Влияние кверцетина и его микроструктурированных форм на жизнеспособность клеток и деградацию ядерной ДНК в кератиноцитах человека при моделировании окислительного стресса

Алла Ивановна  Потапович; Татьяна Владимировна  Костюк; Татьяна Геннадьевна  Шутова; Владимир Андреевич  Костюк

Авторы

Алла Ивановна Потапович Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
Татьяна Владимировна Костюк Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
Татьяна Геннадьевна Шутова Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь
Владимир Андреевич Костюк Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

кератиноциты HaCaT, п-бензохиноны, кверцетин, микроструктуры, окислительный стресс, повреждение ДНК, ДНК-кометы

Аннотация

Представлены экспериментальные данные, свидетельствующие о возможности использования кумохинона для моделирования окислительного стресса и изучения его последствий в культивируемых кератиноцитах человека линии HaCaT. Показано, что гибель клеток, повреждение ДНК и появление атипичных ДНК-комет в кератиноцитах, подвергнутых воздействию кумохинона, связаны не с его генотоксичностью, а главным образом с развитием окислительного стресса. Установлено, что кверцетин оказывает цитопротекторное действие и уменьшает степень повреждения ядерной ДНК в условиях окислительного стресса, инициируемого кумохиноном. Этот эффект существенно возрастает при использовании микроструктурированных форм кверцетина, что может быть обусловлено увеличением его клеточной доступности.

Биографии авторов

Алла Ивановна Потапович, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физиологии кафедры физиологии человека и животных биологического факультета
Татьяна Владимировна Костюк, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории физиологии кафедры физиологии человека и животных биологического факультета
Татьяна Геннадьевна Шутова, Институт химии новых материалов НАН Беларуси, ул. Ф. Скорины, 36, 220141, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории органических композиционных материалов
Владимир Андреевич Костюк, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, профессор; заведующий научно-исследовательской лабораторией физиологии кафедры физиологии человека и животных биологического факультета

Библиографические ссылки

Kostyuk VA, Potapovich AI. Bioradicals and bioantioxidants. Minsk: Belarusian State University; 2004. 179 p. Russian.

Korkina LG, De Luca C, Kostyuk VA, Pastore S. Plant polyphenols and tumors: from mechanisms to therapies, prevention, and protection against toxicity of anti-cancer treatments. Current Medicinal Chemistry. 2009;16(30):3943–3965. DOI: 10.2174/0929 86709789352312.

Zou Y, Qian Y, Rong X, Cao K, McClements DJ, Hu K. Encapsulation of quercetin in biopolymer-coated zein nanoparticles: formation, stability, antioxidant capacity, and bioaccessibility. Food Hydrocolloids. 2021;120:106980. DOI: 10.1016/j.foodhyd. 2021.106980.

O’Brien PJ. Molecular mechanisms of quinone cytotoxicity. Chemico-Biological Interactions. 1991;80(1):1–41. DOI: 10.1016/ 0009-2797(91)90029-7.

Potapovich АI, Ignatovich LV, Kostyuk VA, Shadyro OI. Effect of oxygen level on the cytotoxic effect of doxorubicin and thymoquinone. News of Biomedical Sciences. 2021;21(4):167–172. Russian.

Moore GA, Rossi L, Nicotera P, Orrenius S, O’Brien PJ. Quinone toxicity in hepatocytes: studies on mitochondrial Ca2+ release induced by benzoquinone derivatives. Archives of Biochemistry and Biophysics. 1987;259(2):283–295. DOI: 10.1016/0003-9861(87) 90495-4.

Potapovich A, Kostyuk V. Cell-cell death communication by signals passing through non-aqueous environments. Results in Chemistry. 2021;3:100107. DOI: 10.1016/j.rechem.2021.100107.

Shadyro OI, Edimecheva IP, Glushonok GK, Ostrovskaya NI, Polozov GI, Murase H, et al. Effects of phenolic compounds on reactions involving various organic radicals. Free Radical Research. 2003;37(10):1087–1097. DOI: 10.1080/10715760310001600417.

Singh NP, McCoy MT, Tice RR, Schneider EL. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Experimental Cell Research. 1988;175(1):184–191. DOI: 10.1016/0014-4827(88)90265-0.

Tice RR, Agurell E, Anderson D, Burlinson B, Hartmann A, Kobayashi H, et al. Single cell gel/comet assay: guidelines for in vitro and in vivo genetic toxicology testing. Environmental and Molecular Mutagenesis. 2000;35(3):206–221. DOI: 10.1002/(SICI) 1098-2280(2000)35:3<206::AID-EM8>3.0.CO;2-J.

Tyurin VA, Tyurina YY, Borisenko GG, Sokolova TV, Ritov VB, Quinn PJ, et al. Oxidative stress following traumatic brain injury in rats: quantitation of biomarkers and detection of free radical intermediates. Journal of Neurochemistry. 2000;75(5):2178–2189. DOI: 10.1046/j.1471-4159.2000.0752178.x.

Ostling O, Johanson KJ. Microelectrophoretic study of radiation-induced DNA damages in individual mammalian cells. Biochemical and Biophysical Research Communications. 1984;123:291–298. DOI: 10.1016/0006-291x(84)90411-x.

Filippov EV. Using the «DNA comet» method to detect and assess the degree of DNA damage in the cells of plants, animals and humans caused by environmental factors. Nauka i obrazovanie. 2014;2:72–78. Russian. EDN: SUFCTF.

Zhanataev AK, Anisina EA, Chayka ZV, Miroshkina IA, Durnev AD. Phenomenon of atypical DNA comets. Tsitologiya. 2017; 59(3):163–168. Russian.

Hartmann A, Speit G. The contribution of cytotoxicity to DNA-effects in the single cell gel test (comet assay). Toxicology Letters. 1997;90:183–188. DOI: 10.1016/S0378-4274(96)03847-7.