Interaction of Iron (II) Ions with Lipids of Lecithin Liposomes in Aqueous Medium

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The interaction of divalent iron ions in a wide range of concentrations with lipids of soybean lecithin liposomes in aqueous medium has been studied. Using methods of thin-layer chromatography and dynamic light scattering, as well as mathematical processing of UV spectra of lecithin and its mixtures with iron ions by Gauss method, it was found that the participation of iron ions at different stages of the oxidation process, their interaction with lipids of liposomes and influence on spontaneous aggregation of lecithin in aqueous medium are determined by the following factors: the initial degree of oxidation of lipids, their composition, the ratio of concentrations of lecithin and iron ions in the medium. The ratio of these factors either leads to the incorporation of iron ions into the hydrophobic sites of membranes, initiating oxidation processes, or causes the formation of complexes with N- and P-containing fragments of phospholipids and disruption of the relationship between primary and secondary oxidation products. The absence of linear dependence of the size of liposomes and their zeta potential on the concentration of iron ions in the medium was revealed.

About the authors

A. V Mashukova

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics, RAS

Email: ana.mashuckova@yandex.ru
Moscow, Russia

A. S Dubovik

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics, RAS; A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, RAS

Moscow, Russia; Москва, Россия

V. O Shvydky

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics, RAS

Moscow, Russia

L. N Shishkina

N.M. Emanuel Institute of Biochemical Physics, RAS

Moscow, Russia

References

  1. Wu Y., Guan C. Y., Griswold N., Hou L.-Y., Fang X., Hu A., Hu Zh.-Q., and Yu Ch.-P. Zero-valent iron-based technologies for removal of heavy metal(loid)s and organic pollutants from the aquatic environment: Recent advances and perspectives. J. Clean. Prod., 277, 123478 (2020). doi: 10.1016/j.jclepro.2020.123478
  2. Мильто И. В., Суходоло И. В., Прокопьев В. Д. и Климентьева Т. К. Молекулярные и клеточные основы метаболизма железа у человека (обзор). Биохимия, 81 (6), 725–742 (2016). EDN: WHHFWX
  3. Wang G. and Wang T. Oxidative stability of egg and soy lecithin as affected by transition metal ions and pH in emulsion. J. Agric. Food. Chem., 56 (23), 11424–11431 (2008).
  4. Шишкина Л. Н., Дубовик А. С., Машукова А. В. и Швыдкий В. О. Воздействие ионов железа в малых дозах на физико-химические свойства биообъектов. В б.: Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность — 2023 (Материалы международной научно-практической конференции), под ред. Д. М. Сытникова, Г. В. Кучерик и Ю. А. Омельчук (СевГУ, Севастополь, 2023), сс. 140–144.
  5. Пальмина Н. П., Сажина Н. Н., Богданова Н. Г., Антипова А. С., Мартиросова Е. И., Плащина И. Г., Каспаров В. В. и Семёнова М. Г. Физико-химические свойства липосом, реконструированных из липидов печени и головного мозга мышей, принимавших наполнительные комплексы. Биофизика, 66 (5), 925–936 (2021). doi: 10.31857/S0006302921050100, EDN: DWYBIE
  6. Федотчева Т. А., Теплова В. В. и Федотчева Н. И. Активация кальций-зависимой циклоспорин-чувствительной митохондриальной поры доксорубицином в комплексе с ионами железа. Биол. мембраны, 35 (1), 79–84 (2018). doi: 10.7868/S0233475518010097
