Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54511 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика Molecular mechanisms of magnetic deprivation on the production of reactive oxygen species by neutrophils Молекулярные механизмы действия магнитной депривации на продукцию активных форм кислорода нейтрофилами Новиков Вадим Викторович Novikov V. V. docmag@mail.ru

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Яблокова Елена Владиславовна Yablokova E. V. e.v.yablokova@mail.ru

кандидат химических наук;

candidate of chemical sciences;

 Шаев Игорь Александрович Shaev I. A. ФИЦ ПНЦБИ РАН Пущино Россия PSCBR RAS Pushchino Russian Federation ФИЦ ПНЦБИ РАН Пущино Россия PSCBR RAS Pushchino Russian Federation ФИЦ ПНЦБИ РАН Пущино Россия PSCBR RAS Pushchino Russian Federation 25 06 2020 25 06 2020 5 2 217 222 20 06 2020 20 06 2020 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54511/view

Предварительная инкубация суспензии нейтрофилов в «нулевом» магнитном поле (МП), создаваемом системой магнитных экранов (остаточное постоянное МП не более 20 нТл), приводит к существенному снижению интенсивности их люцигенин-зависимой хемилюминесценции. При увеличении постоянного МП до 1 мкТл величина этого эффекта ослабленного МП сохраняется. При дальнейшем увеличении поля до 2,5 мкТл эффект действия поля исчезает, и снова проявляется при 7 мкТл. При величине постоянного МП 44 мкТл значения интенсивности хемилюминесценции суспензии нейтрофилов уже не отличаются от контрольных. Добавка в среду для инкубации ингибитора NADPH-оксидазы, дифенилйодония, приводит к снижению интенсивности хемилюминесценции, как в опытных, так и в контрольных образцах (геомагнитное поле). При этом, различия между группами, обусловленные действием «нулевого» поля, проявляются, как при меньших концентрациях дифенилйодония (2,5; 5; 10 мкМ), так и при больших его концентрациях (50; 100 мкМ), приблизительно в одинаковой степени. В отличие от этого, добавка разобщителя окисления и фосфорилирования в митохондриях - 2,4-динитрофенола, начиная с концентрации 5 мкМ и далее, вплоть до 200 мкМ, практически полностью нивелировала различия между контрольными и опытными образцами, которые проявлялись при более низких концентрациях этого ингибитора и в его отсутствии.

Preincubation of neutrophil suspension when exposed to near null magnetic field created by a system of magnetic shields (the residual static magnetic field not greater than 20 nT) is associated with a significant decrease in the intensity of lucigenin-dependent chemiluminescence of neutrophils. The effect of weak magnetic field persists while increasing static magnetic field up to 1 µT. This effect disappears when the level of exposure increases further up to 2.5 µT and appears again in the range of 7 µT. Then, when static magnetic field is 44 µT in magnitude, the values of the chemiluminescence intensity of neutrophils do not really differ from a control. Addition of the NADPH-oxidase inhibitor diphenyliodonium to the incubation medium caused attenuation in the chemiluminescence activity both in the exposed and control samples (geomagnetic field). Differences induced by near null magnetic field were observed almost to the same extent between exposed and control samples at both lower (2.5; 5; 10 μM), and higher (50; 100 μM) concentrations of diphenyliodonium. In contrast, the presence of 2,4-dinitrophenol, the uncoupler of oxidative phosphorylation in mitochondria, at concentrations of 5 μM up to 200 μM virtually completely blunted differences which were observed between exposed and control samples at lower concentrations of this inhibitor or in the absence of it.

 нейтрофилы нулевое магнитное поле супероксидный-анион радикал хемилюминесценция люцигенин NADPH-оксидаза митохондрии neutrophils near null magnetic field superoxide anion radical chemiluminescence lucigenin NADPH-oxidase mitochondria

