Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ

2499-9962

54704

МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY

МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Transmemrane potentials and mitochondria energy activity in HeLa cancer cells during its defrosting and after infected with adenovirus

Трансмембранные потенциалы и митохондриальная активность онкоклеток культуры HeLa в процессе размораживания и при инфицировании аденовирусом

Морозова

Г. И.

Morozova

G. I.

gimorozova@mail.ru

Корнилаева

Г В

Kornilaeva

G V

Гринкевич

О М

Grinkevich

O M

Аскарова

К З

Askarova

K Z

Лопатина

О А

Lopatina

O A

lopatina.online@yandex.ru

Фирсова

Е Л

Firsova

E L

Российский университет дружбы народов Москва Россия RUDN University Moscow Russian Federation

НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи ru N.F. Gamalei Research Center of Epidemiology and Microbiology ru

Российский университет дружбы народов ru Peoples' Friendship University of Russia ru

НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи ru N.F. Gamalei Research Center of Epidemiology and Microbiology ru

25 12 2021

6 4 630 635 20 12 2021 20 12 2021

https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54704/view

В последнее время актуально использование патогенных вирусов для борьбы с раковыми клетками, в том числе аденовирусов. Культура клеток линии карциномы шейки матки (HeLa) является популярной моделью для исследования факторов, влияющих на показатели жизнеспособности онкоклеток. Целью данной работы является исследование транмембранных потенциалов (ТМП) и энергетической активности митохондрий в клетках HeLa чистой культуры в процессе их размораживания и культивирования после инфицирования аденовирусом. Для оценки цитофизических показателей использовали полихроматический флуоресцентный зонд 4-n-диметиламностирил-1-метилпиридиний (ДСМ). Микрофлуорметрические исследования показали, что высокий уровень отрицательного ТМП ≥ |-150| mv, достигается через 6 - 12 ч, а максимальный ТМП ≥ |- 200| mv - через 24 ч после размораживания и культивирования чистых клеток. Размножение аденовируса в клетках культуры HeLa приводит к деэнергизации митохондрий, к изменению электрических и структурных свойств клеточных мембран и ядерного хроматина, в итоге к нарушению жизнеспособности раковых клеток.

Recently, the use of pathogenic viruses including adenoviruses to fight cancer cells, has become relevant. Cervical carcinoma cell line (HeLa) culture is a convenient model to study the factors influencing the cancer cells viability. This work aim is to study the transmembrane potentials (TMP) and mitochondria energy activity in pure HeLa cells during its defrosting and after infected with adenovirus. A polychromatic fluorescent probe 4-n-dimethylamnostyryl-1-methylpyridinium (DSM) was used to evaluate the cells cytophysical parameters. Microfluorometric studies found that high TMP ≥ | -150 | mv is reached after 6-12 hours and the maximum TMP ≥ |- 200| mv is reached after 24 hours after thawing and culturing pure cells. It was found that adenovirus reproduction in HeLa culture cells leads to mitochondria deenergization, a change in the electrical and structural properties of cell membranes and nuclear chromatin, as a result, to disruption of cancer cells viability.

культура клеток HeLa аденовирусная инфекция криоконсервация трансмембранные потенциалы активность митохондрий флуоресцентный зонд ДСМ

HeLa cell culture adenovirus infection cryopreservation transmembrane potentials mitochondria energy

Подчерняева Р.Я., Корнилаева Г.В., Морозова Г.И. Новый подход к методам крио и деконсервации для сохранения генофонда коллекции клеточных культур. Цитология, 2004, т. 46, № 9, с. 837 @@Podchernyaeva R.Y., Kornilaeva G.V., Morozova G.I. New approach to cryopreservation and deconservation methods for preservation of gene pool of cell culture collection. Cytology, 2004, vol. 46, no. 9, p. 837. (In Russ.)

Podchernyaeva R.Ya., Kornilaeva G.V., Morozova G.I. Novyy podhod k metodam krio i dekonservacii dlya sohraneniya genofonda kollekcii kletochnyh kul'tur. Citologiya, 2004, t. 46, № 9, s. 837 @@Podchernyaeva R.Y., Kornilaeva G.V., Morozova G.I. New approach to cryopreservation and deconservation methods for preservation of gene pool of cell culture collection. Cytology, 2004, vol. 46, no. 9, p. 837. (In Russ.)

Разумов И.А., Святченко В.А. Протопопова Е.В., Кочнева Г.В., Киселёв Н.Н. и др. Оценка онколитической активности ряда ортопоксвирусов, аденовирусов и парвовирусов в отношении клеток глиом человека. Вестник РАМН, 2013, № 12, с. 4-8. @@Razumov I.A., Svyatchenko V.A. Protopopova E.V., Kochneva G.V., Kiselev N.N. et al. Oncolytic evaluation of a number of orthopoxviruses, adenoviruses and parvoviruses against human glioma cells activity. RAMS Bulletin, 2013, no. 12, pp. 4-8. (In Russ.)

Razumov I.A., Svyatchenko V.A. Protopopova E.V., Kochneva G.V., Kiselev N.N. i dr. Ocenka onkoliticheskoy aktivnosti ryada ortopoksvirusov, adenovirusov i parvovirusov v otnoshenii kletok gliom cheloveka. Vestnik RAMN, 2013, № 12, s. 4-8. @@Razumov I.A., Svyatchenko V.A. Protopopova E.V., Kochneva G.V., Kiselev N.N. et al. Oncolytic evaluation of a number of orthopoxviruses, adenoviruses and parvoviruses against human glioma cells activity. RAMS Bulletin, 2013, no. 12, pp. 4-8. (In Russ.)

Toshakov V.G., Morozova G.I., Onishchenko N.A. Energy metabolism of cryopreved rad hepatocytes. Cryo-letters, 1991, no. 12, рр. 259-272.

Toshakov V.G., Morozova G.I., Onishchenko N.A. Energy metabolism of cryopreved rad hepatocytes. Cryo-letters, 1991, no. 12, rr. 259-272.

Лопатина О.А., Морозова Г.И., Подчерняева Р.Я., Фирсова Е.Л., Данлыбаева Г.А., Михайлова Г.Р., Бакланова О.В. Энергетическое состояние клеток Mpf после криоконсервации. Биофизика живой клетки. Пущино: РАН, ИБФ, 2008, т. 9, с. 84-85. @@Lopatina O.A., Morozova G.I., Podchernyaeva R.Ya., Firsova E.L., Danlybaeva G.A., Mikhailova G.R., Baklanova O.V. Energy state of Mpf cells after cryopreservation. Biofizika zhivoj kletki. Pushchino: RAS, IBF, 2008, vol. 9, pp. 84-85. (In Russ.)

Lopatina O.A., Morozova G.I., Podchernyaeva R.Ya., Firsova E.L., Danlybaeva G.A., Mihaylova G.R., Baklanova O.V. Energeticheskoe sostoyanie kletok Mpf posle kriokonservacii. Biofizika zhivoy kletki. Puschino: RAN, IBF, 2008, t. 9, s. 84-85. @@Lopatina O.A., Morozova G.I., Podchernyaeva R.Ya., Firsova E.L., Danlybaeva G.A., Mikhailova G.R., Baklanova O.V. Energy state of Mpf cells after cryopreservation. Biofizika zhivoj kletki. Pushchino: RAS, IBF, 2008, vol. 9, pp. 84-85. (In Russ.)

Parkhomenko T.V, Galibin O.V., Verbitskaya E.V, Tomson V.V. Evaluation of energy potential of fresh and stored bone marrow cells using a fluorescent potential-sensitive probe. Cellular Therapy and Transplantation (CTT), 2016, vol. 5, no. 2(15), pp. 60-65.

Морозова Г.И., Добрецов Г.Е., Дубуре Р.Р., Дубур Г.Я., Голицын В.М., Владимиров Ю.А. Флуоресценция зонда 4-(n-диметиламиностирил)-1-метилпиридиния в живой клетке. Цитология, 1981, т. 23, № 8, с. 916-923. @@Morozova G.I., Dobretsov G.E., Dubur R.R., Dubur G.Ya., Golitsyn V.M., Vladimirov Yu.A. Fluorescence of 4- (n-dimethylaminostyryl) -1-methylpyridinium probe in a living cell. Cytology. 1981, vol. 23, no. 8, pp. 916-923 (In Russ.)

Morozova G.I., Dobrecov G.E., Dubure R.R., Dubur G.Ya., Golicyn V.M., Vladimirov Yu.A. Fluorescenciya zonda 4-(n-dimetilaminostiril)-1-metilpiridiniya v zhivoy kletke. Citologiya, 1981, t. 23, № 8, s. 916-923. @@Morozova G.I., Dobretsov G.E., Dubur R.R., Dubur G.Ya., Golitsyn V.M., Vladimirov Yu.A. Fluorescence of 4- (n-dimethylaminostyryl) -1-methylpyridinium probe in a living cell. Cytology. 1981, vol. 23, no. 8, pp. 916-923 (In Russ.)

