WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

«-Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем» ВЛИЯНИЕ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и

клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия

слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации

биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

ВЛИЯНИЕ КАТОЛИТА НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И УКОРЕНЕНИЕ РАСТЕНИЙ

Александрова Э.А., Александров Б.Л., Александров А.Ж .

Кубанский госагроуниверситет им. И.Т. Трубилина, РФ, 3500044, Калинина 13, alex2e@yandex.ru Биохимические процессы роста и развития растений происходят в любой период их вегетации. При этом требуется рациональное и сбалансированное использование питательными макро- и микроэлементами в водных растворах с определёнными значениями концентраций и рН. Цель работы – рассмотрение нового способа стимуляции регенерационных процессов растительных систем с применением электрохимически активированной воды – католита (ЭХАВ-К) на примере черенков винограда и формирования более развитой их корневой системы. Стимулирующее воздействие осуществлялось тем, что черенки винограда сорта «Августин»

замачивались в смеси электрохимически активированной воды (ЭХАВ-К) [1] с исходной водопроводной водой (ВВ) в соотношении 1:5 .

ЭХАВ-К имел рН 9 и ОВП = – 450 мВ. В данной работе показано, что замачивание черенков винограда в смеси католита с обычной водой существенно повышает в них активность процессов корнеобразования. Черенки, замоченные в растворе корневина, укоренились на 92,5% (на 25% лучше контроля), а в растворе ЭХАВ-К с водопроводной водой (соотношение 1:5) на 100 %. Общее увеличение количества образовавшихся на саженцах корней было больше, чем при использовании обычной воды или чистого католита, что в конечном итоге увеличивает выход и качество саженцев. Использование ЭХАВ-К перспективно для укоренения черенков винограда и имеет преимущество перед другими стимуляторами корнеобразования: экологическая чистота, доступность, дешевизна наличных антисептических свойств .

Положительный эффект предлагаемого способа можно объяснить следующими биохимическими явлениями .

Водный раствор ЭХАВ-К (рН 9,0 и ОВП = –50 мВ) имеет оптимальную рН среды для проявления активности ферментов, участвующих в превращении запасных веществ (крахмала, белков, липидов) в растительной клетке, а также в циклах дыхания. При этом ЭХАВ-К обладает электронодонорной способностью и потому усилением окислительно-восстановительных процессов обмена веществ, дыхания клеток и энергетической эффективности процесса в целом в растительной системе. Учитывая, что величина электрического потенциала протопласта по отношению к наружной поверхностиего составляет от –50 до –200 мВ, католитсодержащая вода с отрицательными значениями ОВП является для функционирования растительных клеток не только легко усвояемой, но и более энергетически эффективной по сравнению с водопроводной питьевой, имеющей величину ОВП более + 200 мВ. ЭХАВ-К, контактируя с клеточной мембраной, порождает протондвижущую силу (ПДС), направленную из клетки наружу. Особенностью ЭХАВ-К является окислительновосстановительная реакция в прикатодном пространстве 2Н2О + 2 е– = Н2 + 2ОН–, промежуточной стадией которой является разряд и рекомбинация протонов (Н+ + е– = Н•; Н• + Н• = Н2), образующихся в результате частичной диссоциации Н2О, обладающих избытком фотонной энергии и способных излучать фотоны рентгеновского и мягкого гамма-спектра [2] .





Данное излучение вызывает радиолиз воды, сопровождающийся ионизацией (отрывом е–) и возбуждением молекул, что приводит к образованию свободных атомов и радикалов (Н, НО•, О•), а также различных продуктов их взаимодействия: Н2О2, НО2•, О22–, е–aq, НО2–, обеспечивающих ему свойства биоростостимулятора. Распад ОН– = е–aq + НО• позволяет считать гидроксид-ионы ОН–, обеспечивающие щелочную среду в католите, носителями и донорами электронов. Ионы ОН– отдают свои электроны другим молекулам – акцепторам электроно-транспортной цепи (ЭТЦ) компонентов и превращаются в свободные радикалы HO•. Радикалы HO• взаимодействуют друг с другом, в результате чего образуется вода и молекулярный кислород в соответствии с уравнением: 4 HO• 2 Н2О + О2. Реакции с участием ионов ОН–, происходящие в ЭХАВ-К, оказывают стимулирующее воздействие на белковый и углеводный синтез, а также улучшают окислительно-восстановительные процессы обмена веществ. Выявленная биологическая активность ЭХАВ-К позволяет рассматривать его как биоростостимулятор с электронодонорной способностью .

THE INFLUENCE OF CATHOLITE ON BIOCHEMICAL PROCESSES AND ROOTING OF PLANTS

Alexandrova E.A., Alexandrov B.L., Alexandrov A.G .

