Physical and chemical analysis of the lipofuscin granule bisretinoid photodestruction products from retinal pigment epithelium cells of the eye

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In this work, the mechanisms of formation of the bisretinoid oxidation products in lipofuscin granules isolated from the retinal pigment epithelium cells of the human eye have been studied. The physico-chemical characteristics of the bisretinoid photooxidation products are described. The methods of IR spectroscopy, Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy, scanning confocal microscopy, time-of-flight mass spectrometry of secondary ions (TOF.SIMS) and HPLC were used for the study. The properties of the products of photooxidation and degradation of the fluorophore of lipofuscin granules, including synthetic N-retinylidene-N-retinylethanolamine (A2E), are described in detail. It has been shown that the products of oxidative degradation of lipofuscin granules are similar to the products of photooxidation of the main bisretinoid of lipofuscin granules – A2E. These data are important both for understanding the mechanisms of formation of cytotoxic products in lipofuscin granules and for establishing their chemical nature.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. A. Yakovleva

Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS

Author for correspondence.
Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Vasin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. E. Dontsov

Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Gulin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. V. Aybush

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Astafiev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. M. Shakhov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics RAS

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow

T. B. Feldman

Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

M. A. Ostrovsky

Emanuel Institute of Biochemical Physics RAS; Lomonosov Moscow State University

Email: lina.invers@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. M. Zetterberg, Maturitas. 83, 19 (2016).
  2. L. Nivison-Smith, R. Milston, M. Madigan, M. Kalloniatis, Optom. Vis. Sci. 91, 832 (2014).
  3. C.R. Fisher, D.A. Ferrington, Investig. Ophthalmol. Visual Sci. 59, 41 (2018).
  4. Yu.S. Petronyuk, N. N. Trofimova, P.P. Zak et al., Russian Journal of Phys. Chem. B. 16(1), 97-102 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122010249
  5. Y. Ruan, S. Jiang, A. Gericke, Int. J. Mol. Sci. 2021. 22, 1296 (2021). https://doi.org/10.3390/ijms22031296
  6. I.K. Larin, Russian Journal of Physical Chemistry B. 17, 244–250 (2023). https://doi.org/10.1134/s1990793123010074
  7. F.G. Holz, F. Schütt, J. Kopitz, G.E. Eldred, F.E. Kruse, H.E. Völcker, M. Cantz, Investig. Ophthalmol. Visual Sci. 40, 737 (1999).
  8. L. Adler IV, C. Chen, Y. Koutalos, Exp. Eye Res. 155, 121 (2017).
  9. M. Boulton, A. Dontsov, J. Jarvis-Evans, M. Ostrovsky, D. Svistunenko, J. Photochem. Photobiol. B Biol. 19, 201 (1993). https://doi.org/10.1016/1011-1344(93)87085-2
  10. L.E. Lamb, J.D. Simon, Photochem. Photobiol. 79, 127 (2004).
  11. J.R. Sparrow, S.R. Kim, A.M. Cuervo, U. Bandhyopadhyayand, Adv. Exp. Med. Biol. 613, 393 (2008). https://doi.org/10.1007/978-0-387-74904-4_46
  12. Y. Wu, E. Yanase, X. Feng, M.M. Siegel, J.R. Sparrow, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 107, 7275 (2010).
  13. S. Ben-Shabat, Y. Itagaki, S. Jockusch, J.R. Sparrow, N.J. Turro, K. Nakanishi, Angew. Chem. Int. Ed. 41, 814 (2002).
  14. T.B. Feldman, M.A. Yakovleva, P.M. Arbukhanova, S.A. Borzenok, A.S. Kononikhin, I.A. Popov, E.N. Nikolaev, M.A. Ostrovsky, Anal. Bioanal. Chem. 407, 1075 (2015).
  15. M.A. Yakovleva, A.E. Dontsov, N.N. Trofimova, N.L. Sakina, A.S. Kononikhin, A.V. Aybush, T.B. Feldman, M.A. Ostrovsky, Int. J. Mol. Sci. 23 (1), 222 (2022). https://doi.org/10.3390/ijms23010222
  16. T.B. Feldman, M.A. Yakovleva, A.V. Larichev, P.M. Arbukhanova, A.Sh. Radchenko, S.A. Borzenok, V.A. Kuzmin, M.A. Ostrovsky, Eye. 32, 1440 (2018). https://doi.org/10.1038/s41433-018-0109-0
  17. F.G. Holz, S. Schmitz-Valckenberg, R.F. Spaide, A.C. Bird, Atlas of Fundus Autofluorescence Imaging. Berlin-Heidelberg: Springer–Verlag, 2007. P. 342.
  18. D. Schweitzer, E.R. Gaillard, J. Dillon, R.F. Mullins, S. Russell, B. Hoffmann, S. Peters, M. Hammer, C. Biskup, Investig. Ophthalmol. Visual Sci. 53 (7), 3376 (2012). https://doi.org/10.1167/iovs.11-8970
  19. D. Schweitzer, S. Quick, S. Schenke, M. Klemm, S. Gehlert, M. Hammer, S. Jentsch, J. Fischer, Ophthalmology. 106, 714 (2009). https://doi.org/10.1007/s00347-009-1975-4
  20. J. Folch, M. Lees, G.H. Sloane Stanley, J. Biol. Chem. 226, 497 (1957).
  21. C.A. Parish, M. Hashimoto, K. Nakanishi, J. Dillon, J. Sparrow, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 14609 (1998).
  22. Z. Wang, L.M.M. Keller, J. Dillon, E.R. Gaillard, Photochem. Photobiol. 82, 1251 (2006).
  23. T. Feldman, D. Ostrovskiy, M. Yakovleva, A. Dontsov, S. Borzenok, M. Ostrovsky, Int. J. Mol. Sci. 23, 12234 (2022). https://doi.org/10.3390/ijms232012234
  24. A. Dontsov, M. Yakovleva, N. Trofimova, N. Sakina, A. Gulin, A. Aybush, F. Gostev, A. Vasin, T. Feldman, M. Ostrovsky, Int. J. Mol. Sci. 23 (3), 1534 (2022). https://doi.org/10.3390/ijms23031534
  25. W.F. Razumov, Russian Journal of Physical Chemistry B. 17(1), 36 (2023). https://doi.org/10.1134/S199079312301027X
  26. M.A. Yakovleva, A.Sh. Radchenko, A.A. Kostyukov et al., Russian Journal of Physical Chemistry B. 16(1), 90-96 (2022). https://doi.org/10.1134/S199079312201033X
  27. M.A. Yakovleva, A.Sh. Radchenko, T.B. Feldman, A.A. Kostyukov, P.M. Arbukhanova, S.A. Borzenok, V.A. Kuzmin, M.A. Ostrovsky, Photochem. Photobiol. Sci. 19, 920 (2020). https://doi.org/10.1039/C9PP00406H