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 (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 (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(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(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 (6), p. e0179340. Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: Analytical review of experiments and theories. PLoS ONE, 2017, vol. 12 (6), p. 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. (In Russ.)] 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. (In Russ.)] 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., 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 the molecular mechanisms of the effect of a zero magnetic field on the production of reactive oxygen species in inactivated neutrophils. Biophysics, 2019, vol. 64, no. 4, pp. 371-375. (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 the molecular mechanisms of the effect of a zero magnetic field on the production of reactive oxygen species in inactivated neutrophils. Biophysics, 2019, vol. 64, no. 4, pp. 371-375. (In Russ.)] Aasen T.B., Bolann B., Glette J., Ulvik R.J., Schreiner A. Lucigenin-dependent chemiluminescence in mononuclear phagocytes. Role of superoxide anion. Scand J Clin Lab Invest, 1987, vol. 47, pp. 673-679. Aasen T.B., Bolann B., Glette J., Ulvik R.J., Schreiner A. Lucigenin-dependent chemiluminescence in mononuclear phagocytes. Role of superoxide anion. Scand J Clin Lab Invest, 1987, vol. 47, pp. 673-679. Cross A.R., Jones O.T. The effect of the inhibitor diphenyleneiodonium on the superoxide-generating system of neutrophils: specific labeling of a component polypeptide of the oxidase. Biochem J, 1986, vol. 237, pp. 111-116. Cross A.R., Jones O.T. The effect of the inhibitor diphenyleneiodonium on the superoxide-generating system of neutrophils: specific labeling of a component polypeptide of the oxidase. Biochem J, 1986, vol. 237, pp. 111-116. El-Guindy M.M., Neder A.C., Gomes C.B. 2,4-Dinitrophenol - mechanism of action. Cell Mol Biol, 1981, vol. 27, pp. 399-402. El-Guindy M.M., Neder A.C., Gomes C.B. 2,4-Dinitrophenol - mechanism of action. Cell Mol Biol, 1981, vol. 27, pp. 399-402. Новиков В.В., Яблокова Е.В., Шаев И.А., Фесенко Е.Е. Влияние слабого постоянного магнитного поля в диапазоне величин от «нулевого» поля (0,01 мкТл) до 100 мкТл на продукцию активных форм кислорода в неактивированных нейтрофилах. Биофизика, 2020, т. 65, № 2, с. 524-529. @@[Novikov V.V., Yablokova E.V., Shaev I.A., Fesenko E.E. The effect of a weak static magnetic field in the range of magnitudes from a “Zero” Field (0.01 µT) to 100 µT on the production of reactive oxygen species in nonactivated neutrophils. Biophysics, 2020, vol. 65, no. 3, pp. 443-447. (In Russ.)] Novikov V.V., Yablokova E.V., Shaev I.A., Fesenko E.E. Vliyanie slabogo postoyannogo magnitnogo polya v diapazone velichin ot «nulevogo» polya (0,01 mkTl) do 100 mkTl na produkciyu aktivnyh form kisloroda v neaktivirovannyh neytrofilah. Biofizika, 2020, t. 65, № 2, s. 524-529. @@[Novikov V.V., Yablokova E.V., Shaev I.A., Fesenko E.E. The effect of a weak static magnetic field in the range of magnitudes from a “Zero” Field (0.01 µT) to 100 µT on the production of reactive oxygen species in nonactivated neutrophils. Biophysics, 2020, vol. 65, no. 3, pp. 443-447. (In Russ.)] Новиков В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е. Снижение интенсивности респираторного взрыва в нейтрофилах после воздействия определенных режимов слабых комбинированных магнитных полей. Биофизика, 2020, т. 65, № 1, с. 97-103. @@[Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. A decrease of the respiratory burst in neutrophils after exposure to weak combined magnetic fields of a certain duration. Biophysics, 2020, vol. 65, no. 1, pp. 82-87. (In Russ.)] Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. Snizhenie intensivnosti respiratornogo vzryva v neytrofilah posle vozdeystviya opredelennyh rezhimov slabyh kombinirovannyh magnitnyh poley. Biofizika, 2020, t. 65, № 1, s. 97-103. @@[Novikov V.V., Yablokova E.V., Fesenko E.E. A decrease of the respiratory burst in neutrophils after exposure to weak combined magnetic fields of a certain duration. Biophysics, 2020, vol. 65, no. 1, pp. 82-87. (In Russ.)] Новиков В.В., Шейман И.М., Фесенко Е.Е. Действие слабого и сверхслабого постоянного магнитного поля на интенсивность бесполого размножения планарий Dugesia tigrina. Биофизика, 2007, т. 52, № 5, с. 912-915. @@[Novikov V.V., Sheiman I.M., Fesenko E.E. Multimodal effects of nearly complete geomagnetic field deprivation on fission of the planarian Dugesia tigrina. Biophysics, 2007, vol. 52, no. 5, p. 498. (In Russ.)] Novikov V.V., Sheyman I.M., Fesenko E.E. Deystvie slabogo i sverhslabogo postoyannogo magnitnogo polya na intensivnost' bespologo razmnozheniya planariy Dugesia tigrina. Biofizika, 2007, t. 52, № 5, s. 912-915. @@[Novikov V.V., Sheiman I.M., Fesenko E.E. Multimodal effects of nearly complete geomagnetic field deprivation on fission of the planarian Dugesia tigrina. Biophysics, 2007, vol. 52, no. 5, p. 498. (In Russ.)] Джатдоева А.А., Проскурнина Е.В., Нестерова А.М. и др. Митохондрии как источники супероксидного анион-радикала в тромбоцитах. Биологические мембраны, 2017, т. 34, № 6, с. 116-123. @@[Dzhatdoeva A.A., Proskurnina E.V., Nesterova A.M. Mitochondria as a Source of Superoxide Anion Radical in Human Platelets. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2018, vol. 12, pp. 43-49. (In Russ.)] Dzhatdoeva A.A., Proskurnina E.V., Nesterova A.M. i dr. Mitohondrii kak istochniki superoksidnogo anion-radikala v trombocitah. Biologicheskie membrany, 2017, t. 34, № 6, s. 116-123. @@[Dzhatdoeva A.A., Proskurnina E.V., Nesterova A.M. Mitochondria as a Source of Superoxide Anion Radical in Human Platelets. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2018, vol. 12, pp. 43-49. (In Russ.)] 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, 2016, vol. 61, no. 3, pp. 429-434. (In Russ.)] 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, 2016, vol. 61, no. 3, pp. 429-434. (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, 2019, vol. 64, no. 2, pp. 209-213. (In Russ.)] 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, 2019, vol. 64, no. 2, pp. 209-213. (In Russ.)]