Kuban State Agrarian University University of I.T. Trubilina, 350044 Krasnodar, 13 Kalinin str, alex2e@yandex.ru Литература Патент № 2625591 РФ. Способ укоренения черенков винограда / Александрова Э..А., Радчевский П. П., 1 .

Александров Б.Л., Родченко М. Б., Александров А.Ж.; опубл. 17.07.2017, Бюл. № 20 .

Александров Б.Л., Родченко М. Б., Александров А.Б. Родь фотонов в физических и химических 2 .

явлениях. – Краснодар, Печатный двор Кубани, 2002 г, 543 с .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛЕТОК КРОВИ ПРИ СВЕТОКИСЛОРОДНОМ И

ФОТОДИНАМИЧЕСКОМ ЭФФЕКТАХ

Алексеев Ю.В., Бархина Т.Г.1, Давыдов Е.В.2, Миславский О.В.3, Гущин М.Ю. 3, Иванов А.В.4 ФГБУ «ГНЦ лазерной медицины ФМБА России», г.Москва, e-mail: ural377@mail.ru ФГБНУ «НИИ морфологии человека», г. Москва, barkhinat@mail.ru Ветеринарная клиника «Велес-Текстильщики», г. Москва, dr.davydov@yandex.ru

–  –  –

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н.Блохина» Минздрава России, г.Москва, ivavi@yandex.ru В основе фотодинамического и светокислородного эффектов в биосистемах лежит генерация молекулярного синглетного кислорода [1] .

Оба эффекта могут вызывать сходные воздействия на биологические объекты, проявляющиеся как в явлениях биостимуляции, так и в повреждении биоструктур [2,3]. Различия в их проявлении связаны прежде всего с локализацией генерируемого синглетного кислорода в микроструктуре биологических объектов. Цель исследования. Изучение клеток крови с помощью трансмиссионной (ТЭМ) и сканирующей (СЭМ) электронной микроскопии при воздействии светокислородного и фотодинамического эффектов. Материалы и методы. Эпиквоты лимфо-лейкомассы и эритроцитов донорской крови облучали в основной полосе поглощения кислорода лазером -1264 нм (0,25 Вт/см2) с экспозиционными дозами 15- 90 Дж/см2. Вторую серию образцов с хлорином Е6 (0,3 мкг/мл) облучали в полосе Сорэ лазером - 405 нм (0,3 Вт/см2) с экспозиционными дозами 15-90 Дж/см2. Для ТЭМ ультратонкие срезы с лейкоцитами готовили на ультратоме LKB (Швеция) и просматривали в ТЭМ Libra 120 фирмы Karl Zeiss. Образцы эритроцитов просматривали на СЭМ JEOL JSM – 6380 при ускоряющем напряжении 20 кВ. Результаты. При светокислородном лазерном воздействии -1264 нм (ТЭМ): в моноцитах и лимфоцитах частичная отслойка плазмалеммы или ее отстраненность от основной цитоплазмы. В гранулоцитах: участки цитоплазмы, лишенные органелл, что свидетельствует о воздействии именно на перераспределение ядер и остальных компонентов цитоплазмы гранулоцитов. При фотодинамическом воздействии с облучением -405 нм (ТЭМ): в гранулоцитах везикуляция цитоплазмы, а в агранулоцитах – клетки имеют больший объем, что свидетельствует о повреждении клеточной мембраны и начале осмотического набухания. Изменения носят дозозависимый характер. При облучении лазером -1264 нм эритроцитов (СЭМ): множественные выпячивания мембран и частое соединение эритроцитов между собой с помощью этих выпячиваний (перетекание внутримембранного содержимого или текучесть мембран). При облучении эритроцитов лазером -405 нм: небольшой процент патологических форм и мелкие выпячивания мембраны, изменения также носят дозозависимый характер .

Выводы. Полученные предварительные данные свидетельствуют о том, что светокислородный и фотодинамический эффекты оказывают специфическое воздействие на клетки крови, что является предпосылкой для определения эффективности использования каждого метода в клинической практике .

–  –  –

Study of blood cells with the help of transmission (TEM) and scanning (SEM) electron microscopy under the influence of light-oxygen and photodynamic effects. Preliminary data suggest that the light-oxygen and photodynamic effects have a specific effect on blood cells, which is a prerequisite for determining the effectiveness of using each method in clinical practice .

Литература

1. S. D. Zakharov, A. V. Ivanov Light–Oxygen Effect as a Physical Mechanism for Activation of Biosystems by QuasiMonochromatic Light (A Review) // Biophysics, 2005, Vol. 50, Suppl. 1, pp. S64–S85 .

2. S D Zakharov, AV Ivanov Light-oxygen effect in cells and its potential applications in tumour therapy // Quantum Electronics 1999, vol/29 (12), pp. 1031 - 1053 .

3. Алексеев Ю.В., Захаров С.Д., Иванов А.В. Фотодинамический и светокислородный эффекты: общность и различия// Лазерная медицина. 2012, т.16, вып. 4, с.40-46 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ДЕЙСТВИЕ СВЕРХНИЗКИХ КОНЦЕНТРАЦИЙ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА БИОСИСТЕМЫ Алексеева О.М., Кременцова А.В., Кривандин А.В., Голощапов А.Н. Ким Ю.А.1 Институт Биохимической физики РАН им. Н.М. Эмануэля. Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина д. 4, (495)939-74-09, факс (499)137-41-01, olgavek@yandex.ru Институт биофизики клетки РАН, Пущино Московской обл.; yuk01@rambler.ru Исследование посвящено изучению воздействия малых и сверхмалых концентраций биологически активных веществ на биообъекты. Биологически активные вещества – регулятор роста – мелафен, и производные синтетического антиоксиданта фенозана в зависимости от применяемой концентрации изменяли структуру модельных экспериментальных объектов – фосфолипидных мультиламмелярных липосом, сформированных из синтетического фосфолипида димиристоилфосфатидилхолина по методу [1]. При концентрации от 10- 16 М до 10-4 М полимодально изменялись термодинамические свойства фосфолипидов, организованных в бислое в микродомены. Таким образом, было показано, что микродоменная структура синтетических липосомальных бислоев изменяется при воздействии мелафена. Однако на следующей ступени организации бислойных мембран при формировании мультиламмелярных липосом из природных фосфолипидов – яичного лецитина, мелафен. при концентрации от 10-21 М до 10-4 М уже не оказывал влияния на толщины бислойных мембран в мультиламмелярных липосомах и на упорядоченность упаковки отдельных липосом в мультиламеллярной структуре [2] .

При исследовании влияния мелафена и производных фенозана на следующем организационном уровне экспериментальных объектов – на целых эритроцитах, изолированных из крови, было показано, что микровязкость полимодально изменяется в зависимости от концентрации применяемого БАВ [3]. Это находит отражение и в изменении морфологии изолированных эритроцитов зависимости от концентрации мелафена, калиевой соли фенозана и гидрофобизованного производного фенозана - ИХФАНа-С-10, [4] .

Однако, учитывая, что на предыдущих объектах сложно было показать, как кроме структурных изменений БАВ в широком диапазоне концентраций влияют на функциональные активности [3], были проведены исследования действия БАВ на трансформированных клетках – изолированных из брюшной полости мышей клетках асцитной карциномы Эрлиха (АКЭ) и на изолированных из крови крыс лимфоцитах и тромбоцитах .

Было показано угнетение проведение кальциевой сигнализации в присутствии малых концентраций мелафена и небольшая стимуляция при применении сверх малых концентраций на клетках АКЭ. На тимоцитах было показано бимодальное изменение кальциевой сигнализации в широком диапазоне концентраций мелафена. На лимфоцитах происходило изменение лаг фазы перед ответом клеток на стимуляцию пурино рецепторов .

Показано широком диапазоне концентраций различное действие мелафена на пуринорецепторы:

метаботропные и каналообразующие в клетках АКЭ и в тромбоцитах .

ACTIONS OF BIOLOGICAL ACTIVE SUBSTANCES TO BIOSYSTEMS

Alekseeva, O.M., Krementsova, A.V., Krivandin, A.V. Golochshapov A N., Kim Yu.A. 1 Emanuel Institute of Biochemical Physics of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia olgavek@yandex.ru Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Moscow region, Russia-yuk01@rambler.ru This work deals with the actions of biological active substances (BAS) to the cellular and model bio-objects of animal origin. The BAS are melafen – plant growth regulator, fenozan and its derivatives – antioxidants with different molecular structures, by these derivatives have variable properties when influence to membrane and cellular experimental objects. The objects are multilammelar liposomes, formed from synthetic or natural phospholipids, erythrocytes, cells of Erlich ascetic carcinoma and lymphocytes ant thymocytes. We obtained data, which suggest that BAS influenced to structure of synthetic liposomes, but not to natural. To the structure and functions of cells BAS acted too .

Литература

1. Тараховский Ю.С., Кузнецова С.М., Васильева Н.А., Егорочкин М.А., Ким Ю.А. Взаимодействие таксифолина (дигидрокверцитина) с мультиламеллярными липосомами из димиристоилфосфатидилхолина // Биофизика. 2008. Т. 53. № 1. С. 78-84 .

2. Алексеева О.М., Кривандин А.В., Шаталова О.В., Рыков В.А., Фаттахов С.Г., Бурлакова Е.Б., Коновалов А.И .

Исследование взаимодействия мелафена с фосфолипидными мембранами. // Доклады академии наук. 2009. Т .

427. № 6. С. 837-839 .

3. Векшина О.М. (Алексеева), Фаткуллина Л.Д., Ким Ю.А., Бурлакова Е.Б.. «Изменения структуры и функций мембран эритроцитов и клеток асцитной карциномы Эрлиха при действии гибридного антиоксиданта нового поколения ИХФАН-10» // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. № 4. С. 402-406 .

4. Бинюков В. И., Алексеева О. М., Миль Е. М., Албантова А.А., Фаттахов С. Г., Голощапов А. Н., Бурлакова Е .

Б., Коновалов А. И. Изучение влияния фенозана, ИХФАН-10 и мелафена на эритроциты in vivo методом АСМ. // Доклады академии наук 2011. Т. 441. № 1. С.114-117 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА Бабенкова И.В., Буравлев Е.А.1, Теселкин Ю.О .

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, 117997, Россия, Москва, ул. Островитянова, д. 1, E-mail: babenkova.iv@mail.ru Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский университет), 119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, E-mail: evgenii.sci@gmail.com Разработка новых лекарственных препаратовна основе природных соединений из семейства флавоноидов является актуальной задачей. К числу перспективных биофлавоноидов относится дигидрокверцетин (ДГК). В России ДГК применяется в комплексном лечении различных заболеваний, тогда как в других странах только обсуждается возможность его использования в качестве лекарственного средства. Показано, что ДГК обладает капилляропротекторной и противоотечной активностью, оказывает гепатопротекторное, радиопротекторное, противоопухолевое, гиполипидемическое действие. Полагают, что в основе многих биологических эффектов этого флавоноида лежат его антиоксидантные свойства. Однако механизмы антиоксидантного действия ДГК еще далеки от полного понимания .

Цель работы исследовать антиоксидантную активность (АОА) ДГК в хемилюминесцентных модельных системах, генерирующих различные радикалы-инициаторы. АОА ДГК определяли по торможению Fe(II)зависимой пероксидации фосфолипидных липосом (система 1); по ингибированию окисления люминола, индуцированного 2,2’-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлоридом (система 2) или индуцированного полиморфно-ядерными лейкоцитами (ПЯЛ), активированными опсонизированным зимозаном (система 3) .

ДГК дозозависимым образом увеличивал латентный период хемилюминесценции (ХЛ) в системе 1 (в концентрациях 0,1–2,5 мкМ) и системе 2(в концентрациях 0,05–0,15 мкМ). Возникновение латентного периода обусловлено перехватом антиоксидантом радикалов-инициаторов окисления молекул субстрата. Как только весь антиоксидант инактивируется, латентный период заканчивается и процесс окисления продолжается. В системе 1, где радикалами-инициаторами были пероксидные радикалы липидов, антиоксидантный эффект ДГК не отличался от эффекта водорастворимого антиоксиданта тролокса и был меньше, чем у липофильного антиоксиданта бутилгидрокситолуола (в 5 раз). В системе 2, где генерировались водорастворимые пероксидные радикалы, АОА ДГК была в 6 раз больше, чем у тролокса. В системе 3 ДГК снижал интенсивность люминолзависимой ХЛ ПЯЛ в концентрациях 5–125 мкМ (количество клеток – 1,5105/мл). Наблюдаемый эффектможет быть обусловлен, во-первых, способностью ДГК перехватывать активные формы кислорода (АФК), продуцируемые активированными клетками, во-вторых, способностью модифицировать активность ферментов ПЯЛ (НАДФН-оксидазы, миелопероксидазы), участвующих в продукции АФК .

Последний механизм требует времени для встраивания ДГК в клеточную мембрану и последующего проникновения внутрь клеток. Поскольку увеличение времени предварительной инкубации (до введения стимула) ПЯЛ и ДГК (42 мкМ) с 3 до 15 мин вызывало увеличение ингибирования интенсивности ХЛ с 50 до 65%, этот механизм представляется правдоподобным. Вместе с тем нами не обнаружено супероксид перехватывающей активности у этого флавоноида даже при концентрации 104 М в системе ксантиноксидаза-ксантин-нитросинийтетразолий .

Таким образом, комплексный хемилюминесцентный анализ позволил оценить АОА ДГК и раскрыть некоторые особенности механизма его антиоксидантного действия .

СHEMILUMINESCENCE ANALYSISOF DIHYDROQUERCETIN ANTIOXIDANT PROPERTIES

–  –  –

The development of new drugs based on natural compounds from the flavonoid family is an actual goal .

Dihydroquercetin is one of the promising bioflavonoids. However, the antioxidant mechanisms of dihydroquercetin are still far from full understanding .

