Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54414 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика ON MOLECULAR MECHANISMS OF THE EFFEECT OF MAGNETIC CONDITIONS (ZERO AND COMBINED MAGNETIC FIELDS) ON THE PRODUCTION OF REACTIVE OXYGEN SPECIES IN NEUTROPHILS К ВОПРОСУ О МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМАХ ДЕЙСТВИЯ МАГНИТНЫХ УСЛОВИЙ (НУЛЕВЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ) НА ПРОДУКЦИЮ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В НЕЙТРОФИЛАХ Новиков В В Novikov V V docmag@mail.ru Яблокова Е В Yablokova E V Фесенко Е. Е. Fesenko E. E. Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФГБУН «ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» ru Institute of Cell Biophysics RAS ru Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФГБУН «ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» ru Institute of Cell Biophysics RAS ru ФИЦ ПНЦБИ РАН Пущино Россия PSCBR RAS Pushchino Russian Federation 25 06 2019 25 06 2019 4 2 160 167 20 06 2019 20 06 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54414/view

Показано, что снижение интенсивности процессов окисления 2,7- дихлордигидрофлуоресцеина в нейтрофилах в гипомагнитных условиях не зависит от кальций-опосредованных регуляторных механизмов, о чем свидетельствует отсутствие действия внутриклеточного хелатора ионов кальция (ацетоксиметилового эфира 1,2-бис (2-аминофенокси) этан- N,N,N´, N´-тетрауксусной кислоты) на интенсивность этого процесса. Это снижение вряд ли обусловлено влиянием гипомагнитных условий на фосфорилирование компонентов НАДФН-окидазы, так как добавка ингибитора протеинкиназы С (Ro 31-6233) практически не отразилась на интенсивности флуоресценции внутриклеточного дихлордигидрофлуоресцеина. Добавка ингибитора фосфолипазы С (U73122) немного и приблизительно одинаково снизила продукцию АФК как в контроле, так и в опыте. Апоцинин в разных концентрациях вызывал рост продукции АФК в неактивированных нейтрофилах, приблизительно в два раза менее выраженный в гипомагнитных условиях. Об участии электрон-транспортной цепи митохондрий в механизме эффекта «нулевого» поля свидетельствует снижение продукции АФК при добавке ротенона, значительно более выраженное в опытных образцах. Все это резко отличает эффект «нулевого» поля от эффектов комбинированных магнитных полей, в основе которых обнаруживается влияние на регуляторные кальций-зависимые механизмы, контролирующие респираторный взрыв в нейтрофилах.

It has been shown that the decrease in intensity of 2,7-dichlorodihydrofluorescein oxidation processes in neurophils under hypomagnetic field exposure is not related to the calcium-mediated mechanisms as evidenced by the absence of the effect of cell-permeant Ca2+ chelators such as 1,2-bis-(2-amino-phenoxy)ethane- N,N,N',N'-tetraacetic acid acetoxymethyl ester on the intensity of the process alluded. This decrease is hardly caused by effects of exposure to hypomagnetic field on phosphorylation of NADPH-oxidase components because addition of a protein kinase C inhibitor, Ro 31-6233, did not virtually decrease the fluorescence intensity of intracellular dichlorodihydrofluorescein. Addition of a phospholipase C inhibitor, U73122, led to a negligible decrease in ROS production in control (almost same extent as in the experiment). In the presence of apocynin at different concentrations ROS production in unactivated neutrophils increased and it was 2 time lower under hypomagnetic field conditions. A decrease in ROS production which was more apparent during the experiment after addition of rotenone is indicative of the fact that the mitochondrial electron-transport chain is involved in the mechanism of the effect of a “zero” magnetic field. All this sharply distinguishes the effect of the “zero” field from the effects of combined magnetic fields, which are based on the effect on the calcium-dependent regulatory mechanisms that control the respiratory burst in neutrophils.

