ОСОБЕННОСТИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЕЦИМЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА АКТИВНОСТЬ ПИРУВАТКИНАЗЫ МОЗГА КРЫС В ОНТОГЕНЕЗЕ
PDF

Ключевые слова

крыса
онтогенез
электромагнитное излучение
мозг
пируваткиназа

Аннотация

Изучено влияние дециметровых микроволн (ЭМИ) на активность одного из ферментов энергообеспечения пируваткиназы (ПК) в структурах мозга 3-, 6- и 24-месячных белых нелинейных крыс. Опытные крысы в течение 10 дней ежедневно по 20 мин подвергались воздействию 10 мкВт/см² и 30 мкВт/см² ЭМИ. Установлено, что активность ПК в корковых и подкорковых структурах головного мозга, различающихся по снабжению кислородом, морфофункциональным и филогенетическим особенностям, по-разному реагирует на воздействие ЭМИ: при 10 мкВт/см² вызывает повышение, а при 30 мкВт/см² – снижение ПК-активности в тканях структур головного мозга. В митохондриальной субклеточной фракции структур мозга при 10 мкВт/см² облучении активность фермента ниже, чем при 30 мкВт/см². В цитозольной субклеточной фракции структур головного мозга не было выявлено существенных различий в активности ПК в зависимости от степени интенсивности излучения, тогда как эти показатели, взятые отдельно, достоверно различались по сравнению с контролем (p < 0.01; < 0.001). Имеются несколько предположений относительно объяснения полученных результатов. Наблюдаемое повышение ПК-активности в изучаемых структурах головного мозга - это процесс метаболической адаптации, направленный на защиту структурной целостности и функциональных компонентов нервных клеток от вредных воздействий излучения. И, наоборот, нехватка энергии, обусловленная падением активности ПК, в свою очередь, вызывает различные вторичные негативные метаболические изменения и окисление свободных радикалов в клетках. Данные показали, что при 10 мкВт/см² и 30 мкВт/см² ЭМИ у крыс эндогенные сигналы направляются от корковых структур к подкорковым, но при этом активность ПК не восстанавливается до контрольных показателей. Предполагается, что под воздействием ЭМИ мозжечок, орбитальная и сенсомоторная кора являются донорами, а лимбическая кора и гипоталамус - акцепторами в системе сигнальной трансдукции.

https://doi.org/10.31857/S0044452921020066
PDF

Литература

Lipskaya T.Y., Voinova V.V. Mitochondrial nucleoside diphosphate kinase: mode of interaction with the outer mitochondrial membrane and proportion of catalytic activity functionally coupled to oxidative phosphorylation. Biochemistry (Moscow). 73(3): 321-331.2008. https://doi.org/10.1134/S0006297908030139

Eser O., Songur A., Aktas C., Karavelioglu E., Caglar V., Aylak F., Ozguner F., Kanter M. The effect of electromagnetic radiation on the rat brain: an experimental study. Turk Neurosurg. 23(6):707-715. 2013. https://doi.org/10.5137/1019-5149.JTN.7088-12.2.

Григорьев Ю.Г. Мобильный телефон и неблагоприятное влияние на головной мозг пользователя - оценки риска. Рад. Биол. Радиоэкол. 54 (2): 215-216. 2014. [GrigorevYu.G. Mobil'nyj telefon i neblagopriyatnoe vliyanie na golovnoj mozg pol'zovatelya - ocenki riska. Rad. Biol. Radioekol. 54 (2): 215-216. 2014. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0869803114020052

Krause C.M., Sillanmäki L., Koivisto M. Effects of electromagnetic fields emitted by cellular phones on the electroencephalogram during a visual working memory task. Int. J.Radiat.Biol. 76(12):1659-1667. 2000. https://doi.org/10.1080/09553000050201154

Sit’ko S.P. Life as the fourth level of the quantum organization of nature.// Energy and Information Transferin Biological Systems. 293-307. 2003. https://doi.org/10.1142/9789812705181_0014

Хиразова Е.Э., Байжуманов А.А., Трофимова Л.К., Деев Л.И., Маслова М.В., Соколова Н.А., Кудряшова Н.Ю. Влияние электромагнитного излучения GSM-диапазона на некоторые физиологические и биохимические характеристики крыс. Бюлл. эксперим. биол. мед. 153(6): 816-819. 2012. [Hirazova E.E., Bayzhumanov A.A., Trofimova L.K. Maslova M.V., Sokolova N.A., Kudryashova N.YU. Vliyanie elektromagnitnogo izlucheniya GSM-diapazona na nekotoryie fiziologicheskie i biohimicheskie harakteristiki kryis. Byull. eksperim. biol. med. 153(6):816-819. 2012. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1007 / s10517-012-1833-2

Яшин А.И. Резонансные эффекты во взаимодействии электромагнитных полей с биосистемами. ч. I. Виды резонансов и их физико-биологические модели. J. Newmed. Technol. 2: 127-143. 2018. [Yashin A.I. Rezonansnyie effektyi vo vzaimodeystvii elektromagnitnyih poley s biosistemami. ch. I. Vidyirezonansov i ih fiziko-biologicheskie modeli. J. New med. Technol. 2: 127-143. 2018. (In Russ.)]. https://doi.org/10.24411/2075-4094-2018-16005.

Zosangzuali M.Z., Lalramdinpuii M., Ganesh C. J. Impact of radiofrequency radiation on DNA damage and antioxidants in peripheral blood lymphocytes of humans residing in the vicinity of mobile phone base stations. Elektromagn. Biol. and Med. 36(3): 295-305. 2017. https://doi.org/10.1080/15368378.2017.1350584

Radon K., Parera D., Rose D.-M., Jung D., Vollrath L. No effects of pulsed radio frequency electromagnetic fields on melatonin, cortisol and selected markers of the immune system in man. Bioelectromagnetics. 22(4):280-287. 2001. https://doi.org/10.1002/bem.51

Samoilov M. O., Rybnikova E. A. Molecular-Cellular and Hormonal Mechanisms of Induced Tolerance of the Brain to Extreme Environmental Factors. Neuroscience and Behavioral Physiology. 43(7) : 827–837. 2013. https://doi.org/10.1007/s11055-013-9813-1.

Рашидова А.М. Динамика активности ферментов энергообеспечения головного мозга крыс на фоне воздействия стресс-факторов. Ж. Українська товариства генетик тот селекціонер - Вісник Українськое товариство генетик і селекціонер. 17(1):16-32.2019. [Rashidova A.M. Dinamika aktivnosti fermentov energoobespecheniya golovnogo mozga krys na fone vozdejstviya stress-faktorov. ZH. Ukraїns'ka tovaristva genetik tot selekcіoner - Vіsnik Ukraїns'koe tovaristvo genetik і selekcіoner. 17(1):16-32.2019. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.17.1.1197

Rashidova A.M. Effect of pre-/ postnatal hypoxia on pyruvate kinase in rat brain. Int. J. Sec. Metabolite. 5(3): 224-232. 2018. https://doi.org/10.21448/ijsm.450963

Khazipov R., Zaynutdinova D., Ogievetsky E., Valeeva G., Mitrukhina O., Manent J-B., Represa A. Atlas of the Postnatal Rat Brain in Stereotaxic Coordinates Front Neuroanat. 9: 161. 2015. https://doi.org/10.3389/fnana.2015.00161

Chinopoulos C., Zhang S.F., Thomas B., Ten V., Starkov A.A. Isolation and functional assessment of mitochondria from small amounts of mouse brain tissue. Meth. Mol. Biol. 793:311-324. 2011. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-328-8_20

Rashidova A.M.,Babazadeh S.N.,Mamedkhanova V.V., Abiyeva E.Sh. Dynamics in the enzymes activity in brain of rat exposed to hypoxia. Biotechnologia Acta. 12(4):42-49.2019. https://doi.org/10.15407/biotech12.04.043

Kruger N.J. Bradford method for protein quantitation.The protein Protокols Handbook, (2-nd ed. Ed. be J.M.Walker, Humana press Inc.). Totowa N.J. 15-21. 2002. https://www.springer.com/gb/book/9781588298805

Semenza G.L. Hypoxia-inducible factors in physiology and medicine. Cell. 148(3):399-408. 2012. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.021.

Reisz J.A., Bansal N., Qian J., Zhao W., Furdui C.M. Effects of Ionizing Radiation on Biological Molecules—Mechanisms of Damage and Emerging Methods of Detection. Antioxid Redox Signal. 21(2): 260–292. 2014. https://doi.org/10.1089/ars.2013.5489

Рашидова А.М., Гашимова У.Ф. Особенности динамики активности пируваткиназы в цитозоле структур мозга облученных молодых и взрослых крыс. Сб. трудов Междунар. Конф. «Радиоэкология-2017». Киев. 210-213. 2017. [Rashidova A.M., Gashimova U.F. Osobennosti dinamiki aktivnosti piruvatkinazyi v tsitozole struktur mozga obluchennyih molodyih i vzroslyih kryis. Sb. Tr. Mezhd. Konf. «Radioekologiya-2017». Kiev. 210-213. 2017. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.17.1.1197

Rashidova A.M., Hashimova U.F., Gadimova Z.M. Study of energy metabolism enzymes and state of cardiovascular system in elderly and senile age patients. J. Adv. Gerontol. 10(1):86-93.2020. https://doi.org/10.1134/s2079057020010130

Titorenko V.I. Molecular and Cellular Mechanisms of Aging and Age-related Disorders. Int. J. Mol. Sci. 19(7): 2049. 2018. https://doi.org/10.3390/ijms19072049

Anisimov V.N., Khavinson V.Kh. Peptide bioregulation of aging: Results and prospects. Biogerontology. 11(2):139-49.2009. https://doi.org/10.1007/s10522-009-9249-8

Malavolta M., Caraceni D., Olivieri F., Antonicelli К. New challenges of geriatric cardiology: from clinical top reclinical research. Geriat. Cardiol. 14(4): 223-232. 2017. https://doi.org/10.11909/j.issn.1671-5411.2017.04.005.

Dabbous H.K., Mohamed Y.A.E., El-Folly R.F., El-Talkawy M.D., Seddik H.E., Johar D., Sarhan M.A. Evaluation of Fecal M2PK as a Diagnostic Marker in Colorectal Cancer. J Gastrointest Cancer. 50(3):442-450.2019. https://doi.org/10.1007/s12029-018-0088-1.

Huang J.X., Zhou Y., Wang C.H., Yuan W.W., Zhang Zd., Zhang X.F. Tumor M2-pyruvate kinase in stool as a biomarker for diagnosis of colorectal cancer: A meta-analysis. J. Can. Res. Ther. 10 (Suppl S3):225-228. 2014. https://doi.org/10.4103/0973-1482.145886

Lukyanova L.D. Mitochondria Signaling in Adaptation to Hypoxia. International Journal of Physiology and Pathophysiology. 5(4):363-381.2014. https://doi.org/10.1615/IntJPhysPathophys.v5.i4.90

Pellerin L., Magistretti P.J. How to balance the brain energy budget while spending glucose differently. J. Physiology. 546(2): 325. 2003. https://doi.org/10.1113/jphysiol.2002.035105

Рашидова А.М., Гашимова У.Ф. Возраст-зависимая активность лактатдегидрогеназы в структурах головного мозга крыс в постнатальном онтогенезе, гипоксированных в плодный период. Ж.Эвол.биохим. и физиол. 55(3): 172-178. 2019. [Rashidova A.M., Hashimova U.F. Vozrast-zavisimaya aktivnost laktatdegidrogenazyi v strukturah golovnogo mozga kryis v postnatalnom ontogeneze, gipoksirovannyih v plodnyiy period. J.Evol.Biochem. Physiol. 55(3): 172-178. 2019. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0044452919030124

Harman D. Free Radical Theory of Aging: An Update Increasing the Functional Life Span. ANNALS of the NY Academy of Sciences, 10-21. 2006. https://doi.org/10.1196/annals.1354.003

Tapio S, Jacob V. Radioadaptive response revisited. Radiat Environ Biophys. 46(1):1-12. 2007. https://doi.org/10.1007/s00411-006-0078-8.

Martinovich G.G., Martinovich I.V., Cherenkevich S.N, Sauer H. Redox buffer capacity of the cell: theoretical and experimental approach. Cell Biochem Biophys. 58(2):75-83. 2010. https://doi.org/ 10.1007/s12013-010-9090-3.