Three chemiluminescence model systems were used to study antioxidant activity of dihydroquercetin: by decreasing of Fe(II)-depended peroxide oxidation of liposome lipids (system 1), by inhibition of luminol oxidation induced by 2,2-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride (system 2) or by opsonized zymosan-stimulated polymorphonuclear leukocytes (system 3). Dihydroquercetin increased the chemiluminescence latent period in system 1 (concentration 0.12.5 M) and system 2 (concentration 0.050.15 M). In system 1, the antioxidant effect of dihydroquercetin did not differ from the water-soluble trolox. In system 2, where water-soluble peroxide radicals were generated, the antioxidant activity of dihydroquercetinwas 6 times greater than that of the trolox. In system 3, dihydroquercetin reduced the intensity of luminol-dependent chemiluminescence of polymorphonuclear leukocytes at concentrations of 5125 M (cell count–1.5105/ml) .

Thus, complex chemiluminescence analysis allowed to evaluate antioxidant activity of dihydroquercetin and to reveal some features of its antioxidant mechanism .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------МЕХАНИЗМЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

НА ФОСФОЛИПИДНЫЙ БИСЛОЙ

Бадалян Г.Г., Минасбекян Л.А.1 Ереванский гос.университет, факультет физики, кафедра общей физики, 1.факультет биологии, каф.биофизики .

Армения, 0025, Ереван, ул.А.Манукяна,1, E-mail: hbadal@ysu.am; minlia@ysu.am Методом компьютерного моделирования и дифракции рентгеновских лучей одновременно под большими и малыми углами исследованы возможные механизмы влияния слабых электромагнитных излучений .

Установлены три механизма воздействия ЭМИ на модельные мембраны, полученные в водной среде разных концентраций амфифильного вещества. В данной работе в качестве фосфолипидного бислоя была использована система фосфатидилхолин (лецитин) –вода. (рис.1) .

Рис.1 Изображение комплекса фосфатидилхолин-вода (1:1), полученная посредством оптического поляризационного микроскопа (увеличение 800x) (а) и гистограмма фотомикрометрии (b) .

В результате исследований получено, что прямой мишенью воздействия слабых ЭМИ являются дипольные фрагменты фосфолипидных молекул. Под влиянием электрической составляющей электромагнитного поля дипольные головки вращаются вокруг определенной оси по орбите, что индуцирует магнитный момент, который подчиняется влиянию уже магнитной составляющей электромагнитного поля. В результате влияния обеих составляющих дипольный фрагмент фосфолипидной молекулы меняет угол относительно поверхности бислоя [1], в результате чего изменяется сила электростатических взаимодействий, что приводит к нарушению баланса между электростатическими и ван-дер-ваальсовыми силами. Вследствие нарушения этого баланса изменяется структура бислоя и ее биофизические свойства [2] .

Вторым возможным механизмом воздействия слабых электромагнитных волн на фосфолипидный бислой, происходит посредством образования переоксидов и других радикалов, которые в результате приводят к перекисному окислению углеводородной гидрофобной составляющей фосфолипидной молекулы [3]. В результате изменяются ван-дер-ваальсовые силы притяжения, и нарушается баланс между электростатическими и ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями. Такие изменения могут приводить к изменению структуры мембраны и ее проницаемости [4]. Радикалы, образующиеся при перекисном окислении, фиксировались методом регистрации хемилюминесценции [5] .

Третьим предлагаемым механизмом влияния слабых ЭМИ осуществляется посредством примембранной воды, которая структурируется на границе раздела двух фаз жидкость-твердое тело, имеющей пентагональную структуру, внутри которой распределены противоионы. Этот механизм имеет вторичную природу воздействий .

Приоритетность механизма зависит от частоты и интенсивности ЭМИ. Имеется оптимальная частота ЭМИ для данной фосфолипидной молекулы. Эти три механизма действуют комбинированно или по отдельности, в зависимости от параметров и профиля электромагнитной волны .

THE MECHANISMS OF WEAK ELECTRMAGNETIC IRRADIATION EFFECTS ON PHOSPHOLIPIDS BILAYER

Badalyan H.G., Minasbekyan1 L.A .

Yerevan State University, Dep. of Physics and Dep. of Biophysics1, Armenia, E-mail: hbadal@ysu.am; minlia@ysu.am Have been suggested and discussed three mechanisms of affects by weak electromagnetic waves on biological systems. Study performs on the model of phospholipid membrane with using phosphatidylcholin .

Литература

1. Badalian GG, Shahinian AA // Biophysica, 1988, 33(1):92-96 .

2. Andreas Blicher Electrical aspects of lipid membranes// PhD Thesis-Niels Bohr. Institute, Denmark, 2011 Zaqaryan A.E., Badalyan H.G. Chemiluminescence of Rats’ Whole Blood after X-ray and -irradiation// 3 .

Armenian Journal of Physics, 2016, V. 9, issue 1, P. 76-79

4. Minasbekyan L, Badalyan H, Vardevanyan P Correllation between aquoes pore permeability and surface charge of wheat seedlings nuclei. In: Tsakanov V, Wiedemann H (eds) Brilliant Light in Life and Material Sciences. NATO Security through Science Series. Springer, 2007, Dordrecht, pp 205-211 .

Бадалян Г.Г., Григорян Г.Л. О роли водного нанослоя в реакции паров пероксида водорода с 5 .

кристаллическим ZnO// Химическая физика 2006, том 25, N 5, с.17-20 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ОСОБЕННОСТИ РОСТА РЫБ В КАВИТАЦИОННО-ОБРАБОТАННОЙ ВОДЕ

–  –  –

Уральский государственный аграрный университет, Россия, г. Екатеринбург Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин»УрО РАН, Россия,

–  –  –

Кавитация – это процесс нарушения однородности водного слоя с образованием и схлопыванием парогазовых пузырьков и их скоплений. Кавитационную обработку воды проводили роторным гидроударным кавитатором. Объектом исследования были пресноводные золотые рыбки (Carassiusauratusvarietasauratus) .

Производилась регулярная замена воды в аквариумах, объемом 30% от емкости каждого. В опытном аквариуме добавлялась кавитационно-обработанная вода, а в контрольном добавлялась вода без обработки. Для всех аквариумов забор воды производился из одного источника – городского водопровода. Замена воды производилась 1 раз в трое суток .

Кормление рыб производилось специализированным кормом для золотых рыб. Объем корма и периодичность кормления для контрольной и опытной групп были идентичны .

Из данных по изменению pH следует, что, в опытном аквариуме с регулярной добавкой кавитационнообработанной воды, значение pH планомерно повышалось или, другими словами, происходило защелачивание, в то время как, окислительно-восстановительный потенциал планомерно понижался .

Водородный показатель оказывает существенное влияние на биологические и биохимические процессы, и поэтому имеет очень важное значение в жизни рыб, особенно в период роста и развития .

В ходе эксперимента производилось взвешивание, частотой раз в неделю, на лабораторных электронных весах MASSA-KBK-600. Также велась автоматическая запись показателей pH и окислительновосстановительного потенциала воды в каждом из аквариумов .

Разведение золотых рыбок в кавитационно-обработанной воде ведет к изменению прироста массы тела .

Показатели прироста живой массы тела у рыб опытной группы на 12,65% превышают аналогичные показатели у рыб контрольной группы (см. таблицу) Таблица. Различия динамики прироста массы тела рыбок в течение всего эксперимента (N=10)

–  –  –

Набор массы в контрольной группе прекратился на 17 дней раньше, чем в опытной .

Средняя длина рыб в опытной группе на 10,5% больше, чем в контрольной .

PECULIARITIESOFFISHGROWTHINCAVITATIONALPROCESSEDWATER

–  –  –

The breeding of goldfish in cavitation-treated water leads to a change in body weight gain .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИЛЬНО РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ СИСТЕМ,

ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ПРИСУТСТВИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ГАЗОВ

Беловолова Л.В., Глушков М.В .

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Вавилова ул., 38, Москва, Россия e-mail: lvbel@smp.gpi.ru С целью выявления особенностей высоко разбавленных водных систем были исследованы флуоресценция (ex = 260 нм) и рэлеевское светорассеяние (ex = obs. = 260 нм); электропроводность, редокспотенциал и отклик на ультрафиолетовое облучение очищенной воды и одновременно приготовленных образцов 15-го сотенного разведения (15С - 100-кратное разведение, повторенное 15 раз) исходно 0.2 М растворов хлористого натрия (NaCl-15C), хлористого калия (KCl-15C) и ацетона (С3Н6О-15C). Выбор этих систем обусловлен тем, что ионы Na+ и K+ обладают положительной и отрицательной гидратацией соответственно, а ультрафиолетовое облучение (УФО) раствора ацетона в воде влияет на содержание активных форм кислорода и воды (АФК). Обнаружено, что сразу после приготовления и, по крайней мере, в течение последующих двух суток NaCl-15C, KCl-15C и С3Н6О-15C достоверно отличаются друг от друга и исходной воды по значениям электропроводности и редокс-потенциала, а также изменениям этих параметров под действием ультрафиолетового облучения (Таблица1) .

Таблица 1. Параметры исходной воды и систем 15С-разведения до и после УФО .

–  –  –

The fluorescence (ex = 260 nm), Rayleigh light scattering (ex = obs. = 260 nm), electrical conductivity, redox potential and response to ultraviolet irradiation of purified water and simultaneously prepared samples of the 15th centennial dilution of sodium chloride, potassium chloride and acetone have been investigated. It was found that immediately after preparation and at least for the next two days these samples significantly differ from each other and from the initial water .