 гипомагнитные условия комбинированные магнитные поля флуоресценция хемилюминесценция активные формы кислорода нейтрофилы hypomagnetic conditions combined magnetic fields fluorescence chemiluminescence reactive oxygen species neutrophils

Mattsson М.O., Simkó M. Grouping of experimental conditions as an approach to evaluate effects of extremely low-frequency magnetic fields on oxidative response in in vitro studies. Frontiers in Public Health, 2014, vol. 2 (132), pp. 1-11. Mattsson M.O., Simkó M. Grouping of experimental conditions as an approach to evaluate effects of extremely low-frequency magnetic fields on oxidative response in in vitro studies. Frontiers in Public Health, 2014, vol. 2 (132), pp. 1-11. Barnes F.S., Greenebaum B. The effects of weak magnetic field on radical pairs. Bioelectromagnetics, 2015, vol. 36, pp. 45-54. Barnes F.S., Greenebaum B. The effects of weak magnetic field on radical pairs. Bioelectromagnetics, 2015, vol. 36, pp. 45-54. Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Действие комбинированных магнитных полей с очень слабой переменной низкочастотной компонентой на люминолзависимую хемилюминесценцию крови млекопитающих. Биофизика, 2015, т. 60, № 3, с. 530-533. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The action of combined magnetic fields with a very weak low-frequency alternating component on luminol-dependent chemiluminescence in mammalian blood. Biophysics (Moscow), 2015, vol. 60, no. 3, pp. 429-432] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Deystvie kombinirovannyh magnitnyh poley s ochen' slaboy peremennoy nizkochastotnoy komponentoy na lyuminolzavisimuyu hemilyuminescenciyu krovi mlekopitayuschih. Biofizika, 2015, t. 60, № 3, s. 530-533. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The action of combined magnetic fields with a very weak low-frequency alternating component on luminol-dependent chemiluminescence in mammalian blood. Biophysics (Moscow), 2015, vol. 60, no. 3, pp. 429-432] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Действие слабых магнитных полей на хемилюминесценцию крови человека. Биофизика, 2016, т. 61, № 1, с. 126-130. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of weak magnetic fields on the chemiluminescence of human blood. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 1, pp. 105-108.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Deystvie slabyh magnitnyh poley na hemilyuminescenciyu krovi cheloveka. Biofizika, 2016, t. 61, № 1, s. 126-130. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of weak magnetic fields on the chemiluminescence of human blood. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 1, pp. 105-108.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Праймирование респираторного взрыва у нейтрофилов in vitro при действии слабых комбинированных постоянного и низкочастотного переменного магнитных полей. Биофизика, 2016, т. 61, № 3, с. 510-515. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Priming of the respiratory burst in neutrophils exposed to a combination of weak constant and alternating low-frequency magnetic fields in vitro. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 3, pp. 429-434.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Praymirovanie respiratornogo vzryva u neytrofilov in vitro pri deystvii slabyh kombinirovannyh postoyannogo i nizkochastotnogo peremennogo magnitnyh poley. Biofizika, 2016, t. 61, № 3, s. 510-515. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Priming of the respiratory burst in neutrophils exposed to a combination of weak constant and alternating low-frequency magnetic fields in vitro. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 3, pp. 429-434.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Влияние слабых магнитных полей на продукцию активных форм кислорода в нейтрофилах. Биофизика, 2016, т. 61, № 6, с. 1159-1163. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of weak magnetic fields on the production of reactive oxygen species in neutrophils. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 6, pp. 959-962.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Vliyanie slabyh magnitnyh poley na produkciyu aktivnyh form kisloroda v neytrofilah. Biofizika, 2016, t. 61, № 6, s. 1159-1163. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of weak magnetic fields on the production of reactive oxygen species in neutrophils. Biophysics (Moscow), 2016, vol. 61, no. 6, pp. 959-962.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Новиков Г.В., Фесенко Е.Е. Роль липидной пероксидации и миелопероксидазы в праймировании респираторного взрыва в нейтрофилах при действии комбинированных постоянного и переменного магнитных полей. Биофизика, 2017, т. 62, № 5, с. 926-931. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikov G.V., Fesenko E.E. The role of lipid peroxidation and myeloperoxidase in priming a respiratory burst in neutrophils under the action of combined constant and alternating magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2017, vol. 62, no. 5, pp. 759-763.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikov G.V., Fesenko E.E. Rol' lipidnoy peroksidacii i mieloperoksidazy v praymirovanii respiratornogo vzryva v neytrofilah pri deystvii kombinirovannyh postoyannogo i peremennogo magnitnyh poley. Biofizika, 2017, t. 62, № 5, s. 926-931. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikov G.V., Fesenko E.E. The role of lipid peroxidation and myeloperoxidase in priming a respiratory burst in neutrophils under the action of combined constant and alternating magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2017, vol. 62, no. 5, pp. 759-763.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Роль гидроксильных радикалов и ионов кальция в праймировании респираторного взрыва в нейтрофилах и усилении люминол-зависимой хемилюминесценции крови при действии комбинированных магнитных полей с очень слабой переменной низкочастотной компонентой. Биофизика, 2017, т. 62, № 3, с. 547-551. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The role of hydroxyl radicals and calcium ions in the priming of a respiratory burst in neutrophils and the increase in luminol-dependent blood chemiluminescence on exposure to combined magnetic fields with a very weak low-frequency alternating component. Biophysics (Moscow), 2017, vol. 62, no. 3, pp. 440-443.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Rol' gidroksil'nyh radikalov i ionov kal'ciya v praymirovanii respiratornogo vzryva v neytrofilah i usilenii lyuminol-zavisimoy hemilyuminescencii krovi pri deystvii kombinirovannyh magnitnyh poley s ochen' slaboy peremennoy nizkochastotnoy komponentoy. Biofizika, 2017, t. 62, № 3, s. 547-551. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The role of hydroxyl radicals and calcium ions in the priming of a respiratory burst in neutrophils and the increase in luminol-dependent blood chemiluminescence on exposure to combined magnetic fields with a very weak low-frequency alternating component. Biophysics (Moscow), 2017, vol. 62, no. 3, pp. 440-443.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Роль кислорода в прайминге нейтрофилов при действии слабого магнитного поля. Биофизика, 2018, т. 63, № 2, с. 277-281. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The role of oxygen in the priming of neutrophils on exposure to a weak magnetic field. Biophysics (Moscow), 2018, vol. 63, no. 2, pp. 56-59.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Rol' kisloroda v prayminge neytrofilov pri deystvii slabogo magnitnogo polya. Biofizika, 2018, t. 63, № 2, s. 277-281. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The role of oxygen in the priming of neutrophils on exposure to a weak magnetic field. Biophysics (Moscow), 2018, vol. 63, no. 2, pp. 56-59.] Zhang H., Zhang Z., Mo W. et al. Shielding of the geomagnetic field reduces hydrogen peroxide production in human neuroblastoma cell and inhibits the activity of CuZn superoxide dismutase. Protein Cell, 2017, vol. 8, no. 7, pp. 527-537. Zhang H., Zhang Z., Mo W. et al. Shielding of the geomagnetic field reduces hydrogen peroxide production in human neuroblastoma cell and inhibits the activity of CuZn superoxide dismutase. Protein Cell, 2017, vol. 8, no. 7, pp. 527-537. Martino C.F., Castello P.R. Modulation of hydrogen peroxide production in cellular systems by low level magnetic fields. PLoS ONE, 2011, vol. 6, no. 8, e22753. Martino C.F., Castello P.R. Modulation of hydrogen peroxide production in cellular systems by low level magnetic fields. PLoS ONE, 2011, vol. 6, no. 8, e22753. Politanski P., Rajkowska E., Brodecki M. et al. Combined effect of X-ray radiation and static magnetic fields on reactive oxygen species in rat lymphocytes in vitro. Bioelectromagnetics, 2013, vol. 34, pp. 333-336. Politanski P., Rajkowska E., Brodecki M. et al. Combined effect of X-ray radiation and static magnetic fields on reactive oxygen species in rat lymphocytes in vitro. Bioelectromagnetics, 2013, vol. 34, pp. 333-336. Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: Analytical review of experiments and theories. PLoS ONE, 2017, vol. 12, no. 6, e0179340. Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: Analytical review of experiments and theories. PLoS ONE, 2017, vol. 12, no. 6, e0179340. Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Влияние «нулевого» магнитного поля на продукцию активных форм кислорода в нейтрофилах. Биофизика, 2018, т. 63, № 3, с. 484-488. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of a “zero” magnetic field on the production of reactive oxygen species in neutrophils. Biophysics (Moscow), 2018, vol. 63, no. 3, pp. 365-368.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Vliyanie «nulevogo» magnitnogo polya na produkciyu aktivnyh form kisloroda v neytrofilah. Biofizika, 2018, t. 63, № 3, s. 484-488. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. The effect of a “zero” magnetic field on the production of reactive oxygen species in neutrophils. Biophysics (Moscow), 2018, vol. 63, no. 3, pp. 365-368.] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Валеева Э.Р., Фесенко Е.Е. К вопросу о молекулярных механизмах действия «нулевого» магнитного поля на продукцию активных форм кислорода в неактивированных нейтрофилах. Биофизика, 2019, т. 64, № 4, с. 720-725. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Galeeva E.R., Fesenko E.E. On molecular mechanisms of the effect of a “zero” magnetic field on the production of reactive oxygen species in inactivated neutrophils. Biofizika, 2019, vol. 64, no. 4, pp. 720-725. (In Russ.)] Novikov V.V., Yablokova E.V., Valeeva E.R., Fesenko E.E. K voprosu o molekulyarnyh mehanizmah deystviya «nulevogo» magnitnogo polya na produkciyu aktivnyh form kisloroda v neaktivirovannyh neytrofilah. Biofizika, 2019, t. 64, № 4, s. 720-725. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Galeeva E.R., Fesenko E.E. On molecular mechanisms of the effect of a “zero” magnetic field on the production of reactive oxygen species in inactivated neutrophils. Biofizika, 2019, vol. 64, no. 4, pp. 720-725. (In Russ.)] Новиков В.В., Пономарев В.О., Новиков Г.В., Кувичкин В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Эффекты и молекулярные механизмы биологического действия слабых и сверхслабых магнитных полей. Биофизика, 2010, т. 55, № 4, с. 631-639. [Novikov V.V., Ponomarev V.O., Novikov G.V., Kuvichin V.V., Yablokova E.V. Fesenko E.E. Effects and molecular mechanisms of the biological action of weak and extremely weak magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2010, vol. 55, no. 4, pp. 565-572.] Novikov V.V., Ponomarev V.O., Novikov G.V., Kuvichkin V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Effekty i molekulyarnye mehanizmy biologicheskogo deystviya slabyh i sverhslabyh magnitnyh poley. Biofizika, 2010, t. 55, № 4, s. 631-639. [Novikov V.V., Ponomarev V.O., Novikov G.V., Kuvichin V.V., Yablokova E.V. Fesenko E.E. Effects and molecular mechanisms of the biological action of weak and extremely weak magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2010, vol. 55, no. 4, pp. 565-572.] Владимиров Ю.А., Проскурина Е.В. Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция. Успехи биологической химии, 2009, т. 49, с. 341-388. [Vladimirov Yu.A., Proskurina E.V. Free radicals and cellular chemiluminescence. Usp. Biol. Himii, 2009, vol. 49, pp. 341-388. (In Russ.)] Vladimirov Yu.A., Proskurina E.V. Svobodnye radikaly i kletochnaya hemilyuminescenciya. Uspehi biologicheskoy himii, 2009, t. 49, s. 341-388. [Vladimirov Yu.A., Proskurina E.V. Free radicals and cellular chemiluminescence. Usp. Biol. Himii, 2009, vol. 49, pp. 341-388. (In Russ.)] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Новикова Н.И., Фесенко Е.Е. Влияние различных химических агентов на прайминг нейтрофилов в слабых комбинированных магнитных полях. Биофизика, 2019, т. 64, № 2, с. 290-295. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikova N.I., Fesenko E.E. The effects of various chemical agents on priming of neutrophils exposed to weak combined magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2019, vol. 64, no. 2, pp. 209-213.] Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikova N.I., Fesenko E.E. Vliyanie razlichnyh himicheskih agentov na prayming neytrofilov v slabyh kombinirovannyh magnitnyh polyah. Biofizika, 2019, t. 64, № 2, s. 290-295. [Novikov V.V., Yablokova E.V., Novikova N.I., Fesenko E.E. The effects of various chemical agents on priming of neutrophils exposed to weak combined magnetic fields. Biophysics (Moscow), 2019, vol. 64, no. 2, pp. 209-213.] Stolk J., Hiltermann T.J., Dijkman J.H., Verhoeven A.J. Characteristics of the inhibition of NADPH oxidase activation in neutrophils by apocynin, a methoxy-substituted catechol. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol., 1994, vol. 11, no. 1, pp. 95-102. Stolk J., Hiltermann T.J., Dijkman J.H., Verhoeven A.J. Characteristics of the inhibition of NADPH oxidase activation in neutrophils by apocynin, a methoxy-substituted catechol. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol., 1994, vol. 11, no. 1, pp. 95-102. Vejrazka M., Mícek R., Stípek S. Apocynin inhibits NADPH oxidase in phagocytes but stimulates ROS production in non-phagocytic cells. Biochim. Biophys. Acta, 2005, vol. 1722, no. 2, pp. 143-147. Vejrazka M., Mícek R., Stípek S. Apocynin inhibits NADPH oxidase in phagocytes but stimulates ROS production in non-phagocytic cells. Biochim. Biophys. Acta, 2005, vol. 1722, no. 2, pp. 143-147. Castor L.R., Locatelli K.A., Ximenes V.F. Pro-oxidant activity of apocynin radical. Free Radic. Biol. Med., 2010, vol. 48, no. 12, pp. 1636-1643. Castor L.R., Locatelli K.A., Ximenes V.F. Pro-oxidant activity of apocynin radical. Free Radic. Biol. Med., 2010, vol. 48, no. 12, pp. 1636-1643.