Oxidační radikálové reakce v ultra-slabé emisi fotonů z kožních buněk

Anastasiia BALUKOVA

Bachelor's thesis

Involvement of oxidative radical reactions in ultra-weak photon emission from skin cells

Abstract:

The skin is consistently exposed to environmental aggressions including biological, physical, chemical etc. Reactive oxygen species (ROS) are known to be formed during the normal metabolism which enhances to a lethal level under stress condition referred to as oxidative stress. Lipid peroxidation is a well-understood mechanism of cellular injury and is often used as an indicator of oxidative stress in cells and tissues. In the current study, we have used the porcine skin (intact pig ear/skin biopsies) as an ex-vivo/in-vitro model system to represent human skin. Experimental results showing the involvement of hydroxyl radical in lipid peroxidation and the formation of electronically excited species eventually leading to ultra-weak photon emission are presented. To demonstrate the contribution of different electronically excited species in the overall ultra-weak photon emission, the effect of a scavenger of singlet oxygen and measurement with interference filter on photon emission were measured. Based on the results obtained, it is concluded that during the oxidative radical reactions, the ultra-weak photon emission is contributed by the formation of both triplet excited carbonyls and singlet oxygen. Ultra-weak photon emission is claimed to be an appropriate non-invasive tool for monitoring and visualization of oxidative radical reaction in the skin.

Abstract:

Kůže je trvale vystavena agresivním účinkům životního prostředí, například, biologickým, fyzikálním, chemickým atd. Reaktivní formy kyslíku (ROS) se vytváří během běžného metabolismu a jejich produkce se zvyšuje za stresových podmínek až na smrtelnou úroveň, což způsobuje oxidační stres. Peroxidace lipidů je dobře známým mechanismem buněčného poškození a často se používá jako indikátor oxidativního stresu v buňkách a tkáních. V současné studii byla pro studium v ex-vivo/in-vitro podminkách použita prasečí kůže, která je používána jako model pro lidskou kůži. V této práci jsou prezentovány experimentální výsledky týkající se zapojení hydroxylového radikálu v lipidové peroxidaci a tvorbě elektricky excitovaných druhů, které nakonec vedou k ultra-slabým emisím fotonů. Při měření byly použity vychytávače singletového kyslíku a také interferenční filter pro důkaz přítomnosti různých elektricky excitovaných druhů v celkové ultra-slabé emisi fotonů. Na základě získaných výsledků se ukázalo, že během oxidačních radikálových reakcí je ultra-slabá emise fotonů způsobena tvorbou jak tripletových excitovaných karbonylů, tak i singletového kyslíku. Ultra-slabá emise fotonů může být použita jako vhodný neinvazivní nástroj pro sledování a vizualizaci oxidativních radikálových reakcí v kůži.

Keywords

Singletový kyslík, tripletní excitovaný karbonyl, ultra-slabá emise fotonů, dvourozměrné zobrazení fotonů, kůže.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Ankush Prasad, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering