Effect of interleukin-2 on antioxidant system and lipid peroxidation during physical activity
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Introduction. Adaptation to physical activity in human’s and animal’s body occurs by changing many metabolic processes. Thus, when physical exercises are performing, the oxygen consumption in the organs increases in several times depending of intensity and duration of the load. It leads to increase of the level of free radical processes in the tissues. Lipid peroxidation processes play an important role in the mechanisms of adaptive responses, the maintenance of resistance and homeostasis, which is connected with their crucial role in regulating of structural and functional properties of the biological membranes. As interleukin-2 (IL-2) is a key cytokine for triggering a cellular immune response, it is interesting for understanding the immune response, elucidate the role of IL-2 in development of adaptation to physical stress and to establish the influence of IL-2 at the prooxidant-antioxidant system during physical training.
Purpose – to study intensity of lipid peroxidation processes and condition of the antioxidant system under the influence of IL-2 and its inhibitor during physical training.
Methods. The study was performed on white outbred adult male mice (n=96). 5 experimental groups and a control group (without physical activity) were organized. Group I received an inhibitor of IL-2 (Cyclosporine, 10 mg/kg), Groups II, III and IV – IL-2 (Roncoleukin, 5000, 7500 and 30,000 IU/kg, respectively), V – physiological saline. Forced swimming with a load (7.5% of body weight) was used as physical training. The study was divided into periods (0, 2, 4 and
6 Weeks). The level of malonic dialdehyde was used as a marker of lipid peroxidation, and the level of catalase activity was used to determine the activity of the antioxidant system. The quantitative determination of catalase and malonic dialdehyde levels in the liver homogenate was performed using a spectrophotometric method.
Results. We found a pronounced multidirectional change in experimental parameters, investigating the dynamics of the prooxidant-antioxidant system, which may indicate the peculiarities of adaptive changes during exercise under conditions of stimulation and inhibition of IL-2.
Originality. It was first established that the inhibition of IL-2 during exercise led to increased the activity of both prooxidant and antioxidant systems. Stimulation of IL-2 at low and medium concentrations during exercise led to the activation of both systems, but the prooxidant system prevailed, and at high concentrations caused the activation of both systems. We have shown that IL-2 during exercise can affect to the activity and a balance between the prooxidant and antioxidant systems of the body.
Conclusion. It was found that inhibition of IL-2 at the 2ndWeek of exercise led to increase in the catalase activity and decrease in the MDA level, at the 4thWeek these effects were amplified. At the 6thWeek there was a partial decrease in the catalase activity, but it remained more baseline, and a significant increase in the level of MDA. It was detected that animals with receiving IL-2 at low and medium concentrations showed a significant increase in the activity of both catalase and MDA level at the 2ndWeek of physical training, at the 4thWeek there was a decrease in both indicators, and at the 6thWeek the activity catalase decreased (but did not reach baseline), and the level of MDA increased. It was installed that IL-2 at high concentration during exercise had the following effect: at the 2nd and 4thWeeks – increased the catalase activity and decreased the MDA level, and at the 6thWeek – the catalase activity continued to increase with the level of MDA.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
УГОДА
ПРО ПЕРЕДАЧУ АВТОРСЬКИХ ПРАВ
Я, автор статті/Ми, автори рукопису статті _______________________________________________________________________
у випадку її прийняття до опублікування передаємо засновникам та редколегії наукового видання «Вісник Черкаського Університету: Серія Біологічні науки» такі права:
1. Публікацію цієї статті українською (англійською) мовою та розповсюдження її друкованої версії.
2. Розповсюдження електронної версії статті через будь-які електронні засоби (розміщення на офіційному web-сайті журналу, в електронних базах даних, репозитаріях, тощо).
При цьому зберігаємо за собою право без узгодження з редколегією та засновниками:
1. Використовувати матеріали статті повністю або частково з освітньою метою.
2. Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
3. Використовувати матеріали статті для підготовки тез, доповідей конференцій, а також усних презентацій.
4. Розміщувати електронні копії статті (зокрема кінцеву електронну версію, завантажену з офіційного web-сайту журналу) на:
a. персональних web-pecypcax усіх авторів (web-сайти, web-сторінки, блоги, тощо);
b. web-pecypcax установ, де працюють автори (включно з електронними інституційними репозитаріями);
с. некомерційних web-pecypcax відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
Цією угодою ми також засвідчуємо, що поданий рукопис відповідає таким критеріям:
1. Не містить закликів до насильства, розпалювання расової чи етнічної ворожнечі, які викликають занепокоєння, є загрозливими, ганебними, наклепницькими, жорстокими, непристойними, вульгарними тощо.
2. Не порушує авторських прав та права інтелектуальної власності інших осіб або організацій; містить всі передбачені чинним законодавством про авторське право посилання на цитованих авторів та / або видання, а також використовувані в статті результати і факти, отримані іншими авторами чи організаціями.
3. Не був опублікований раніше в інших видавництвах та не був поданий до публікації в інші видання.
4. Не включає матеріали, що не підлягають опублікуванню у відкритій пресі, згідно з чинним законодавством.
____________________ ___________________
підпис П.І.Б. автора
"___"__________ 20__ р.
Посилання
Golovchenko, I. V. & Shkuropat, A. V. (2020). Features of electrolyte metabolism in the blood of women 18-21 years in terms of using different types of fitness. Pryrodnychyy almanakh (biologichni nauky) [Natural almanac (biological sciences)], Kherson: FOP Vyshemirskyy V. S., 28, 33-43. doi: 10.32999/ksu2524-0838/2020-28-3 (in Ukr.)
Terra, R., Silva, S. A. G., Pinto, V. S. & Dutra, P. M. L. (2012). Effect of exercise on immune system: response, adaptation and cell signaling. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, 18(3), 208-214. doi: 10.1590/S1517-86922012000300015
Pedersen, B. K. & Hoffman-Goetz, L. (2000). Exercise and the immune system: regulation, integration, and adaptation. Physiological Reviews, 80(3), 1055-1081. doi: 10.1152/physrev.2000.80.3.1055
Cleto, L. S., Oleto, A. F., Sousa, L. P., Barreto, T. O., Cruz, J. S., et al. (2011). Plasma cytokine response, lipid peroxidation and NF-kB activation in skeletal muscle following maximum progressive swimming. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 44(6), 546-552. doi: 10.1590/S0100-879X2011007500050
Meerson, F. Z. & Pshennikova, M. G. (1988). Adaptation to stressful situations and physical activity. Moscow: Medicine. 256 p. (in Rus).
Shvets, V. A. & Hasіuk, O. M. (2019). Cytokins participation of s in adaption reactions (literature review). Pryrodnychyy almanakh (biologichni nauky) [Natural almanac (biological sciences)], Kherson: FOP Vyshemyrskyy V. S., 27, 145-161. doi: 10.32999/ksu2524-0838/2019-27-10 (in Ukr.)
Velichko, T. I. (2015). Free radical processes and possible manifestations of oxidative stress in conditions of physical loads. Vestnik Volzhskogo universiteta imeni V. N. Tatishcheva [Bulletin of the Volga University named after V. N. Tatishcheva], 4(19), 286-293. (in Rus).
Scheele, C., Nielsen, S. & Pedersen, B. K. (2009). ROS and myokines promote muscle adaptation to exercise. Trends in Endocrinology and Metabolism, 20(3), 95-99. doi: 10.1016/j.tem.2008.12.002
Shvets, V. A., Shkuropat, A. V. & Lebid A. Ye. (2020). Adrenaline as an indicator of adaptive processes of the body during exercise under the influence of interleukin-2. Biologichni doslidzhennya. 2020: Zbirnyk naukovykh prats [Biological research. 2020: Collection of scientific works], Zhytomyr, 258-261. (in Ukr.)
Korytko, Z. I. (2013). Modern ideas about the general mechanisms of adaptation of an organism to action of extreme influences. Visnyk problem biologiyi i medytsyny [Bulletin of problems of biology and medicine], 4(1), 28-35. (in Ukr.)
Jafari, M., Salehi, M., Zardooz, H. & Rostamkhani F. (2014). Response of liver antioxidant defense system to acute and chronic physical and psychological stresses in male rats. Experimental and Clinical Sciences, 13, 161-171.
Nocella, Cr., Cammisotto, V., Pigozzi, F., Borrione, P., Fossati, Ch., et al. (2019). Impairment between oxidant and antioxidant systems: short- and long-term implications for athletes’. Health Nutrients, 11(6), 1353. doi: 10.3390/nu11061353
Vassilakopoulos, Th., Karatza, M.-H., Katsaounou, P., Kollintza, A., Zakynthinos, Sp., et al. (2003). Antioxidants attenuate the plasma cytokine response to exercise in humans. The Journal of Applied Physiology, 94(3), 1025-1032. doi: 10.1152/japplphysiol.00735.2002
Fisher-Wellman, K. & Bloomer R. (2009). Acute exercise and oxidative stress: a 30 year history. Dynamic Medicine, 8(1), 1-25. doi: 10.1186/1476-5918-8-1
Knez, W. L., Jenkins, D. G. & Coombes, J. S. (2007). Oxidative stress in half and full Ironman triathletes. Medicine & Science in Sports & Exercise, 39(2), 283-288. doi: 10.1249/01.mss.0000246999.09718.0c
Davies, K. J. (2000). Oxidative stress, antioxidant defenses, and damage removal, repair, and replacement systems. International Union of Biochemistry and Molecular Biology, 50, 279-289. doi: 10.1080/713803728
Kumral, Z. N. O., Sener, G., Ozgur, S., Koc, M., Suleymanoglu, S., et al. (2016). Regular exercise alleviates renovascular hypertension-induced cardiac/endothelial dysfunction and oxidative injury in rats. Journal of Physiology and Pharmacology, 67(1), 45-55.
Tang, Q. (2015). Therapeutic window of Interleukin-2 for autoimmune diseases. Diabetes, 64, 1912-1913. doi: 10.2337/db15-0188
Malek, Th. R. (2008). The biology of Interleukin-2. The Annual Review of Immunology, 26, 453-479. doi: 10.1146/annurev.immunol.26.021607.090357
Rosa Neto, J. C., Lira, F. S, Zanchi, N. E., Oyama, L. M., Pimentel, G. D., et al. (2011). Acute exhaustive exercise regulates IL-2, IL-4 and MyoD in skeletal muscle but not adipose tissue in rats. Lipids in Health and Disease, 10, 97. doi: 10.1186/1476-511X-10-97
Wang, G., König, R., Ansari, G. A. S. & Khan, M. F. (2008). Lipid peroxidation-derived aldehyde-protein adducts contribute to trichloroethene-mediated autoimmunity via activation of CD4+ T cells. Free Radical Biology and Medicine, 44(7), 1475-1482. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.01.012
Hayek, S. E. I., Allouch, F., Geagea, L. & Talih, F. (2019). Interleukin-2 and the Septohippocampal System: an update on intrinsic actions and autoimmune processes relevant to neuropsychiatric disorders. Methods in Molecular Biology, 2011, 511-530. doi: 10.1007/978-1-4939-9554-7_30
Chavez, A. R. de V., Buchser, W., Basse, P. H., Liang, X., Appleman, L. J., et al. (2009). Pharmacologic administration of Interleukin-2. Cytokine Therapies: (Annals of the New York Academy of Sciences), 1182, 14-27. doi: 10.1111/j.1749-6632.2009.05160.x
Belikov, A. V., Schraven, B. & Simeoni, L. (2015). T cells and reactive oxygen species. Journal of Biomedical Science, 22, 85. doi: 10.1186/s12929-015-0194-3
Korolyuk, M. A., Ivanova, L. I., Mayorova, I. G. & Tokarev, V. E. (1988). Method for determination of catalase activity. Laboratornoe delo [Laboratory work], 1, 16-19. (in Rus).
Andreeva, L. I., Kozhemyakina, A. A. & Kishkun, A. A. (1988). Modification of the method for determining lipid peroxides in the test with thiobarbital acid. Laboratornoe delo [Laboratory work], 11, 41-43. (in Rus).
Tkachenko, H., Kurhaluk, N., Andriichuk, A., Gasiuk, O. & Beschasnyi, S. (2014). Oxidative stress biomarkers in liver of sea trout (Salmo trutta m. trutta L.) affected by ulcerative dermal necrosis syndrome. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 14, 391-402. doi: 10.4194/1303-2712-v14_2_09