The effect of antioxidants on the survival of yeast cells under the action of X-ray irradiation


Cite item

Full Text

Abstract

objectives: Saccharomyces yeast is one of the most studied species for the study of eukaryotic cells. The effect of ionizing radiation on living organisms is studied in radiobiology, the main task of which is to identify the laws of the biological reaction of the body to radiation. This will help to develop methods for monitoring radiation reactions and means of protection against radiation. There are unresolved problems in radiobiology, one of which is radiosensitivity. To study radiation sensitivity, the yeast strain Saccharomyces cerevisiae T-985 was used, as well as rutin, a biologically active substance, a flavonoid with antioxidant and other beneficial properties. Methods. The spectrophotometric method is based on the use of the free stable radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrosyl (DPPH). After the end of cultivation, aliquots of the yeast suspension were taken from the flasks and transferred into glass flasks with a volume of 1 mL for subsequent irradiation at the Model- KALAN 4 X-ray unit in the IMSEN-IFC of the D.I. Mendeleev Russian Chemical University at an absorbed dose rate of 3 Gy/s according to the Fricke dosimeter [10, 11]. To detect the effects of ionizing radiation and compare the results with the control sample, optical density measurement and microscopy were used. Results. Rutin may have a protective effect on yeast cells after X-ray irradiation. It has been shown in studies that rutin can reduce oxidative stress and DNA damage caused by irradiation. This may be due to its ability to neutralize free radicals and repair damaged molecules. Comparing the results of 0.05mM rutin and rutin and hydrogen peroxide systems, it can be noted that the active form of oxygen negatively affects the survival rate of yeast cells. ionol has a favorable effect on survival and repair processes in yeast cells. The addition of hydrogen peroxide significantly decreases the survival rate of cells immediately after irradiation, but promotes the reparative processes. As a result of experiments, addition of Rutin with the concentration of 5·10-4mol/L potentially increases the number of viable cells capable of colony formation than addition of Rutin with the concentration of 5·10-5mol/L. CFU of S. cerevisiae species with the addition of rutin at different concentrations decreases many times in relation to the control after 3 days at a dose of 400 Gy and 800 Gy of X-ray irradiation. Conclusions. - With increasing irradiation dose the concentration of rutin decreases, which suggests that it is consumed. The radiation chemical yield of rutin consumption was determined: G (0-400)=0.04 molecules/100 eV; G(400-2000)=0.10 molecules/100 eV. - The inhibition effect in the reaction with DPPH of rutin solutions without irradiation and one day after irradiation was determined. The numerical values are in the range from 67% to 86%, which is more than 50%, which means that rutin has high antiradical properties after irradiation. - Percentage of dead cells in suspension when rutin was added is less compared to the percentage of dead cells in suspension without rutin at the same absorbed doses. - In tubes with the addition of rutin of different concentrations, which received a dose of 800 Gy, a day after irradiation, there is a significant decrease in the percentage of dead cells compared to the same data obtained without the addition of rutin. This can be interpreted as active repair processes. - At addition of rutin with concentration 5·10-4 mol/l the percentage of dead cells is less than at addition of rutin with concentration 5·10-5 mol/l.

About the authors

M. Oo Phyo

Mendeleev University of Chemical Technology

V. I Panfilov

Mendeleev University of Chemical Technology

S. V Kalyonov

Mendeleev University of Chemical Technology

I. G Antropova

Mendeleev University of Chemical Technology

M. O Bochkova

Mendeleev University of Chemical Technology

References

  1. Меледина Т.В., Давыденко С.Г. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Морфология, химический состав, метаболизм: учеб. пособие. СПб.:Университет ИТМО, 2015. 88 с.
  2. Дертингер Г., Юнг Х. Молекулярная радиобиология. М.: Атомиздат, 1973.
  3. Курейчик И.М., Егорова З.Е., Клинкович Г.Н. Исследование содержания рутина в растительном сырье и продуктах его переработки // Труды Белорусского государственного технологического университета. Серия 4, Химия и технология органических веществ. 2024. Т. 1. № 4. С. 7 – 11.
  4. Теплый Д.Л. Об участии свободных радикалов и антиоксидантов в молекулярно – клеточных механизмах старения. Свободные радикалы, антиоксиданты и старение: материалы II Международной научной конф. (Астрахань, 2-3 ноября 2011 г.). Астрахань: Астраханский государственный университет, издательский дом «Астраханский университет». 2011. C.5-10.
  5. Барабой В.А. Биологическое действие растительных фенольных соединений. Киев: Навукова думка, 1976. 260 с.
  6. Окисление, окислительный стресс и антиоксиданты. Эмануэлевские чтения:Лекции. М.:РУДН, 2010. 226 с.
  7. Меледина Т.В., Давыденко С.Г. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Морфология, химический состав, метаболизм: учеб. пособие. СПб.:Университет ИТМО, 2015. 88 с.
  8. Дертингер Г., Юнг Х. Молекулярная радиобиология (М.: Атомиздат, 1973).
  9. Патент РФ N2394098. Способ культивирования дрожжей для спиртового производства. Калёнов С.В., Кузнецов А.Е. Бюлл. 2010. No 19.
  10. Усманов С.М. Радиация: Справочные материалы. М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС. 2001. 176с.
  11. Пикаев А.К. Дозиметрия в радиационной химии. Москва: Наука. 1975. 156с.
  12. Калёнов С.В. Культивирование дрожжей и галобактерий в условиях контролируемого окислительного стресса. Дисс. на соис, учен. степени к.т.н. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2007. 197 с.
  13. Беляева А.Д., Григорьева А.А., Беляева И.Д., Няникова Г.Г. Изучение влияния способа приготовления питательной среды на основе гороха на количество получаемой в процессе глубинного культивирования биомассы Rhizopus oryzae. Бутлеровские сообщения. 2021. Т. 68. № 12. С. 112 – 119. doi: 10.37952/ROI-jbc-01/21-68-12-112
  14. Лисаневич М.С., Галимзянова Р.Ю. Влияние гамма-излучения на свойства литьевой марки полипропилена. Бутлеровские сообщения. 2021. Т. 68. № 11. С. 150 – 155. doi: 10.37952/ROI-jbc-01/21- 68-11-150
  15. Куракина Е.С., Антропова И.Г. Антирадикальная активность кумаринсодержащих экстрактов. Электронный сборник статей по материалам XXIX студенческой конференции «Научное сообщество студентов XXIстолетия. Естественные науки». Новосибирск: Изд-во «СибАК». 2015. № 3 (28). C. 129 – 134. [Электронный ресурс]. Режим доступа. URL: http://www.sibak.info/archive/nature/3(28).pdf
  16. Пател Раджеш М. и Патель Натвар Дж. Антиоксидантная активность кумариновых соединений in vitro с помощью методов удаления свободных радикалов DPPH, супероксида и оксида азота // Journal of Advanced Pharmacy Education and Research. 2011. Т. 1. С. 52 – 68.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).