Evidence is presented which implicates increased oxygen free radicals during ischemia-reperfusion of gerbil brain. Salicylate, which reacts with hydroxyl free radicals to yield dihydroxybenzoic acid (DHBA), was used as an in vivo trap. Brain ischemia for at least 5 min followed by reperfusion yielded significantly increased brain DHBA. Without reperfusion or with only 2 min of ischemia and then reperfusion, the production of DHBA was not increased. Increased levels of DHBA in brain correlated with ischemia reperfusion-mediated behavioral modification of gerbils, but salicylate administration did not protect against the behavior changes.

Depletion of cellular antioxidant defense mechanisms and the generation of oxygen free radicals by advanced glycation end products (AGEs) have been proposed to play a major role in the pathogenesis of diabetic vascular complications. Here we demonstrate that incubation of cultured bovine aortic endothelial cells (BAECs) with AGE albumin (500 nmol/l) resulted in the impairment of reduced glutathione (GSH) and ascorbic acid levels. As a consequence, increased cellular oxida-tive stress led to the activation of the transcription factor NF-KB and thus promoted the upregulation of various NF-KB-controlled genes, including endothelial tissue factor. Supplementation of the cellular antiox-idative defense with the natural occurring antioxidant α-lipoic acid before AGE albumin induction completely prevented the AGE albumin–dependent depletion of reduced glutathione and ascorbic acid. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) revealed that AGE albumin-mediated NF-KB activation was also reduced in a time- and dose-dependent manner as long as α-lipoic acid was added at least 30 min before AGE albumin stimulation. Inhibition was not due to physical interactions with protein DNA binding, since α-lipoic acid, directly included into the binding reaction, did not prevent binding activity of recombinant NF-KB. Western blots further demonstrated that α-lipoic acid inhibited the release and translocation of NF-KB from the cytoplasm into the nucleus. As a consequence, α-lipoic acid reduced AGE albumin-induced NF-KB mediated transcription and expression of endothelial genes relevant in diabetes, such as tissue factor and endothelin-1. Thus, supplementation of cellular antioxidative defense mechanisms by extracellularly administered α-lipoic acid reduces AGE albumin-induced endothelial dysfunction in vitro.

The toxicity of ascorbate towards phage lambda and the phages T2-T7 has been investigated. At room temperature the T-odd and lambda bacteriophages are highly susceptible to ascorbate-induced damage, whereas the T-even phages are practically resistant. The toxicity of ascorbate is dependent on the presence of copper (or iron) and oxygen, although oxygen is not required in the presence of H2O2. Hydrogen peroxide is essential for the ascorbate-induced phage inactivation and the damage is prevented by catalase. At the concentrations used, most of the copper ions are bound to the phage particles. Chelating agents such as EDTA or histidine fully protect the phages, whereas salicylate only reduces the rate of phage inactivation. OH scavengers such as sucrose, formate, mannitol, tert-butyl alcohol or poly(ethylene glycol) have no protective effect. Experiments with DNA labeled phages indicate that both phage adsorption and DNA injection are impaired as a result of the exposure to ascorbate and copper. The failure to express the viral genetic information as a result of single and double-strand breaks in the DNA, probably also contribute to the loss of the plaque-forming ability of the phages. The results are interpreted in terms of a 'site-specific' Fenton mechanism according to which the binding of the transition metal ions to the biological target is a prerequisite for the production of damage. The bound metal ion is reduced either by O(2), ascorbate or other reductants and is subsequently reoxidized by H2O2 yielding OH. radicals. This cyclic redox reaction of the metal generates OH. radicals which react with vital macromolecules with a high probability of causing 'multi-hit' damage. This 'site-specific' formation of OH. radicals, which takes place near the target molecules, accounts both for the high damaging efficiency and for the failure of OH. scavengers to protect against it.