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. a – Fluorescence spectra of chloroform extracts from suspensions of native lipofuscin granules (1) and irradiated with visible light (2) with a wavelength of 488 nm; b – chromatograms of chloroform extract from LG suspension: 1 – non-irradiated LG, 2 – LG after irradiation with visible light. Detection – by absorption at a wavelength of 430 nm.

Download (45KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. 3D fluorescence spectra: a – fluorescence profiles of A2E; b – fluorescence profiles of A2E irradiated with visible light; c – fluorescence profiles of LG suspension; g – fluorescence profiles of LG suspension irradiated with visible light; d – fluorescence profiles of chloroform extract of LG; e – fluorescence profiles of chloroform extract of LG irradiated with visible light.

Download (229KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Raman spectra of samples before (black spectrum) and after exposure to visible light (gray spectrum): a – suspension of lipofuscin granules, b – chloroform extracts from LG, c – synthetic A2E.

Download (84KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. IR spectra of samples before (black spectrum) and after exposure to visible light (gray spectrum): a – suspension of lipofuscin granules, b – chloroform extracts from LG, c – synthetic A2E.

Download (87KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Histograms of mass spectrometric data before (dark columns) and after exposure to light (light columns) on the studied samples: a – LG suspension, b – chloroform extracts from LG, c – synthetic A2E. For clarity, the ion intensities were normalized to the corresponding average ion intensity of the dark sample.

Download (47KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».