Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 55024 10.29039/rusjbpc.2022.0524 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ LYMPHOCYTES APOPTOSIS UNDER THE ACTION OF PHYSICAL FACTORS COMBINATION Апоптоз лимфоцитов при воздействии комбинации физических факторов Никанорова Е. А. Nikanorova E. A. gane@orb2.vniief.ru Варганова И. А. Varganova I. A. Медведев Я. И. Medvedev Ya. I. Нагиба В. И. Nagiba V. I. Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ экспериментальной физики Саров Россия Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics Sarov Russian Federation Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ экспериментальной физики Саров Россия Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics Sarov Russian Federation Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ экспериментальной физики Саров Россия Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics Sarov Russian Federation Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский НИИ экспериментальной физики Саров Россия Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics Sarov Russian Federation 25 06 2022 25 06 2022 7 2 334 338 20 06 2022 20 06 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/55024/view

Представлены результаты сравнительного исследования биоэффектов 30-минутного сеанса воздействия электромагнитным излучением с частотой 1000 мГц и ППЭ 10 мВт/см2, 30-минутного сеанса воздействия низкочастотным импульсным магнитным полем с магнитной индукцией 4 мТл, а также их комбинации, на уровень апоптоза лимфоцитов крыс in vivo. Уровень апоптоза оценивали морфологически на флуоресцентном микроскопе после 24-часового культивирования клеточных суспензий в иммунологических планшетах при 37 0С в питательной среде без нагрузки. Количественно определяли процентное содержание клеток с признаками апоптоза (маргинация, конденсация и фрагментация хроматина в ядре). Установлено, что электромагнитное излучение не оказало значимого влияния на уровень апоптоза, а действие магнитного поля привело к снижению уровня апоптотических клеток на 16 % (p ≤0,01) в сравнении с контрольной группой. Комбинация электромагнитного излучения и низкоинтенсивного магнитного поля повышала количество апоптотических клеток на 28% (p ≤0,01) по сравнению с контролем. Таким образом, опосредованное действие ЭМИ на геном клеток крови приводит к нарушению его нормального функционирования. Показано, что низкочастотное магнитное поле может разнонаправленно влиять на внутриклеточные процессы, в комбинации с электромагнитным излучением оно может усиливать патологические реакции, и, тем самым, запускать массовую программу апоптоза.

The article presents the comparative study results of the bioeffects of 30-minute exposure session to electromagnetic radiation with 1000 MHz frequency and 10 mW/cm2 EFD; of 30-minute exposure session to low-frequency pulsed magnetic field with 4 mT magnetic induction, as well as their combination, on rat’s lymphocytes apoptosis level in vivo. The apoptosis level was assessed morphologically with fluorescent microscope after 24-hours of cell suspension cultivation at immunological plates at 37 0C in nutrient medium without loading. The percentage of cells with morphological signs of apoptosis (margination, condensation and fragmentation of chromatin in nucleus) was quantitatively determined. It was found that electromagnetic irradiation had no significant impact on apoptosis level, but magnetic field action resulted in reducing the apoptosis cells number by 16% (p≤0,01) compared to the control group. The combination of electromagnetic radiation and low intensity magnetic field increased the apoptotic cells number by 28% (p ≤0.01) compared to the control. Thus, the mediated effect of electromagnetic radiation on blood cells genome leads to disruption of its normal functioning. It has been shown that low-frequency magnetic field can influence on intracellular processes in different directions; in combination with electromagnetic radiation it can intensify pathological reactions, and thus launching the apoptosis massive program.

