Водорастворимое производное фуллерена С70 как регулятор уровня активных форм кислорода в культивируемых клетках человека

Авторы

  • Екатерина Алексеевна Савинова Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0001-5286-516X
  • Лариса Владимировна Каменева Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0001-8475-6435
  • Елизавета Сергеевна Ершова Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0003-1206-5832
  • Елена Васильевна Проскурнина Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0002-8243-6339
  • Павел Евгеньевич Умрюхин Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова; Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации https://orcid.org/0000-0001-8628-7353
  • Иван Владимирович Родионов Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова; Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации https://orcid.org/0000-0001-7042-4288
  • Ольга Адольфовна Долгих Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0002-4426-8864
  • Ольга Александровна Краевая Институт проблем химической физики РАН https://orcid.org/0000-0003-0622-5393
  • Павел Анатольевич Трошин Институт проблем химической физики РАН; Силезский технологический университет
  • Наталья Николаевна Вейко Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0003-1847-0548
  • Светлана Викторовна Костюк Медико-генетический научный центр имени академика Н. П. Бочкова https://orcid.org/0000-0003-2116-1244

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2021-2-4-463-470

Ключевые слова:

окислительный стресс, фуллерены, активные формы кислорода, наносоединения, ДНК

Аннотация

Производные фуллеренов С60 и С70 исследуются как потенциальные средства доставки лекарств в организм. Кроме того, эти соединения обладают способностью эффективно связывать активные формы кислорода (АФК) в растворах и могут быть использованы в качестве радиопротекторов и антиокислителей. Однако исследование водорастворимого фуллерена С60 ранее показало, что это соединение способно не только блокировать АФК, но и индуцировать вторичный окислительный стресс, связанный с ответом клеток на значительное снижение уровня АФК. С целью дальнейшего анализа ответа клеток человека на присутствие фуллерена в среде мы исследовали действие водорастворимого производного фуллерена С70 на культивируемые фибробласты кожи человека. Фуллерен С70 в нетоксичной концентрации вызывает транзиторный окислительный стресс, который проявился в краткосрочном увеличении уровня окисления клеточной ДНК. Стресс возникает через 3 часа на фоне индуцированного фуллереном снижении активности гена антиокислительного ответа NRF2 и увеличения активности гена NOX4, который кодирует фермент, катализирующий синтез пероксида водорода. Через 24 часа уровень окисления ДНК снижается до контрольных значений. Высказано предположение, что фуллерены могут найти применение не только в качестве антиокислителей, но и в качестве потенциальных индукторов адаптивного ответа, который повышает выживаемость клеток при негативных воздействиях среды.

Библиографические ссылки

Afreen, S., Muthoosamy, K., Manickam, S., Hashim, U. (2015) Functionalized fullerene (C₆₀) as a potential nanomediator in the fabrication of highly sensitive biosensors. Biosensors and Bioelectronics, vol. 63, pp. 354–364. https://doi.org/10.1016/j.bios.2014.07.044 (In English)

Bedard, K., Krause, K. H. (2007) The NOX family of ROS-generating NADPH oxidases: Physiology and pathophysiology. Physiological Reviews, vol. 87, no. 1, pp. 245–313. https://doi.org/10.1152/physrev.00044.2005 (In English)

Bellezza, I., Giambanco, I., Minelli, A., Donato, R. (2018) Nrf2-Keap1 signaling in oxidative and reductive stress. Biochimica et Biophysica Acta — Molecular Cell Research, vol. 1865, no. 5, pp. 721–733. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2018.02.010 (In English)

Bosi, S., Da Ros, T., Spalluto, G., Prato, M. (2003) Fullerene derivatives: An attractive tool for biological applications. European Journal of Medical Chemistry, vol. 38, no. 11-12, pp. 913–923. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2003.09.005 (In English)

Ershova, E. S., Sergeeva, V., Chausheva, A. I. et al. (2016) Toxic and DNA damaging effects of a functionalized fullerene in human embryonic lung fibroblasts. Mutatational Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, vol. 805, pp. 46–57. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2016.05.004 (In English)

Johnston, H. J., Hutchison, G. R., Christensen, F. M. et al. (2010) The biological mechanisms and physicochemical characteristics responsible for driving fullerene toxicity. Toxicological Sciences, vol. 114, no. 2, pp. 162–182. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfp265 (In English)

Kazemzadeh, H., Mozafari, M. (2019) Fullerene-based delivery systems. Drug Discovery Today, vol. 24, no. 3, pp. 898–905. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.01.013 (In English)

Konkova, M., Abramova, M., Kalianov, A. et al. (2020) Mesenchymal stem cells early response to low-dose ionizing radiation. Frontiers in Cell and Developmental Biology, vol. 8, article 584497. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.584497 (In English)

Kraevaya, O. A., Peregudov, A. S., Godovikov, I. A. et al. (2020) Direct arylation of C60Cl6 and C70Cl8 with carboxylic acids: a synthetic avenue to water-soluble fullerene derivatives with promising antiviral activity. Chemical Communications, vol. 56, no. 8, pp. 1179–1182. https://doi.org/10.1039/C9CC08400B (In English)

Malinovskaya, E. M., Ershova, E. S., Okorokova, N. A. et al. (2019) Ribosomal DNA as DAMPs Signal for MCF7 Cancer Cells. Frontiers in Oncology, vol. 9, article 445. https://doi.org/10.3389/fonc.2019.00445 (In English)

Mousavi, S. Z., Nafisi, S., Maibach, H. I. (2017) Fullerene nanoparticle in dermatological and cosmetic applications. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, vol. 13, no. 3, pp. 1071–1087. https://doi.org/10.1016/j.nano.2016.10.002 (In English)

Загрузки

Опубликован

16.03.2022

Выпуск

Том 2 № 4 (2021)

Раздел

Краткие сообщения

Лицензия

Copyright (c) 2022 Екатерина Алексеевна Савинова, Лариса Владимировна Каменева, Елизавета Сергеевна Ершова, Елена Васильевна Проскурнина, Павел Евгеньевич Умрюхин, Иван Владимирович Родионов, Ольга Адольфовна Долгих, Ольга Александровна Краевая, Павел Анатольевич Трошин, Наталья Николаевна Вейко, Светлана Викторовна Костюк

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.