Using the methods of flicker-noise spectroscopy, the kinetic dependences of the light scattering of these systems and their variation during time have been studied. It can be concluded that the serial dilution and shaking of aqueous solutions leads to increasing of content of reactive oxygen species and to intensification of their reactions with impurities and dissolved atmospheric gases .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВЛИЯНИЕ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СТРУКТУРУ ВЫСЫХАЮЩЕЙ КАПЛИ

СУСПЕНЗИИ SACCHAROMYCESCEREVISIAE

–  –  –

В настоящее время весьма актуальными являются работы, посвященные исследованию взаимодействия микроорганизмов с различными твердыми поверхностями. В частности, в работах [1,2] исследуется адгезия микроорганизмов на поверхность кристаллического кремния. На основе подобных исследований развивается целый ряд актуальных технологий, использующих адгезию микроорганизмов для концентрирования клеток, получения разнообразных иммобилизатов, очистки воды от патогенной микрофлоры и т.д. Авторы работы [3] показали, что в кристаллическом кремнии при воздействии слабого магнитного поля в течение 7 или 180 суток увеличивается площадь распределения и величина поверхностного потенциала поверхности. Обнаруженное явление авторы работы [2] использовали для объяснения эволюции в магнитном поле структуры кластеров (агрегатов) дрожжевых клеток, осажденных на поверхность кремния в процессе дегидратации. В работе [2] обнаружено упорядочение структуры кластеров дрожжевых клеток при длительной выдержке образцов в слабом магнитном поле. По мнению авторов работы [2], изменение структуры кластеров осажденных клеток коррелирует с изменением зарядового состояния поверхности кремния, то есть клетки могут выступать биологическими сенсорами зарядового состояния кремниевой поверхности .

Объектом настоящего исследования являются пекарские дрожжи Saccharomycescerevisiae. Целью работы было исследование влияния магнитного поля с разными параметрами на эволюцию структуры кластеров нативных и магнитомаркированных клеток дрожжей, осажденных на поверхность кремниевых и стеклянных подложек в процессе дегидратации капель исследуемых дрожжевых суспензий. Подложки, на которых происходило осаждение при дегидратации капель дрожжевой суспензии, располагались в магнитном поле двух конфигураций. В одном случае это было горизонтальное магнитном поле с индукцией B1 = 0,2 Тл, а во втором вертикальное магнитное поле с индукцией B2 = 0,09 Тл. Для магнитной модификации клеток использовали магнитные наночастицы Fe3O4 .

Эксперимент по формированию в магнитном поле фаций (высушенных капель) суспензий исследуемых клеток проходил следующим образом. Каплю суспензии дрожжевых клеток (нативных и магнитомаркированных) в дистиллированной воде (в концентрации 5106кл/мл) наносили с помощью микропипетки на поверхность кремниевой или стеклянной подложки, находящейся в магнитном поле .

Контролем являлись капли, высыхающие на кремнии и стекле без воздействия магнитных полей. Изменение структуры кластеров клеток отслеживали с помощью микроскопа в течение 10 суток после дегидратации .

Наблюдения за эволюцией структуры кластеров контрольных клеток дрожжей, осажденных на кремнии и стекле, показали, что после высыхания кластеры клеток имели слабоструктурированный вид, причем на стекле наблюдалась более размытая структура кластеров, чем у суспензий, нанесенных на кремний. Для магнитомаркированных клеток, высыхающих на стекле и кремнии в магнитном поле, наблюдается более сильная агрегация клеток вследствие индуцирования в клетке магнитного момента. По мере увеличения времени выдержки образцов в горизонтальном магнитном поле до 10 суток в нативных дрожжевых клетках на кремнии наблюдается увеличение расстояния между клетками в агрегатах (аналогично работе [2]) и усиление силы сцепления с поверхностью кремния. Необходимо отметить, что подобные эффекты не обнаружены на всех остальных образцах, что говорит об особенности взаимодействия в системе «магнитоактивированный кремний-дрожжевые клетки» при определенных параметрах магнитного поля .

–  –  –

The influence of the static magnetic field on the structure of drying droplets of a suspension of yeast cells was investigated. It is established that on the 10th day there is a change in the structure of cell assembly, dried on silicon surface, also there is a difference in distance between yeast cells compared with control sample .

Литература

1. Кукушкин С.А., Осипов А.В., Абрамов Е.Г и др. Адгезия клеток микроорганизмов к нанопленкам карбида кремния на кремнии // БФФХ, 2017, т.2, №1, с.369-371 .

2. Стебленко Л.П., Нижельская А.И., Науменко С.Н. и др. Влияние слабого магнитного поля и низкоэнергетического рентгеновского излучения на эволюцию суспензии дрожжей культуры Saccharomycescerevisiae // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2017, № 2, с. 110–114 .

