Досліджено дію електромагнітного випромінювання терагерцового діапазону на частоті 263 ГГц при щільності потужності випромінювання 0,1 - 0,5 мВт / см2, 0,01 - 0,05 мВт / см2, 0,001 - 0,005 мВт / см2 в імпульсному режимі на еритроцити крові щурів в експериментах in vitro. Проведено вивчення електрофоретичної рухливості еритроцитів (ЕФПЕ) методом мікроелектрофорезу і концентрації в них АТФ неензімотіческім методом. Показано, що при щільності потужності 0,1 0,5 мВт / см2 спостерігалося збільшення концентрації АТФ і ЕФПЕ. Зменшення щільності потужності випромінювання призводило до нівелювання виявлених ефектів.

Анотація наукової статті за медичними технологіями, автор наукової роботи - Дерюгіна А.В., Таламанова М.Н., Хламова Ю.М., Куваєва С.С., Шабалін М.А.


THE ADAPTIVE RESPONSE OF ERYTHROCYTES UNDER THE ACTION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN THE TERAHERTZ RANGE

Studied the effect of electromagnetic radiation in the terahertz frequency of 263 GHz at a power density of radiation of 0.1 0.5 mW / cm2, 0.01 0.05 mW / cm2, 0,001 0,005 mW / cm2 in pulsed mode on erythrocytes of rats in the experiments in vitro. The electrophoretic mobility of erythrocytes (EPMЕ) was investigated by microelectrophoresis and the concentration of ATP in erythrocytes was investigated by neenzimotichesky method. It is shown that at a power density of 0.1 0.5 mW / cm2 was observed increase of the concentration of ATP and EPMЕ. Reducing radiation power density resulted in a leveling of the identified effects.


Область наук:
  • Медичні технології
  • Рік видавництва діє до: 2017
    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал
    Наукова стаття на тему 'АДАПТАЦІЙНІ РЕАКЦІЇ ЕРИТРОЦИТІВ ПРИ ДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ терагерцового діапазону'

    Текст наукової роботи на тему «адаптаційні РЕАКЦІЇ ЕРИТРОЦИТІВ ПРИ ДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ терагерцового діапазону»

    ?БІОЛОГІЧНІ НАУКИ / BIOLOGY

    DOI: 10.23670 / IRJ.2017.55.004 Дерюгіна А.В.1, Таламанова М.Н.2, Хламова Ю.Н.3, Куваєва С.С.4, Шабалін М.А.5, Ошевенскій Л.В.6,

    Цвєтков А.І.7, Глявін М.Ю.8

    1ORCID: 0000-0001-8812-8559, Доктор біологічних наук, доцент, 2ORCID: 0000-0003-0512-6940, Кандидат біологічних наук, 3,4Студент, 5Ведущій інженер, 6Кандідат біологічних наук, доцент, Національний дослідницький Нижегородський державний університет ім. Н.І. Лобачевського, 7Кандідат технічних наук, 8Доктор фізико-математичних наук, доцент, Федеральний дослідний центр «Інститут прикладної фізики Російської академії наук» (ІПФ РАН) Робота виконана за підтримки гранту РФФД №15-44-02358 рповолжьеа АДАПТАЦІЙНІ РЕАКЦІЇ ЕРИТРОЦИТІВ ПРИ ДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ терагерцовий діапазону

    Анотація

    Досліджено дію електромагнітного випромінювання терагерцового діапазону на частоті 263 ГГц при щільності потужності випромінювання 0,1 - 0,5 мВт / cM2, 0,01 - 0,05 мВт / cM2, 0,001 - 0,005 мВт / cM2 в імпульсному режимі на еритроцити крові щурів в експериментах in vitro. Проведено вивчення електрофоретичної рухливості еритроцитів (ЕФПЕ) методом мікроелектрофорезу і концентрації в них АТФ неензімотіческім методом. Показано, що при щільності потужності 0,1 - 0,5 мВт / см2 спостерігалося збільшення концентрації АТФ і ЕФПЕ. Зменшення щільності потужності випромінювання призводило до нівелювання виявлених ефектів.

    Ключові слова: терагерцовий випромінювання, еритроцити.

    Deryugina A.V.1, Talamanova M.N.2, Hlamova Ju.N.3, Kuvaeva S.S.4, Shabalin M.A.5, Oshevenski L.V.6,

    Cvetkov A.I.7, Glyavin M.Yu. 8

    1ORCID: 0000-0001-8812-8559, PhD in Biology, Associate professor, 2ORCID: 0000-0003-0512-6940, PhD in Biology,

    34Student, 5Engineer, 6PhD in Biology, Associate professor, National Research Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod, 7PhD in Engineering, 8PhD in Physics and Mathematics, Associate professor,

    Federal state budgetary institution of science Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences (IAP RAS) This work was supported by grant RFBR №15-44-02358 r_povolzhe_a THE ADAPTIVE RESPONSE OF ERYTHROCYTES UNDER THE ACTION OF ELECTROMAGNETIC

    RADIATION IN THE TERAHERTZ RANGE

    Abstract

    Studied the effect of electromagnetic radiation in the terahertz frequency of 263 GHz at a power density of radiation of 0.1 - 0.5 mW / cm2, 0.01 - 0.05 mW / cm2, 0,001 - 0,005 mW / cm2 in pulsed mode on erythrocytes of rats in the experiments in vitro. The electrophoretic mobility of erythrocytes (EPME) was investigated by microelectrophoresis and the concentration of A TP in erythrocytes was investigated by neenzimotichesky method. It is shown that at a power density of 0.1 - 0.5 mW / cm2 was observed increase of the concentration of ATP and EPME. Reducing radiation power density resulted in a leveling of the identified effects.

    Keywords: terahertz radiation, erythrocytes.

    В патогенезі багатьох захворювань значущим процесом є розлад гемодинаміки, особливо явно проявляється на рівні мікроциркуляторного русла. При погіршенні мікроциркуляції тканини відчувають гіпоксію, що призводить до збільшення патологічного процесу. У сучасній клінічній практиці застосовують різні медикаментозні препарати, що володіють антигіпоксичну дію, проте їх використання не завжди ефективно. Тому на сьогоднішній день актуальним є пошук методів і засобів вплив зменшують ішемію органів і тканин, що дозволить адаптувати організм і зробить благотворний ефект на подальший перебіг захворювання. Одним з таких методів може з'явитися електромагнітне випромінювання терагерцового діапазону частот (ЕМВ ТГц). Накопичено велику кількість даних свідчать про вплив терагерцових хвиль на систему крові, і, зокрема, на мікроциркуляцію. Виявлено відновлення порушеної в'язкості крові у тварин, що знаходяться в стані гострого іммобілізаційного стресу [1, С.61], встановлена ​​нормалізація внутрішньосудинного компонента мікроциркуляції під впливом терагерцових хвиль на частотах молекулярних спектрах випромінювання і поглинання оксиду азоту 150,176 - 150,664 ГГц у щурів-самців в стані гострого та тривалого іммобілізаційного стресу [2, С.586], встановлена ​​нормалізація порушених вязкостних властивостей цільної крові, агрегаційної здатності і деформованості еритроцитів хворих не стабільною стенокардією [3, С.36]. Даний фактичний матеріал диктує необхідність дослідження механізмів дії ЕМВ ТГц на мікрореологіческіх показники крові. На мікроциркуляцію і реологію крові істотний вплив роблять еритроцити. Еритроцити, що володіють негативним поверхневим зарядом, що не агрегує між собою в судинному руслі. Зменшення негативного заряду призводить до підвищення агрегації еритроцитів, порушує плинність крові, сприяє уповільненню кровотоку в капілярах, що може стати причиною стаза крові. Поверхневий заряд клітин визначається структурою мембран і безпосередньо пов'язаний з фізико-хімічними перетвореннями, що відбуваються на клітинах.

    Метою роботи ставилося дослідження дії ЕМВ ТГц-діапазону на функціональні характеристики еритроцитів. Оскільки точкою докладання ТГц-випромінювання, можуть бути як структури мембрани, так і процеси метаболізму в роботі був проведений аналіз зміни концентрації аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ),

    характеризує інтенсивність метаболічних процесів і електрофоретичної рухливості еритроцитів (ЕФПЕ), що є функцією клітинних мембран і залежить від її структури.

    В роботі проводили дослідження дію різних режимів ЕМІ ТГц-випромінювання в експериментах in vitro. Як об'єкт дослідження використовували кров білих щурів. Опромінення крові щурів проводили дозованим по потужності випромінюванням, джерелом якого служив автоматизований мікрохвильовий комплекс на базі гіротрона з робочою частотою 263 ГГц, розроблений і виготовлений ІПФ РАН -ЗАТ НПП Гіком [4, Р.054705]. Проводили імпульсний режим генерації ТГц тривалістю 200 мс серіями по 300 імпульсів з шпаруватістю Д, таким чином, що сумарний час опромінення становила 1 хв. при щільності потоку потужності випромінювання: в першій серії 0,1 - 0,5 мВт / см, у другій серії - 0,01 0,05 мВт / см, у третій серії - 0,001 0,005 мВт / см2. При дослідженні дії кожного режиму впливу було проведено аналіз 10 проб. Контролем служили зразки, що знаходяться в тих же умовах, тільки без впливу ЕМІ. Вимірювання електрофоретичної рухливості еритроцитів (ЕФПЕ) здійснювали методом мікроелектрофорезу [5, С.1298]. Зміст АТФ в суспензії відмитих еритроцитів досліджували неензіматіческім методом, визначаючи неорганічний фосфор в гидролизатах еритроцитів [6, С.39]. Статистичну обробку отриманих даних проводили з використанням Т-критерію Стьюдента.

    Проведене дослідження показало, що дія імпульсного режиму ЕМІ ТГц при щільності потужності випромінювання 0,1 - 0,5 мВт / см2 визначило збільшення концентрації АТФ більш ніж в 2 рази в порівнянні з показниками контрольної групи. Зниження щільності потужності випромінювання (0,01 - 0,05 мВт / см2) не викликало значущих змін, тоді як зменшення щільності потужності до 0,001 - 0,005 мВт / см2 визначило зменшення АТФ до 50% від значень контролю. Дослідження ЕФПЕ, що характеризує поверхневий заряд еритроцитів, виявило наступну спрямованість зміни даного показника: при щільності потужності випромінювання 0,1 - 0,5 мВт / см2 і 0,01 - 0,05 мВт / см2 ЕФПЕ збільшувалася на 15-20% від значень контролю , при щільності потужності до 0,001 - 0,005 мВт / см2 мала тенденцію до зменшення показника. Таким чином, отримані результати свідчать про збільшення АТФ і ЕФПЕ при щільності потужності 0,1 - 0,5 мВт / см2 і зниженні досліджуваних показників при зменшенні щільності потужності ЕМІ ТГц-діапазону. Аналізуючи отримані реакції можна говорити, що АТФ служить донором фосфату для протеінкіназной реакцій, які здійснюють фосфорилювання мембранних білків. В еритроцитах виявлено наявність різних протеїнкіназ: цАМФ-залежна протеинкиназа, цАМФ-незалежна протеинкиназа, кальційзалежних протеинкиназа, протеинкиназа С. Більшість білків цитоскелету є Фосфопротеіни, контроль за якими забезпечується через зміну рівня фосфорилювання білкових компонентів. У еритроцитарної мембрані найбільшою мірою фосфорильованій молекули білків смуг 3, 4.1, 4.9, спектрина, анкирина [7. Р.235], [8, Р.1766]. Результатом збільшення рівня фосфорилювання білкових компонентів служить зменшення спорідненості між їх молекулами, що викликає перебудову молекулярної архітектоніки поверхні еритроцита. З огляду на, що білок смуги 3 є основним сіалоглікопротеіном мембрани і на 60-90% визначає негативний поверхневий заряд еритроцитів, можна вважати, що перерозподіл поверхневого негативного заряду еритроцитів пов'язано з модифікацією як інтегральних білків, так і білків цитоскелету при зміні концентрації АТФ. Крім того, варіювання внутріерітроцітарного змісту АТФ не змінює впорядкованості фосфоліпідів в мембрані, але їх рухливість максимальна при високих концентраціях АТФ [9, Р.363]. Ліпідні молекули, будучи важливими структурними і функціональними компонентами мембрани еритроцита, регулюють рухливість і активність внутрімембранних білків, що так само буде впливати на характер липидно-білкових взаємодій в мембрані еритроцита. Отже, одним з можливих молекулярних механізмів збільшення ЕФПЕ при дії терагерцових хвиль є зміна метаболізму, опосредующее зростання концентрації АТФ. У свою чергу, збільшення ЕФПЕ при дії терагерцових хвиль може зменшувати агрегаційні показники еритроцитів, що істотно покращує мікроциркуляцію крові, і, відповідно, підвищить адаптаційні можливості організму.

    Таким чином, підвищення ЕФПЕ і концентрації АТФ при дії ЕМВ ТГц діапазону щільністю потоку потужності випромінювання 0,1 - 0,5 мВт / см2 можна розглядати як механізм, що забезпечує поліпшення мікроциркуляції та гемодинаміки, що підвищують загальну неспецифічну резистентність організму.

    Список літератури / References

    1. Киричук В.Ф. Порівняльна ефективність різних режимів опромінення хвилями терагерцового діапазону на відновлення реологічних властивостей крові при стрес-реакції у білих щурів / В.Ф. Киричук, О.М. Антипова, Е.В. Андронов та ін. // Біомедична радіоелектроніка. - 2009. - № 6. - С. 55-62.

    2. Киричук В.Ф. Зміни активності глікопротеїдних рецепторів еритроцитів у білих щурів в стані стресу і їх корекція терагерцовий хвилями на частоті оксиду азоту / В.Ф. Киричук, С.В. Свистунов, Е.В. Андронов та ін. // Саратовський науково-медичний журнал. - 2011. - Т.7, №3. - С. 583-587.

    3. Киричук В.Ф. Вплив терагерцових хвиль на частоті оксиду азоту, що знаходяться в схрещених магнітному та електричному полях, на реологічні властивості крові хворих нестабільною стенокардією / В.Ф. Киричук, Е.В. Андронов, Н.В. Мамонтова і ін. // Біомедичні технології та радіоелектроніка. - 2005. - № 3. - С. 34-38.

    4. Glyavin M.Y. Experimental tests of 263 GHz gyrotron for spectroscopy applications and diagnostic of various media / Glyavin M.Y., Chirkov A.V., Denisov and others // Rev. Sci. Instr. - 2015. - V 86, № 5. - P. 054705. doi: 101063 / 1.4921322

    5. Крилов В.М. Електрофоретична рухливість і активність №, К-АТФази еритроцитів у щурів при стресі /

    B.Н. Крилов, А.В. Дерюгіна, А.І. Константинова // Росс. физиол. журнал ім. І.М. Сеченова. - 2014. - Т.100, №11. -

    C. 1297-1302.

    6. Крилов В.М. Зміст АТФ і 2,3 ДФГ в еритроцитах при консервації і впливі озону / В.Н. Крилов, А.В. Дерюгіна, І.С. Сімутіс і ін. // Біомедицина. - 2014. - №2. - С.37-43

    7. Daleke D.L. Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymmetry / D.L Daleke. // J.Lipid Research. -2003. - V.44. - P.233-242.

    8. Eder P. Phosphorylation reduces the affinity of protein 4.1 for spectrin / P Eder, C Soong, M Nao // Biochemistry. -1986. - V.25, №7. - P.1764-1770.

    9. Mosior M. The effekt of ATP on the order and the mobility of lipids in bovine erythrocyte membrane / M Mosior, A Mikotazak, J Gomutkiewicz // Biochim. et biophys. acta biomembranes. - 1990. -V.1022, №3. - P.361-364.

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Kirichuk V.F. Sravnitel'naja jeffektivnost 'razlichnyh rezhimov obluchenija volnami teragercevogo diapazona na vosstanovlenie reologicheskih svojstv krovi pri stress-reakcii u belyh krys [Comparative effectiveness of different radiation wave terahertz regime to restore the rheological properties of blood in stress-response of white rats] / V.F. Kirichuk, O.N. Antipova, E.V. Andronov and others // Biomedicinskaja radiojelektronika [Biomedical Radioelectronics]. - 2009. - № 6. -P. 55-62. [In Russian]

    2. Kirichuk V.F. Izmenenija aktivnosti glikoproteidnyh receptorov jeritrocitov u belyh krys v sostojanii stressa i ih korrekcija teragercovymi volnami na chastote oksida azota [Changes in the activity of glycoprotein receptor of red blood cells in white rats under stress and their correction terahertz waves at a frequency of nitric oxide] / VF Kirichuk, S.V. Svistunov, E.V. Andronov and others // Saratovskij nauchno-medicinskij zhurnal [Saratov Journal of Medical Scientific Research]. -2011. - V.7, №3. - P. 583-587. [In Russian]

    3. Kirichuk V.F. Vlijanie teragercovyh voln na chastote oksida azota, nahodjashhihsja v skreshhennyh magnitnom i jelektricheskom poljah, na reologicheskie svojstva krovi bol'nyh nestabil'noj stenokardiej [Influence of terahertz waves at frequency of nitric oxide, which is in crossed magnetic and electric fields on the rheological properties of blood in patients with unstable angina] / VF Kirichuk, E.V. Andronov, N.V. Mamontova and others // Biomedicinskie tehnologii i radiojelektronika [Biomedical technology and radioelectronics]. - 2005. - № 3. - P. 34-38. [In Russian]

    4. Glyavin M.Y. Experimental tests of 263 GHz gyrotron for spectroscopy applications and diagnostic of various media / Glyavin M.Y., Chirkov A.V., Denisov and others // Rev. Sci. Instr. - 2015. - V 86, № 5. - P. 054 705.

    5. Krylov V.N. Jelektroforeticheskaja podvizhnost 'i aktivnost' Na, K-ATFazy jeritrocitov u krys pri stresse [Electrophoretic mobility and activity of Na, K-ATPase in rats under stress] / V.N. Krylov, A.V. Derjugina, A.I. Konstantinova // Ross. fiziol. zhurnal im. I.M. Sechenova [Sechenov Physiology Journal]. - 2014. - V.100, №11. - P. 12971302. [in Russian]

    6. Krylov V.N. Soderzhanie ATF i 2,3 DFG v jeritrocitah pri konservacii i vozdejstvii ozona [The ATF and 2,3 DFG in erythrocytes in preservation and ozone] / V.N. Krylov, A.V. Derjugina, I.S. Simutis and others // Biomedicina [Biomedicine]. - 2014. - №2. - P.37-43. [In Russian]

    7. Daleke D.L. Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymmetry / D.L Daleke. // J.Lipid Research. -2003. - V.44. - P.233-242.

    8. Eder P. Phosphorylation reduces the affinity of protein 4.1 for spectrin / P Eder, C Soong, M Nao // Biochemistry. -1986. - V.25, №7. - P.1764-1770.

    9. Mosior M. The effekt of ATP on the order and the mobility of lipids in bovine erythrocyte membrane / M Mosior, A Mikotazak, J Gomutkiewicz // Biochim. et biophys. acta biomembranes. - 1990. -V.1022, №3. - P.361-364.

    DOI: 10.23670 / IRJ.2017.55.051 Ковальчук А.Г.1, Соколов Р.А.2, Бухаріна І.Л.3, Ведерников К.Е.4

    1,2Магістр, 3доктор біологічних наук, 4кандідат біологічних наук, ФГБОУ ВО «Удмуртська державний університет» ДО ПИТАННЯ ПРО ОРГАНІЗАЦІЮ УПРАВЛІННЯ зеленим ФОНДОМ МІСТА

    Анотація

    Озеленені території - невід'ємна частина міської інфраструктури. В даний час зелений фонд міст, включаючи Іжевськ, знаходиться в кризовому стані: великий вік насаджень, відсутність планових інвентаризацій, проблеми догляду за насадженнями і ряд інших. Найбільш гостро стоїть проблема ефективного управління зеленим фондом міста. Аналіз правової та організаційної сторін рішення проблем управління і організації зеленого фонду міста на прикладі МО "Місто Іжевськ" представлені в даній статті.

    Ключові слова: зелений фон, категорії міських насаджень, інвентаризація, таксація, стан насаджень.

    Kovalchuk A.G.1, Sokolov R.A.2, Bukharina I.L.3, Vedernikov K.E.4

    1,2Master, 3PhD in Biology, 4PhD in Biology, Udmurt State University, Russia

    ON THE QUESTION OF AN ORGANIZATION'S MANAGEMENT FUND GREEN CITY

    Abstract

    Green spaces is an integral part of the urban infrastructure. Currently, the Green City Fund, including Izhevsk, is in crisis: a great age of trees that have lost their physiological and ecological functions due to the lack ofplanning of inventories, the problem of care for plants and other factors. The most acute problem is effective management of the green fund of the city. The article presents an analysis of solutions in the field of legal and institutional green fund management on the example of the city ofIzhevsk.

    Keywords: green fund, the category of urban spaces, inventory, taxation, state forest.

    Зелені насадження є складовою частиною як міського ландшафту, так і інфраструктури міста.

    В даний час зелений фонд міст РФ перебуває в кризовому стані: домінуюча частина дерев зелених насаджень знаходяться в генеративної фази старіння. Старіння рослин безпосередньо пов'язано з


    Ключові слова: терагерцовий ВИПРОМІНЮВАННЯ / TERAHERTZ RADIATION / ЕРИТРОЦИТИ / ERYTHROCYTES

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити