Effect of cold helium plasma on the catalytic activity of certain erythrocyte dehydrogenases of rat blood

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The work is aimed at clarifying the effect of cold helium plasma on the catalytic properties of lactate- and aldehyde dehydrogenase in rat blood erythrocytes. The effect was studied in 20 white Wistar rats. Upon completion of the full course of exposures (1 exposure per day for 5 days), blood samples were taken from all animals with subsequent erythrocyte isolation performed by standard differential centrifugation for assessing the activity of lactate dehydrogenase (LDH) and aldehyde dehydrogenase (AlDH). When assessing LDH activity, both direct and reverse reactions were considered. Gas flow microwave ionisation was applied to the synthesis of cold plasma using a special device developed at the Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences. The plasma treatment was established to provide stimulation of LDH activity in both direct and reverse reactions. In the direct reaction, erythrocytic LDH activity in rats with plasma-treated skin almost doubled (94 %) against 48 % of activity growth in the reverse reaction. Rat blood erythrocyte AlDH tends to moderate inactivation, with catalytic properties observed to decrease by 13 %. Thus, treating the skin of healthy rats with cold helium plasma was demonstrated to stimulate the energy metabolism of blood cells, with moderate activity inhibition for AlDH presenting one of the detoxification enzymes. The nature of the observed shifts indicates their adaptability. In general, according to the obtained data, the modulation of free radical processes was confirmed to play a key role in the molecular-cellular mechanisms of the cold helium plasma action on the biological system.

About the authors

A. K. Martusevich

Privolzhsky Research Federal University

Email: cryst-mart@yandex.ru

A. G. Soloveva

Privolzhsky Research Federal University

Email: cryst-mart@yandex.ru

S. Yu. Krasnova

Privolzhsky Research Federal University

Email: cryst-mart@yandex.ru

A. G. Galka

Privolzhsky Research Federal University; Institute of Applied Physics of RAS

Email: cryst-mart@yandex.ru

A. V. Kostrov

Institute of Applied Physics of RAS

Email: cryst-mart@yandex.ru

References

  1. Dobrynin D., Fridman G., Friedman G., Fridman A.A. Physical and biological mechanisms of direct plasma interaction with living tissue // New Journal of Physics. 2009. Vol. 11. Issue11. P. 115020-115046. https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/11/115020
  2. Dubuc A., Monsarrat P., Virard F., Merbahi N., Sarrette J.P., Laurencin S., et al. Use of cold- atmospheric plasma in oncology: a concise systematic review // Therapeutic Advances in Medical Oncology. 2018. Vol. 10. 12 p. https://doi.org/10.1177/1758835918786475
  3. Hoffmann C., Berganza C., Zhang J. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and application in dentistry and oncology // Medical Gas Research. 2013. Vol. 3. Issue 1. P. 21. https://doi.org/10.1186/2045-9912-3-21
  4. Jawaid P., Rehman M.U., Zhao Q.L., Takeda K., Ishikawa K., Hori M., et al. Helium-based cold atmospheric plasma-induced reactive oxygen species-mediated apoptotic pathway attenuated by platinum nanoparticles // Journal of Cellular and Molecular Medicine. 2016. Vol. 20. Issue 9. P. 1737-1748. https://doi.org/10.1111/jcmm.12880
  5. Ermolaeva S.A., Varfolomeev A.F., Chernukha M.Yu., Yurov D.S., Vasiliev M.M., Kaminskaya A.A., et al. Bactericidal effects of non-thermal argon plasma in vitro, in biofilms and in the animal model of infected wounds // Journal of Medical Microbiology. 2011. Vol. 60. Pt. 1. P. 75-83. https://doi.org/10.1099/jmm.0.020263-0
  6. Alkawareek M.Y., Gorman S.P., Graham W.G., Gilmore B.F. Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure non-thermal plasma // International Journal of Antimicrobial Agents. 2014. Vol. 43. Issue 2. P. 154-160. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2013.08.022
  7. Flynn P.B., Busetti A., Wielogorska E., Chevallier O.P., Elliott C.T., Laverty G., et al. Non-thermal Plasma Exposure Rapidly Attenuates Bacterial AHL-Dependent Quorum Sensing and Virulence // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. Article number: 26320. https://doi.org/10.1038/srep26320
  8. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Краснова С.Ю., Янин Д.В., Галка А.Г., Костров А.В. Влияние гелиевой холодной плазмы на метаболические и физико-химические параметры крови человека in vitro // Биомедицина. 2018. N 2. С. 47-58.
  9. Brun P., Pathak S., Castagliuolo I., Palu G., Zuin M., Cavazzana R., et al. Helium generated cold plasma finely regulates activation of human fibroblast-like primary cells // PLoS ONE. 2014. Vol. 9. Issue 8. P. e104397. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0104397
  10. Wiegand C., Fink S., Beier O., Horn K., Pfuch A., Schimanski A., et al. Dose- and time-dependent cellular effects of cold atmospheric pressure plasma evaluated in 3D skin models // Skin pharmacology and physiology. 2016. Vol. 29. Issue 5. P. 257-265. https://doi.org/10.1159/000450889
  11. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Янин Д.В., Галка А.Г., Краснова С.Ю. Влияние гелиевой холодной плазмы на параметры окислительного метаболизма крови in vitro // Вестник новых медицинских технологий. 2017. Т. 24. N 3.С. 163-166. https://doi.org/10.12737/article_59c4a9e679ca86.74880803
  12. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Краснова С.Ю. Влияние гелиевой холодной плазмы на состояние окислительного метаболизма крови крыс // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2018. N 2 (42). С. 161-165. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2018-2-161-165
  13. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Галка А.Г., Козлова Л.А., Янин Д.В. Влияние гелиевой холодной плазмы на метаболизм эритроцитов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019. Т. 167. N 2. С. 144-146.
  14. Мартусевич А.К., Краснова С.Ю., Перетягин П.В., Галка А.Г., Голыгина Е.С., Костров А.В. Влияние гелиевой холодной плазмы на параметры вариабельности сердечного ритма крыс // Биофизика. 2019. Т. 64. N 3. С. 596-600. https: //doi.org/10.1134/S0006302919030219
  15. Мартусевич А.К., Краснова С.Ю., Галка А.Г., Перетягин П.В., Янин Д.В., Костров А.В. Оценка микроциркуляторного ответа на воздействие холодной гелиевой плазмы // Биофизика. 2019. Т 64. N 4. С. 767-771. https://doi.org/10.1134/S0006302919040161
  16. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Перетягин С.П. Влияние различных форм оксида азота на свойства альдегиддегидрогеназы эритроцитов // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2014. N 11. С. 60-65.
  17. Давыдюк А.В., Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Каримова Р.Г. Метаболическая адаптация эритроцитарных оксидоредуктаз к воздействию глутатион-содержащих динитрозильных комплексов железа // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2015. Т. 221. N 1. С. 60-64.
  18. Соловьева А.Г., Перетягин С.П. Влияние субхронического воздействия ингаляций оксида азота на метаболические процессы в крови экспериментальных животных // Биомедицинская химия. 2016. Т. 62. N 2. С. 212-214. https://doi.org/10.18097/PBMC20166202212

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».