Добрецов Г.Е., Косников В.В., Морозова Г.И., Лихачева Л.М., Айдыралиев Р.К., Владимиров Ю.А. Измерение градиента концентрации флуоресцентного зонда - катиона ДСМ на цитоплазматической и митохондриальной мембранах. Биологические мембраны, 1986, т. 3, № 3, с. 266-273. @@Dobretsov G.E., Kosnikov V.V., Morozova G.I., Likhacheva L.M., Aidaraliev R.K., Vladimirov Yu. A. Measurement of the concentration gradient of the fluorescent probe - cation DSM on the cytoplasmic and mitochondrial membranes. Biological membranes, 1986, vol. 3, no. 3, pp. 266 -273. (In Russ.)

Dobrecov G.E., Kosnikov V.V., Morozova G.I., Lihacheva L.M., Aydyraliev R.K., Vladimirov Yu.A. Izmerenie gradienta koncentracii fluorescentnogo zonda - kationa DSM na citoplazmaticheskoy i mitohondrial'noy membranah. Biologicheskie membrany, 1986, t. 3, № 3, s. 266-273. @@Dobretsov G.E., Kosnikov V.V., Morozova G.I., Likhacheva L.M., Aidaraliev R.K., Vladimirov Yu. A. Measurement of the concentration gradient of the fluorescent probe - cation DSM on the cytoplasmic and mitochondrial membranes. Biological membranes, 1986, vol. 3, no. 3, pp. 266 -273. (In Russ.)

Морозова Г.И., Онищенко Н.А., Оржеховская И. Г., Коробкова Е. Н., Полосина О. В., Базиева Ф.Х., Баукина О.В. Микрофлуориметрический метод идентификации и оценка физиологического состояния лимфоцитов и нейтрофилов в цельной нативной крови с помощью флуоресцентного зонда-катиона ДСМ: клиника и эксперимент. Гематология и трансфузиология, 1997, т. 42, № 3, с. 43-47. @@Morozova G.I., Onishchenko N.A., Orzechowska I.G., Korobkova E.N., Polosin V.O., Baziyeva F.H., Baukina O.V. Microfluorimetric identificaition and assessment of the physiological state of lymphocytes and neutrophils in whole native blood by means of fluorescent probe-cation DSM: clinical and experimental data. Gematal. Transfuziol., 1997, vol. 42, no. 3, pp. 43-47. (In Russ.)

Morozova G.I., Onischenko N.A., Orzhehovskaya I. G., Korobkova E. N., Polosina O. V., Bazieva F.H., Baukina O.V. Mikrofluorimetricheskiy metod identifikacii i ocenka fiziologicheskogo sostoyaniya limfocitov i neytrofilov v cel'noy nativnoy krovi s pomosch'yu fluorescentnogo zonda-kationa DSM: klinika i eksperiment. Gematologiya i transfuziologiya, 1997, t. 42, № 3, s. 43-47. @@Morozova G.I., Onishchenko N.A., Orzechowska I.G., Korobkova E.N., Polosin V.O., Baziyeva F.H., Baukina O.V. Microfluorimetric identificaition and assessment of the physiological state of lymphocytes and neutrophils in whole native blood by means of fluorescent probe-cation DSM: clinical and experimental data. Gematal. Transfuziol., 1997, vol. 42, no. 3, pp. 43-47. (In Russ.)

Morozova G.I., Parkhomenko T.V., Klitsenko O.A., Tomson V.V. Stimulating Effect of Erythropoietin on Thymocyte Energetics Established in vitro with Potential-sensitiv Fluorescent Probe. Biochemistry Supple-ment Series A: Membrane and Cell Biology, Moscow: 2008, vol. 1, no. 4, pp. 325-330.

10.

Тарнопольская О.В., Непомнящая Е.М., Бирбраер В.М., Тюрбеева М.Л., Макарова Е.И. Средний мембранный потенциал клеток опухолей пяти гистотипов. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2014, № 10, с. 108-109. @@Tarnopolskaya O.V., Nepomnyaschaya E.M., Birbraer V.M., Tyurbeeva M.L., Makarova E.I. Average membrane potential of five histotypes tumor cells.International Journal of Applied and Basic Research, 2014, no. 10, pp. 108-109 (In Russ.)

Tarnopol'skaya O.V., Nepomnyaschaya E.M., Birbraer V.M., Tyurbeeva M.L., Makarova E.I. Sredniy membrannyy potencial kletok opuholey pyati gistotipov. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovaniy, 2014, № 10, s. 108-109. @@Tarnopolskaya O.V., Nepomnyaschaya E.M., Birbraer V.M., Tyurbeeva M.L., Makarova E.I. Average membrane potential of five histotypes tumor cells.International Journal of Applied and Basic Research, 2014, no. 10, pp. 108-109 (In Russ.)

11.

Морозова Г.И. Лопатина О.А., Михайлова Г.Р., Данлыбаева Г.А., Подчерняева Р.Я. Сравнительное исследование эффектов частотно-резонансных воздействий и голографической информационной копии на модели клеток мозга хорька с помощью потенциал-чувствительного флуоресцентного зонда. Биомедицинская радиоэлектроника, 2013, № 5, с. 28-34. @@Morozova G.I., Lopatina O.A., Mikhailova G.R., Danlybaeva G.A., Podchernyaeva R.Ya.Comparative study of the frequency-resonance and holographic information copy effects on ferret brain cells as model using a potential-sensitive fluorescent probe. Biomedicine Radioengineering, 2013, no. 5, pp. 28-34. (In Russ)

Morozova G.I. Lopatina O.A., Mihaylova G.R., Danlybaeva G.A., Podchernyaeva R.Ya. Sravnitel'noe issledovanie effektov chastotno-rezonansnyh vozdeystviy i golograficheskoy informacionnoy kopii na modeli kletok mozga hor'ka s pomosch'yu potencial-chuvstvitel'nogo fluorescentnogo zonda. Biomedicinskaya radioelektronika, 2013, № 5, s. 28-34. @@Morozova G.I., Lopatina O.A., Mikhailova G.R., Danlybaeva G.A., Podchernyaeva R.Ya.Comparative study of the frequency-resonance and holographic information copy effects on ferret brain cells as model using a potential-sensitive fluorescent probe. Biomedicine Radioengineering, 2013, no. 5, pp. 28-34. (In Russ)

12.

Морозова Г.И., Корнилаева Г.В., Подчерняева Р.Я., Куленич Т.М., Боженко В.К. Исследование влияния КВЧ-излучения миллиметрового диапазона на мембранные структуры в культуре Т-лимфобластоидных клеток с помощью флуоресцентного зонда-катиона ДСМ. Биомедицинская радиоэлектроника, 2014, № 11, с. 31-38. @@Morozova G.I., Kornilaeva G.V., Podchernyaeva R.Ya., Kulenich T.M., Bozhenko V.K. Study of influence millimeter-wave EHF- irradiation on membrane structures of the T-lymphoblastoid cells culture using a fluorescent probe- cation DSM. Biomedicine Radioengineering, 2014, no. 11, pp. 31-38. (In Russ.)

Morozova G.I., Kornilaeva G.V., Podchernyaeva R.Ya., Kulenich T.M., Bozhenko V.K. Issledovanie vliyaniya KVCh-izlucheniya millimetrovogo diapazona na membrannye struktury v kul'ture T-limfoblastoidnyh kletok s pomosch'yu fluorescentnogo zonda-kationa DSM. Biomedicinskaya radioelektronika, 2014, № 11, s. 31-38. @@Morozova G.I., Kornilaeva G.V., Podchernyaeva R.Ya., Kulenich T.M., Bozhenko V.K. Study of influence millimeter-wave EHF- irradiation on membrane structures of the T-lymphoblastoid cells culture using a fluorescent probe- cation DSM. Biomedicine Radioengineering, 2014, no. 11, pp. 31-38. (In Russ.)

13.

Морозова Г.И., Козлова М.А., Акшинцев А.А. Оценка экологической токсичности водных растворов ксенобиотиков в малых дозах на клетках донорской крови c помощью потенциал-чувствительного флуоресцентного зонда. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2019, т. 4, № 3, с. 428-424. @@Morozova G.I., Kozlova M.A., Akshintsev A.A. Evaluation of the ecological toxicity of aqueous solutions with low xenobiotics doses on donor blood cells using a potential-seneitive fluorescent probe. Aktualnye voprosy biologicheskoj fiziki i himii, 2019, vol. 4, no. 3, pp. 428-424 (In Russ)

Morozova G.I., Kozlova M.A., Akshincev A.A. Ocenka ekologicheskoy toksichnosti vodnyh rastvorov ksenobiotikov v malyh dozah na kletkah donorskoy krovi c pomosch'yu potencial-chuvstvitel'nogo fluorescentnogo zonda. Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii, 2019, t. 4, № 3, s. 428-424. @@Morozova G.I., Kozlova M.A., Akshintsev A.A. Evaluation of the ecological toxicity of aqueous solutions with low xenobiotics doses on donor blood cells using a potential-seneitive fluorescent probe. Aktualnye voprosy biologicheskoj fiziki i himii, 2019, vol. 4, no. 3, pp. 428-424 (In Russ)

14.

Askarova K.Z., Morozova G.I., Anoshin A.A. Modeling the Accumulation Kinetics of Anionic Photo-sensitizers in Tumor Cells with Different Trans-membrane Potentials. J. Mech.Cont.& Math. Sci., Special Issue-1, March, 2019, pp. 483-490.

15.

Cкулачев В.П. Энергетика биологических мембран. М: Наука, 1989, 123 c. @@Skulachev V. P. Energy of biological membranes. M.: Science, 1989, 123 p. (In Russ.)

Ckulachev V.P. Energetika biologicheskih membran. M: Nauka, 1989, 123 c. @@Skulachev V. P. Energy of biological membranes. M.: Science, 1989, 123 p. (In Russ.)

16.

Морозова Г.И., Полетаев А.И., Борщевская Т.А. Инвертированный электрохимический потенциал на ядерной мембране клеток и его связь с клеточной энергетикой. Сборник докладов 2-го съезда биофизиков России. М.: 1999, с. 256-257. @@Morozova G.I., Poletaev A.I., Borschevskaya T.A. Inverted electrochemical potential on the nuclear membrane of cells and its relationship with cellular energy. Reports of the 2nd Russia biophysicists Congress. M.: 1999, pp. 256-257. (In Russ.)

Morozova G.I., Poletaev A.I., Borschevskaya T.A. Invertirovannyy elektrohimicheskiy potencial na yadernoy membrane kletok i ego svyaz' s kletochnoy energetikoy. Sbornik dokladov 2-go s'ezda biofizikov Rossii. M.: 1999, s. 256-257. @@Morozova G.I., Poletaev A.I., Borschevskaya T.A. Inverted electrochemical potential on the nuclear membrane of cells and its relationship with cellular energy. Reports of the 2nd Russia biophysicists Congress. M.: 1999, pp. 256-257. (In Russ.)

17.

Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеинов. М.: Наука, 1989, 277 с. @@Dobretsov G. E. Fluorescent probes in the study of cells, membranes and lipoproteins. M.: Science, 1989, 277 p. (In Russ.)

Dobrecov G.E. Fluorescentnye zondy v issledovanii kletok, membran i lipoproteinov. M.: Nauka, 1989, 277 s. @@Dobretsov G. E. Fluorescent probes in the study of cells, membranes and lipoproteins. M.: Science, 1989, 277 p. (In Russ.)

18.

Бейли И.Н. Статистические методы в биологии. М.: Наука, 1963, 277 с. @@Bailey I.N. Statistical methods in biology. M.: Science, 1963, 277 p. (In Russ.)

Beyli I.N. Statisticheskie metody v biologii. M.: Nauka, 1963, 277 s. @@Bailey I.N. Statistical methods in biology. M.: Science, 1963, 277 p. (In Russ.)

19.

Кжышковска Ю.Г, Стахеева М.Н., Литвяков Н.В. и др. Иммунная система и эффективность ротивоопухолевого лечения. Томск: издательство ТГУ, 2015, 130 с. @@Kzhyshkovska Yu.G., Stakheeva М.N., Litviakov N.V. et al. Immune system and the effectiveness of anticancer treatment.Tomsk: University Publishing House, 2015, 130 p. (In Russ.)

Kzhyshkovska Yu.G, Staheeva M.N., Litvyakov N.V. i dr. Immunnaya sistema i effektivnost' rotivoopuholevogo lecheniya. Tomsk: izdatel'stvo TGU, 2015, 130 s. @@Kzhyshkovska Yu.G., Stakheeva M.N., Litviakov N.V. et al. Immune system and the effectiveness of anticancer treatment.Tomsk: University Publishing House, 2015, 130 p. (In Russ.)