  7. Ташкин В. Ю., Вишнякова В. Е., Щербаков А. А., Финогенова О. А., Ермаков Ю. А. и Соколов В. С. Изменение емкости и граничного потенциала биолойной липидной мембраны при быстро освобождении протонов на ее поверхности. Биол. мембраны, 36 (2), 101–108 (2019). doi: 10.1134/S0233475519020075, EDN: VVGLGJ
  8. Шишкина Л. Н., Козлов М. В., Повх А. Ю. и Швыдкий В. О. Роль перекисного окисления липидов в оценке последствий воздействия химических токсикантов на биообъекты. Хим. физика, 40 (9), 57–63 (2021). doi: 10.31857/S0207401X21090089, EDN: VBYLSH
  9. Ромодин Л. А. Хлорофиллин ингибирует липидную пероксидацию, запускаемую реакцией Фентона. Биофизика, 69 (1), 5–9 (2024). doi: 10.31857/S0006302924010013, EDN: RLUAAC
  10. Burlakova Ye. B., Pal’mina N. P., and Mal’tseva Ye. L. A physicochemical system regulating lipid peroxidation in biomembranes during tumor growth. In: Membrane Lipid Oxidation. V. III. Ed. by C. Vigo-Pelifrey (CRC Press, Boston, 1991), pp. 209–237.
  11. Шишкина Л. Н., Кушинкова Е. В. и Смотряева М. А. Новые подходы к оценке биологических последствий воздействия радиации в малых дозах. Радиан. биология. Радиоэкология, 44 (3), 289–295 (2004). EDN: OXCGVD
  12. Shishkina L. N., Klimovich M. A. and Kozlov M. V. Functioning similarity of the physicochemical regulatory system of the lipid peroxidation on the membrane and organ levels. In: Pharmaceutical and Medical Biotechnology. New Perspective (Nova Science Publ., N.Y., 2013), pp. 151–157. EDN: QPLRVY
  13. Shvydkyi V., Dolgov S., Dubovik A., Kozlov M., Povkh A., Shishkina L., and Duca Gh. New aspects for the estimation of the state of the natural water. Chem. J. Mold., 17 (2), 35–42 (2022). doi: 10.19261/cjm.2022.973
  14. Шишкина Л. Н., Дубовик А. С., Швыдкий В. О., Козлов М. В., Штамм Е. В. и Георгиади А. Г. Взаимосвязь между составом природной воды и состоянием процессов перекисного окисления липидов в биологических объектах. Биофизика, 69 (2), 341–348 (2024). doi: 10.31857/S0006302924020161, EDN: OTRCGX
  15. Финдлей Дж. и Эванз У. Биологические мембраны. Memoды (Мир, М., 1990).
  16. Маркулина К. М., Крамор Р. В., Луканина Ю. К., Плащина И. Г., Поляков А. В., Федорова И. В., Чукичева И. Ю., Кучин А. В. и Шишкина Л. Н. Влияние природы фосфолипидов на масштаб их взаимодействия с антиоксидантами нового класса – изоборяцифеиолами. Журн. физ. химии, 90 (2), 182–189 (2016). doi: 10.7868/S0044453716020187, EDN: VIPKNR
  17. Minotti G. Sources and role of iron in lipid peroxidation. Chem. Res. Toxicol., 6 (2), 134–146 (1993). doi: 10.1021/tx00032a001
  18. Repetto M. G., Ferrarotti N. F., and Boveris A. The involvement of transition metal ions on iron-dependent lipid peroxidation. Arch. Toxicol., 84, 255–262 (2010). doi: 10.1007/s00204-009-0487-y
  19. Vossen R. C., Feige M. A., Heemskerk J. W., van Dam-Mieras M. C., Hornstra G., and Zwaal R. F. Long-term fatty acid modification of endothelial cells: implications for arachidonic acid distribution in phospholipid classes. J. Lipid Res., 34 (3), 409–420 (1993).
  20. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции (Мир, М., 1997).
  21. Jiang J., Serinkan B. F., Tyurina Y. Y., Borisenko G. G., Mi Zh., Robbins P. D., Schroit A. J., and Kagan V. E. Peroxidation and externalization of phosphatidylserine associated with release of cytochrome c from mitochondria. Free Radic. Biol. Med., 35 (7), 814–825 (2003). doi: 10.1016/S0891-5849(03)00429-5
  22. Пешков С. А. и Хуреан С. Л. Ряд стабильности комплексов тяжелых металлов (Zn, Co, Cd и Pb) с фосфолипидами: DFT исследование. Буллеровские сообщения, 49 (1), 21–27 (2017).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences