Peculiarities of the effect of manganese and cadmium ions on the properties of liposomes from lecithin

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The features of the influence of divalent cadmium and manganese ions on the ability of lecithin to form aggregates in water medium, its ζ-potential, and the state of the lipid peroxidation processes have been studied. The methods used were TLC, dynamic light scattering, and processing of UV spectra using the Gauss method. It was revealed that cadmium ions accelerate the processes of lipid oxidation in liposomes, and manganese ions inhibit them. At the same time, cadmium ions, as opposed to manganese ions, require more period to interact with the membrane structure of liposomes. The data obtained and the analysis of the literature allow us to conclude that the cadmium and manganese ions present in the solution influence the spontaneous aggregation of lecithin and participate at different stages of the oxidation process in accordance with their biological activity when entering the body.

Full Text

Restricted Access

About the authors

P. D. Beletskaya

Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: shishkina@sky.chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

A. S. Dubovik

Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences; Nesmeyanov Institute of Organoelement compounds, Russian Academy of Sciences

Email: shishkina@sky.chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

V. O. Shvydkiy

Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Email: shishkina@sky.chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

L. N. Shishkina

Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shishkina@sky.chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. E.V. Shtamm, V.O. Shvydkii, I.S. Baikova. Russ. J. Phys. Chem. B 9, 421 (2015). https://doi.org/10.1134/S1990793115030197
  2. Q. Wang, Z. Yang. Environ. Pollution. 218, 358 (2016). https://doi.org/ 10.1016/j.envpol.2016.07.011
  3. Anil K. Dwivedi. Intern. Reas. J. Natur. Appl. Sci. 4, 118 (2017).
  4. L. Schweitzer. J. Noblet, Green Chem. 1, 261 (2018). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809270-5.00011-X
  5. Y.I. Skurlatov, E.V. Shtamm, A.V. Roshchin. Russ. J. Phys. Chem. B 14, 130 (2020). https://doi.org/ 10.1134/S1990793120010303
  6. V.F. Gromov, M.I. Ikim, G.N. Gerasimov, L.I. Trakhtenberg. Russ. J. Phys. Chem. B 16, 138 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122010055
  7. I.V. Kumpanenko, K.A. Shiyanova, E.O. Panin, O.V. Shapovalova. Russ. J. Phys. Chem. B 16, 1164 (2022). https://doi.org/10.1134/s1990793122060185
  8. D. Kar, P. Sur, S.K. Mandai et al. Intern. J. of Environ. Sci. Techol. 5, 119 (2008).
  9. I.F. Medvedev, S.S. Derevaygin. Heavy metals in ecosystems (Racurs, Saratov, 2017).
  10. C. Zamora-Ledezma, D. Negrete-Bolagay, F. Figueroa et al. Environ. Techol. Innov. 22, 26 (2021). https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.101504
  11. V.F. Gromov, M.I. Ikim, G.N. Gerasimov, L.I. Trakhtenberg. Russ. J. Phys. Chem. B. 15, 140 (2021). https://doi.org/10.1134/S1990793121010036
  12. I.V. Kumpanenko, N.A. Ivanova, O.V. Shapovalova et al. Russ. J. Phys. Chem. B. 16, 917 (2022). https://doi.org/10.1134/s1990793122050050
  13. H.B. Bradl. Interface Sci. Techol. 6, 1 (2005). https://doi.org/10.1016/s1573-4285(05)80020-1
  14. L. Sörme, R. Lagerkvist. Sci. Total Environ. 298, 131 (2002). https://doi.org/10.1016/s0048-9697(02)00197-3
  15. P. Chen, J. Bornhorst, M. Aschner. Front. Biosci. 23, 1655 (2018). https://doi.org/10.2741/4665
  16. B.S. Musayev, A.I. Rabadanova, G.R. Muradova, A.Z. Marhiyeva. Toxic. Review. 113, 27 (2012).
  17. S.L. O’Neal, W. Zheng. Curr. Environ. Health Rpt. 2, 315 (2015). https://doi.org/10.1007/s40572-015-0056-x
  18. D.L. Mazunina. Human Ecology. 3, 25 (2015).
  19. N. Johri, G. Jacquillet, R. Unwin. Biometals. 23, 783 (2010). https://doi.org/10.1007/s10534-010-9328-y
  20. S.G. Skugoreva, T.Ya. Ashihmina, A.I. Fokina, E.I. Lyalina. Theor. Appl. Ecology. 1, 4 (2016). https://doi.org/10.25750/1995-4301-2016-1-014-019
  21. C. Vigo-Pelfrey. Membrane Lipid Oxidation (CRC Press, Boston, 1991)
  22. L.N. Shishkina, M.A. Klimovich, M.V. Kozlov. Pharmaceutical and Medical Biotechnology: New Perspective. (Nova Science Publishers, N.Y., 2013).
  23. V.O. Shvydkii, E.V. Shtamm, Y.I. Skurlatov et al. Russ. J. Phys. Chem. B 11, 643 (2017). https://doi.org/10.1134/S1990793117040248
  24. L.N. Shishkina, M.V. Kozlov, A.Y. Povkh, V.O. Shvydkiy. Russ. J. Phys. Chem. B 15, 861 (2021). https://doi.org/10.1134/S1990793121050080
  25. Biological Membranes: A Practical Approach, Ed. by J.B.C. Findlay. W.H. Evans (Oxford Univ. Press, Oxford, 1987; Mir, Moscow, 1990).
  26. L.N. Shishkina, E.V. Kushnireva, M.A. Smotryaeva. Radiation biology. Radioecology. 44, 289 (2004). https://doi.org/10.31857/S0869803123020108
  27. K.M. Marakulina, R.V. Kramor, Yu.K. Lukanina et al. Russ. J. Phys. Chem. A 90, 289 (2016). https://doi.org/10.1134/S0036024416022187
  28. L.N. Shishkina, M.V. Kozlov, T.V. Konstantinova et al. Russ. J. Phys. Chem. B 17, 141 (2023). https://doi.org/10.1134/s1990793123010104
  29. L.N. Shishkina, P.D. Beletskaya, A.S. Dubovik et al. Russ. J. Biol. Phys. Chem. 8 (1), 111 (2023). https://doi.org/10.29039/rusjbbpc.2023.0597
  30. M. Valko, D. Leibfritz, J. Moncol et al. Intern. J. Biochem. Cell Biol. 39, 44 (2007). https://doi.org/10.1016/j.biocel.2006.07.001
  31. V. Shvydkyi, S. Dolgov, A. Dubovik et al. J. Chem. Moldova. 17, 35 (2022). https://doi.org/10.19261/cjm.2022.973

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Distribution of the light scattering intensity of the size (d) of lecithin aggregates in distilled water (1) and in the presence of cadmium (2) and manganese (3) ions. [Lecithin] = 4.3 10–5 M, [M+] = 10–4 M.

Download (75KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Change in size (d) of the main fraction of lecithin particles depending on the concentration of cadmium ions in the solution at a solution exposure time of 0.5 (1) and 2.5 h (2). The dashed lines indicate the accuracy range for determining the diameter of lecithin liposomes.

Download (68KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Effect of cadmium ion concentration (exposure time – 2.3 h) and manganese (exposure time – 0.5 h) on the diameter of the main fraction of lecithin liposomes in distilled water. The dashed lines indicate the accuracy range of determining the diameter of lecithin liposomes.

Download (67KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Typical UV spectrum of lecithin in the presence of manganese ions in solution ([Mn2+] = 10–4 M) and its Gaussians: 1 and 6 – initial and calculated spectra, 2 – 197.5 nm, 3 – 231 nm, 4 – 257 nm, 5 – 330 nm.

Download (68KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Typical UV spectrum of lecithin in the presence of cadmium ions in solution ([Cd2+] = 10–4 M) and its Gaussians: 1 and 7 – initial and calculated spectra, 2 – 197.5 nm, 3 – 229.5 nm, 4 – 273 nm, 5 – 335 nm, 6 – 395 nm.

Download (77KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Changes in the ratio of ketodienes and diene conjugates [KD]/[DK] in liposome lipids depending on the concentration of manganese and cadmium ions in the solution.

Download (62KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».