 электромагнитное излучение низкочастотное импульсное магнитное поле лимфоциты апоптоз electromagnetic radiation pulsed magnetic field lymphocytes apoptosis

Григорьев Ю.Г. Мобильная связь и электромагнитный хаос в оценке опасности для здоровья населения. Кто несет ответственность? Радиационная биология. Радиоэкология, 2018, т. 58, № 6, c. 633-645. Grigoriev Yu.G. Mobile communications and electromagnetic chaos in assessing the danger to public health. Who is responsible? Radiation biology. Radioecology, 2018, vol. 58, no. 6, pp. 633-645. (In Russ.) Ахиезер А.И., Ахиезер И.А. Электромагнетизм и электромагнитные волны. Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1985, 504 с. Akhiezer A.I., Akhiezer I.A. Electromagnetism and electromagnetic waves. Textbook for universities. M.: Higher school, 1985, 504 p. (In Russ.) Кудряшов Ю.Б., Перов С.Ю., Рубин А.Б. Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения. Учебник. М.: Физматлит, 2008, 184 с. Kudryashov Yu.B., Perov S.Yu., Rubin A.B. Radiation biophysics: radiofrequency and microwave electromagnetic radiation. Textbook. M.: publishing house Phismatlit, 2008, 184 p. (In Russ.) Куликов А.Г., Воронина Д.Д. Возможности общей магнитотерапии в лечении и реабилитации (обзор). Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры, 2016, т. 93, № 2, c. 48-52. Kulikov A.G., Voronina D.D. Possibilities of general magnetic therapy in treatment and rehabilitation (review). Issues of balneology, physiotherapy and exercise therapy, 2016, vol. 93, no. 2, pp. 48-52. (In Russ.) Ушаков И.Б. Комбинированные воздействия в экологии человека и экстремальной медицины. М.: Издатцентр, 2003, 442 с. Ushakov I.B. Combined impacts in human ecology and extreme medicine. M.: Izdattsentr, 2003, 442 p. (In Russ.) Макетный образец программно-аппаратного комплекса «Бутон». Свидетельство на товарный знак № 386501 от 03.12.2007. Патент RU 2290970 C2 от 28.03.2005. Патент RU 159809 U1 от 16.06.2015. Model sample of the hardware-software complex "Buton". Trademark certificate No. 386501 dated 03.12.2007. Patent RU 2290970 C2 dated March 28, 2005. Patent RU 159809 U1 dated 06.16.2015. (In Russ.) Скибо Ю.В., Абрамова З.И. Методы исследования программируемой клеточной гибели. Учебно-методическое пособие для магистров по курсу «Теория апоптоза». Казань: ФГАОУ ВПО КФУ, 2011, 61 с. Skibo Yu.V., Abramova Z.I. Methods for the study of programmed cell death. Educational and methodological manual for masters in the course "Theory of apoptosis". Kazan: FGAOU VPO KFU, 2011, 61 p. (In Russ.) Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии: руководство по клинической лабораторной диагностике. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013, 792 с. Karpishchenko A.I. Medical laboratory technologies: a guide to clinical laboratory diagnostics. M.: GEOTAR-Media, 2013, 792 p. (In Russ.) Свирновский А.И., Шелег С.В. и др. Методы оценки структурно-функционального состояния лимфоцитов периферической крови. Методические рекомендации. Минздрав Респ. Беларусь, 2000, рег. № 173-0012. Svirnovsky A.I., Sheleg S.V. Methods for assessing the structural and functional state of peripheral blood lymphocytes. Guidelines. Ministry of Health Rep. Belarus, 2000, reg. no. 173-0012. (In Russ.) Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Excel. Киев: Морион, 2000, 319 с. Lapach S.N., Chubenko A.V., Babich P.N. Statistical methods in biomedical research using Excel. Kiev: Morion, 2000, 319 p. (In Russ.) Гланц С.