Journals Monographies Textbooks Collections Authors
Submit manuscript
Hypothesis: what mean quantative shifts of electrogenic metals in epidermal cells in the setting of oxidative/nitrosative stress?
Submit manuscript
To cite
Citations:

HYPOTHESIS: WHAT MEAN QUANTATIVE SHIFTS OF ELECTROGENIC METALS IN EPIDERMAL CELLS IN THE SETTING OF OXIDATIVE/NITROSATIVE STRESS?
Dmitriev E.
Baumane L.
Petukhov V.
Vanin A.
Authors:
Type:
Article
DOI:
https://doi.org/10.12737/4799
Pages:
from 1 to 6
Status:
Published
Received:
10.06.2014
Accepted:
10.06.2014
Published:
10.06.2014
Language:
Russian
Keywords:
nitric oxide, metal-ligand homeostasis, redox status, epidermis
Abstract and keywords
Abstract (English):
The article presents the results of the study of metal-ligand homeostasis (MLH) in the cells of the epidermis at 954 liquidators of accident at Chernobyl NPP and 947 practically healthy persons by means of atomic-emission spectrometry and EPR-analysis. Possible connection of redox status with the quantitative shifts in MLH is caused special interest. MLH can be used as discrimination of oxidation/nitrosative stress. Distinctive features of nitrosative stress concerned electrogenic metals (Ca, K, Na) and were found not only among the liquidators of the accident, but some of practically healthy persons. This may indicates the presence in these persons oxidation/nitrosative stress non-radiation nature. Revealed correlation of intracellular production of nitric oxide (NO) with quantitative shifts of electrogenic metals can testify to possible involvement of NO in the generation of electric potential (EP) of cell. Changes of EP on the background of oxidative/nitrosating stress were caused by the concentration shifts of electrogenic metals ions (primarily Ca2+), can, according to the authors, to wear an oscillatory character. The authors explain this by the fact that NO, Fe2+ ions and low-molecular thiols are able to form self-sustaining, self-regulating of chemical system, in which the S-nitrosothiols and dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands appear continuously. Their mutual transformation provides vibrating level change of these compounds and is related to this process periodic oscillations of contents NO, NO+ (by type of reaction Belousov-Zhabotinsky).

Keywords:
nitric oxide, metal-ligand homeostasis, redox status, epidermis
Text

В последние годы для определения элементного статуса человека приобрёл популярность метод ко-личественной спектрометрии такого биосубстрата, как волосы. Пригодность для проведения массовых исследований, неинвазивный способ забора проб, возможность длительного хранения образцов в обычных условиях, удобство и простота их транспортировки – всё это не могло не привлечь внимание исследователей. Однако в появившихся публикациях на эту тему элементный состав волос выступает как некий интегральный критерий обеспеченности минералами всего организма, что выглядит спорным и требует специального обсуждения. Во-первых, концентрационные значения химических элементов (не только металлов), содержащихся в волосах, имеют, по данным атомно-эмиссионной спектрометрии, выраженный индивидуальный разброс: коэффициент вариации (CV) в среднем 125,5±17,5% [1]. Уже сам этот факт наводит на мысль, что причиной наблюдаемых сдвигов может быть отнюдь не «гипо- или гиперэлементоз», а перераспределение химических элементов с участием внутри- и экстраклеточных регуляторов трансмембранного трафика минералов, практически не влияющего на элементный состав организма в целом. Во-вторых, в диагностике нарушений металло-лигандного гомеостаза (МЛГ) на уровне всего организма оценка элементного статуса кожи и её придатков (как части выделительной системы) требует осторожности. Последняя необходима и во всех других случаях, когда объектом исследования оказываются продукты выделения (например, моча). Неоднозначность трактовки результатов элементного анализа по биосубстратам выделительной системы (пот, моча, выдыхаемый воздух, эпидермис и его дериваты) может возникнуть при сбоях в работе систем по «удерживанию» в организме эссенциальных металлов (например, гемового Fe). Как известно, небольшая по размеру молекула свободного (несвязанного) гемоглобина способна легко пройти через почечный фильтр и оказаться в моче (гемоглобиноурия). Однако в норме это не происходит, из-за связывания гемоглобина молекулой транспортного белка – гаптоглобина. Образовавшийся комплекс «гемоглобин-гаптоглобин», в силу своих размеров, уже не может пройти через поры базальной мембраны, сохраняя тем самым гемовый пул железа для ресинтеза гемсодержащих белков.

References

1. Petukhov V.I, Dmitriev E.V, Shkesters A.P, Skal´nyy A.V. Problemy integral´noy otsenki elementnogo statusa cheloveka po dannym spektrometrii volos. Mikroelementy v meditsine. 2006. T. 7. №4. S. 7-14.

2. Petukhov V.I., Baumane L.Kh., Reste E.D., Zvagule T.Ya., Romanova M.A., Shushkevich N.I., Sushkova L.T., Skavronskiy S.V., Shchukov A.N. Diagnostika nitrozativnogo stressa s pomoshch´yu kolichestvennoy epr-spektroskopii epidermal´nykh kletok . Byul. eksperiment. biol. med. 2012. T. 154. №12. S. 698-700.

3. Petukhov V.I., Lakarova E.V. K voprosu ob ispol´zovanii elementnogo analiza biosubstratov dlya otsenki metalloligandnogo gomeostaza. Mikroelementy v meditsine. 2007. T. 8. № 4. S. 51-53.

4. Argüello, J.M. Identification of Ion-Selectivity Determinants in Heavy-Metal Transport P1B-type ATPases. J. Membrane Biol. 2003. Vol. 195. P. 93-108.

5. Argüello, J.M., Eren, E. The Structure and Function of Heavy Metal Transport P1B-ATPases. Biometals. 2007. Vol. 20. P. 233-248.

6. Axelsen, K.B., Palmgren, M.G. Evolution of substrate specicities in the P-Type ATPase super-family. . J. Mol. Evol. 1998. Vol. 46. P. 84-101.

7. Bera A.K., Jarque C.M., Bera A.K., Jarque C.M. Efficient Tests for Normality, Homoscedasticity and Serial Independence of Regression Residuals. Economics Letters. 1980. 6 (3). P. 255-259.

8. Davison A.C, Hinkley V.D. Bootstrap methods and their application. Cambridge University, 1997.

9. Hogg N. Biological chemistry and clinical potential of S-nitrosothiols. Free Rad. Biol. Med. 2000. Vol. 28. P. 1478-1486.

10. Kumerova A.O., Lece A.G., Skesters A.P., Orlikov G.A., Seleznev J.V., Rainsford K.D. Antioxidant defense and trace element imbalance in patients with postradiation syndrome: rst report on phase I studies. Biol. Trace Element. Res. 2000. Vol. 77. P. 1-12.

11. Lakatta E.G., Maltsev V.A., Vinogradova T.M. A Coupled SYSTEM of Intracellular Ca2+ Clocks and Surface Membrane Voltage Clocks Controls the Timekeeping Mechanism of the Heart´s Pacemaker . Circ. Res. 2010. Vol. 106. P. 659-673.

12. Lakatta E.G., Maltsev V.A., Bogdanov K.Y., Stern M.D., Vinogradova T.M. Cyclic variation of intracellular calcium: a critical factor for cardiac pacemaker cell dominance. Circ. Res. 2003. Vol. 92. P. e45-50.

13. Lilliefors H. On the Kolmogorov-Smirnov Test for Normality with Mean and Variance Unknown. Journal of the American Statistical Association. 1967. Vol. 62 (318). P. 399-402.

14. Maltsev V.A., Lakatta E.G. Normal heart rhythm is initiated and regulated by an intracellular calcium clock within pacemaker cells. Heart Lung Circ. 2007. Vol. 16. P. 335-348.

15. Petukhov V.I., Dmitriev E.V., Kalvinsh I., Baumane L.Kh., Reste E.D., Zvagule T., Skesters A.P., Skalny A.V. Metal-Ligand Homeostasis in Epidermic Cells of Chernobyl Accident . Vitamins & Trace Elements. 2011. Vol. 1(2). P. 1-8.

16. Pinsky D.J., Patton S., Mesaros S., Brovkovych V., Kubaszewski E., Grunfeld S., Malinski T. Mechanical transduction of nitric oxide synthesis in the beating heart. Circ. Res. 1997. Vol. 81. P. 372-379.

17. Vanin A.F., Papina A.A., Serezhenkov V.A., Koppenol W.H. The mechanisms of S-nitrosothiol decomposition catalyzed by iron. Nitric Oxide, Biol. Chem. 2004. Vol. 10. P. 60-73.

18. Yaniv Y., Maltsev V.A., Escobar A.L., Spurgeon H.A., Ziman B.D., Stern M.D., Lakatta E.G. Beat-to-beat Ca 2+-dependent regulation of sinoatrial nodal pacemaker cell rate and rhythm. J. Mol. Cell. Cardiol. 2011. Vol. 51. P. 902-905.

© INFRA-M
Support Powered by Editorum,  Instructions
Login or Create
* Forgot password?