin – Effect of UV – irradiation// J. Photochem. and Photobiol. B-Biol. – 2000. – 57,№ 2–3. – P. 113–118.
  74. Li N., Ragheb K., Lawler G. et al. Dpi induces mito-chondrial superoxide-mediated apoptosis // Free Rad.Biol. and Med. – 2003. – 34, №4. – P. 465–477.
  75. Matsuda N., Horikawa M., Wang LH. et al. Differen-tial activation of ERK Ѕ and JNK in normal human fi-broblast–like cells in response to UVC radiation underdifferent oxygen tensions // Photochem. and Photobiol. –2000. – 72, № 3. – P. 334–339.
  76. Oturan M.A., Pinson J. Reaction of inflammation in-hibitors with chemically and electrchemically generatedhydroxyl radicals // J. Electroanal. Chem. - 1992. - 334. -P. 103–109.
  77. Role of glutamine in health and disease / MazzaferroE., Hackett T., Wingfield W., Ogilvie G., Fettman M. //Comp. on Cont. Educ. for the Pract. Vater. – 2000. –22, № 12. – P.1094.
  78. Parthasarathy S., Kalyanaraman B. The synergistic in-teraction between the producol phenoxyl radical б-to-copherol and ascorbic acid in LDL oxidation // Free Rad.Biol. and Med. – 1990. – 9 – Suppl. 1. – P. 69.
  79. 79. Sahoo A., Chainy G.B.N. Alterations in the activities ofcerebral antioxidant enzymes of rat related to aging // In-tern. J. Develop. Neurosci. - 1997. - 15, №8. -P. 939–948.
  80. 80. San Y. Free radicals, antioxidant enzymes, and carcino-genesis // Free radical Biol. Med. – 1990. – 8. – P.583–59.
  81. Saver D.T., Nanni E.J. (Jr.) Oxygen and oxiradicals inchemistry and biology / Ed. M.A.J.Rogers, E.L.Powers. –N.Y.: Acad. Рress, 1981. – P.15–40.
  82. Sawaga M., Sester U., Carlson J.C. Superoxide radicalformation and associated biochemical alteration in theplasma membrane of brain, heart, and liver during the life-time of the rat // J. Cell Biochem. – 1992. – 48. –P. 296–304.
  83. Sawer D.T., Nanni E.J. (Jr) Oxygen and oxiradicals inchemistry and biology / Eds. M.A.J.Rogers, E.L.Powers. –N.Y.: Acad. press, 1981. – P. 15–40.
  84. Schrader Michael, Dariush Fahimi H. Perosoxisomesand oxidative stress // Biochimi. et Biophysi. Acta{BBA} – Moleс.r Cell Res. – 2006. – 1763, 12, De-cember. – P. 1755–1766.
  85. Shapoval G.S., Luik A.I., Piven V.I. Mechanism of in-hibiting effect of biologically active compounds on theactive forms of oxygen reduction // Укр.биохим.журн. –1995. – №2. – С. 86–90.
  86. Shapoval G.S., Gromova V.P., Tarasuk O.P., MyronyukI. Ye. Electrochemical Modeling of Interaction betweenthe Products of Oxygen Reduction and Some Proteino-genic Amino Acids // Electrochemistry: From Nanostruc-tures to Power Plants. 55th Annual Meeting of the In-ternational Society of Electrochemistry. Book of Ab-stracts I. – Thessaloniki, 2004. – P. 175.
  87. Shaw J.P., Malley J.P., Willoughby S.A. Effects of UVirradiation on organic matter // J. Ameri. Water WorksAssociation. – 2000. – 92, № 4. – P.157–167.
  88. Simic M.G., Taylor K.A., Ward J.F. et al. Oxygen Radi-cals in Biology and Medicine. – New York: Plenum,1988. – 280 p.
  89. 89. Singh U., Ishwarlal. Oxidative stress and atherosclero-sis // Pathophysiology. – 2006. – 13, №3, August. –P. 129–142.
  90. 90. Slater T.F. Recent advances in biochemical pathology:Toxic liver injury. – L.: Pion Рress, 1976. – 283 p.
  91. 91. Suzuki Y.J., Ford G.D. Mathematical model supportingthe superoxide theory of oxygen toxicity // Free Rad.Biol. Med. – 1994. – 16. – P. 63–72.
  92. 92. Wei Y.H., Pang C.Y., Lee H.C., Lu C.Y. Roles of mi-tochondrial DNA and oxidative damage in human aging //Curr. Sci. - 1998. - 74, №10. - P.887–893.
  93. 93. Weiss J., Kumar K. Antioxidant mechanisms in radiationinjury and radioprotection. // Cellular antioxidant defensemechanisms. – Boca Raton, FL: CRS Press, 1988. -P. 163–252.
  94. 94. Westholt R., Kestler P., Sichen O., Westheide W. Ef-fects of long-term ultraviolet radiation: the white formof Metridium senile (Anthozoa: Actiniaria) as a poten-tial biological indicator for ultraviolet // Helgoland MarineRes. – 2001. – 55, № 1. – P. 87–93.
  95. 95. Wyngaarden K.E., van. Pauwels E.K. Hormesis: arelow doses of ionizing radiation harmful or beneficial //Eur. J. Nucl. Med. – 1995. – 22. – P. 481–486.
  96. 96. Yamazaki I., Piette H.L. EPR spin-trapping study onthe oxidizing species formed in the reaction of ferrousion with hydrogen peroxide // J. Amer. Chem. Soc. -1991. - 113, №20. - P. 7588–7593.
  97. 97. Yawalkar N., MC. Aebischer MC., R. Hunger R. et al.Effects of UV irradiation with one minimal erythemadose on human afferent skin lymph in vivo // Exp.Dermatol. – 1998. – 7, №6. – P.362–368.
  98. 98. Zhu SH., Fang CX., Zhu SQ. et al. Inhibitory effects ofgynostemma pentaphyllum on the UV induction of bac-teriophage lambda in lysogenic Escherichia coli // Cur.Microbiol. – 2001. – 43, № 4. – P.299–301.
© National Academy of Sciences of Ukraine, Bogomoletz Institute of Physiology, 2014-2024.