М. Медико-биологическая статистика: практика. М.: Наука, 1999, 459 с. Glantz S.M. Medico-biological statistics: practice. M.: Nauka, 1999, 459 p. (In Russ.) Graziano M.J. Induction of apoptosis in rat peripheral blood lymphocytes by the anticancer drug CI-994 (acetyldinaline). J. Biomed. Biotechnol., 2001, no. 1, pp. 52-61. Graziano M.J. Induction of apoptosis in rat peripheral blood lymphocytes by the anticancer drug CI-994 (acetyldinaline). J. Biomed. Biotechnol., 2001, no. 1, pp. 52-61. Gorman A., McCarthy J., Finucane D. et al. Morphological assessment of apoptosis. In: Techniques in apoptosis. A user’s guide. Cotter T.G. and Martin S.J. Portland Press, 1994, pp. 1-20. Gorman A., McCarthy J., Finucane D. et al. Morphological assessment of apoptosis. In: Techniques in apoptosis. A user’s guide. Cotter T.G. and Martin S.J. Portland Press, 1994, pp. 1-20. Белкин А.Д. Содержание белков-регуляторов апоптоза bcl-2 и bad в регионарных лимфатических узлах печени при воздействии магнитного поля 50 гц. Гигиена и санитария, 2015, № 1, c. 112-114. Belkin A.D. The content of proteins-regulators of apoptosis bcl-2 and bad in the regional lymph nodes of the liver under the influence of a magnetic field of 50 Hz. Hygiene and Sanitation, 2015, no. 1, pp. 112-114. (In Russ.) Тирас Х.П., Скавуляк А.Н., Асландини К.Б., Иваницкий Г.Р. Почему эффекты от воздействия слабых комбинированных магнитных полей на биосистемы не всегда воспроизводимы? ДАН, 2012, т. 443, № 6, с. 1-3. Tiras Kh.P., Skavulyak A.N., Aslandini K.B., Ivanitsky G.R. Why are the effects of weak combined magnetic fields on biosystems not always reproducible? DAN, 2012, vol. 443, no. 6, pp. 1-3. (In Russ.) Ivashkin V.T., Lapina T.L., Bondarenko O.Yu., Bueverov A.O., Osadchuk A.M., Kogan E.A. et al. Processes apoptoza I proliferation pathology gastrointestinaland live. Rossiyskiy Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii, 2002, no. 6, pp. 38-43. Ivashkin V.T., Lapina T.L., Bondarenko O.Yu., Bueverov A.O., Osadchuk A.M., Kogan E.A. et al. Processes apoptoza I proliferation pathology gastrointestinaland live. Rossiyskiy Zhurnal Gastroenterologii, Gepatologii, Koloproktologii, 2002, no. 6, pp. 38-43. Аруин Л.И. Апоптоз при патологических процессах в органах пищеварения. Клиническая медицина, 2000, т. 1, c. 5-10. Aruin L.I. Apoptosis in pathological processes in the digestive organs. Clinical medicine, 2000, vol. 1, pp. 5-10. (In Russ.) Rajendra P., Sujatha H.N., Sashidhar R.B., Subramanyam C., Devondranath D., Aradhya R.S. Viability of unstimulated lymphocytes exposed to extremely low frequency electromagnetic fields is dependent on intensity. BioDiscovery, 2012, vol. 2, p. e8925, doi: 10.7750/BioDiscovery.2012.2.2. Rajendra P., Sujatha H.N., Sashidhar R.B., Subramanyam C., Devondranath D., Aradhya R.S. Viability of unstimulated lymphocytes exposed to extremely low frequency electromagnetic fields is dependent on intensity. BioDiscovery, 2012, vol. 2, p. e8925, doi: 10.7750/BioDiscovery.2012.2.2. Плеханов Г.Б. Основные закономерности низкочастотной электромагнитобиологии. Томск: изд-во Томского ун-та, 1990, 188 c. Plekhanov G.B. Basic regularities of low-frequency electromagnetobiology. Tomsk: publishing house of Tomsk University, 1990, 188 p. (In Russ.) Рыбаков Ю.Л. Противоопухолевое и радиомодифицирующее действие слабого низкочастотного вихревого магнитного поля. Радиационная экология. Радиоэкология, 2016, т. 56, № 2, c. 177-189. Rybakov Yu.L. Antitumor and radiomodifying effect of a weak low-frequency vortex magnetic field. Radiation ecology. Radioecology, 2016, vol. 56, no. 2, pp. 177-189. (In Russ.) Коломиец И.А. Адаптивные реакции клеток крови млекопитающих на воздействие электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Дисс. канд. биол. наук, Челябинск, 2009, 23 с. Kolomiets I.A. Adaptive responses of mammalian blood cells to the impact of electromagnetic fields of the radio frequency range. Diss. cand. biol. Sciences, Chelyabinsk, 2009, 23 p. (In Russ.)