3. Макара В.А., Стебленко Л.П., Коротченков О.А. и др. Изменение зарядового и дефектно-примесного состояния кремния для солнечной энергетики под воздействием магнитного поля //ФТП, 2014, т. 48, № 6, с.742 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

ОТНОСИТЕЛЬНО ВЕРТИКАЛЬНОГО И ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО

ПОЛЯ НА ГРАВИТРОПИЗМ

Богатина Н.И., Шейкина Н.В.1, Линник А.С .

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина Национальной академии наук Украины 47, пр. Науки, г. Харьков, Украина. E-mail: n_bogatina@rambler.ru

-Национальный фармацевтический университет г. Харьков, Украина, E-mail: sheykina@ukr.net Эксперименты с одновременным действием постоянного магнитного и переменного электрического полей с различной ориентацией друг относительно друга были проведены. Для получения хорошо воспроизводимых результатов использовали трёхслойный пермаллоевый экран и сверхпроводящий магнитный экран с теплым рабочим объемом. В экране создавали искусственное магнитное поле и электрическое поля .

Объектом исследования служили корни кресс-салата. Изучали гравитропическую реакцию этих корней .

Переменное электрическое поле настраивали на циклотронную частоту ионов Ca2+ в магнитном поле. Опыт проводился в при трех различных относительных направлениях магнитного, электрического полей и корней. В 1 варианте магнитное и электрическое поля параллельны между собой и вектору гравитации. Во втором и третьем вариантах магнитное и электрическое поля расположены перпендикулярно друг другу, а корни расположены либо параллельно переменному электрическому полю (2 вариант) либо перпендикулярно ему (3 вариант). В1 и 2 варианте наблюдалось существенное угнетение гравитропической реакции. Аналогичное исследование было проведено для постоянного горизонтального магнитного поля. Опыт проводился при шести различных относительных направлениях магнитного, электрического полей и корней. В 1 варианте электрическое поле параллельно магнитному полю, а корни перпендикулярны им обоим; во 2 варианте электрическое поле перпендикулярно магнитному и параллельно вектору гравитации, корни перпендикулярны им обоим; в 3 варианте электрическое поле перпендикулярно магнитному и параллельно вектору гравитации, корни параллельно магнитному полю; в 4 варианте электрическое поле параллельно магнитному, а корни параллельны им обоим; в 5 варианте электрическое поле перпендикулярно магнитному и перпендикулярно вектору гравитации, корни параллельны магнитному полю; в 6 варианте электрическое поле перпендикулярно магнитному полю и перпендикулярно вектору гравитации, корни параллельны электрическому полю .

Значительное ослабление гравитропической реакции наблюдается лишь в 1 и 6 вариантах .

ВЫВОДЫ. Направление корней относительно как магнитного, так и переменного электрического поля очень важно. Эффект может быть объяснен увеличением диаметра потока ионов и дыханием мембраны, вызванные переменным магнитным полем, генерируемым переменным электрическим полем. Результаты в комбинированном магнитном поле хорошо совпадают с результатами, полученными в статическом магнитном поле, комбинированном с переменным магнитным полем разных направлений. Предложено новое объяснение, базирующееся на фазовом переходе в воде. Существование ионного циклотронного резонанса имеет в этом случае, т.к. ионы вращаются вокруг доменов в вакууме между доменами .

INFLUENCE OF DIFFERENT ORIENTATION OF ALTERNATING ELECTRIC FIELD RELATIVE

VERTICAL AND HORIZONTAL STATIC MAGNETIC FIELDS ON GRAVITROPJSM

–  –  –

Gravitropic reaction of cress roots relatively static vertical and horizontal magnetic fields combined with alternating electric field tuned to the cyclotron frequency of Ca2+ions was investigated for all possible relative orientations of fields and roots’ directions. It was shown that that thegravitropic reaction depends essentially on the relative orientation of magnetic, electric fields and roots direction. Two mechanisms were proposed to explain this effect. The first one is based on the taking in account the expansion of the directed ions flow in magnetic field and breathing of the membrane with the frequency of alternating magnetic field. The secondone is based on the possibility of phase transition in water .

For the last mechanism thereare no obstacles for the ion cyclotron existence because in that case ions rotate around the domains of water in vacuum between the domains .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ОБ ИНФОРМАТИВНОСТИ И ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ СУЩНОСТИ

ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ФОТОГРАФИИ БИООБЪЕКТОВ

Бойченко А.П .

Кубанский государственный университет, Россия, Краснодар, ул. Ставропольская, 149, bojchenco@yandex.ru Путем объединения уравнений Ходжкина-Хаксли, Фаулера-Нордгейма и Таунсенда-Роговского для теоретического описания процессов газоразрядного фотографирования (ГРФ) различных биообъектов (БО), нами был продемонстрирован ряд важных факторов, ограничивающих применение названного вида фотографии в биомедицинской диагностике и неоднозначной трактовкой получаемых с ее помощью результатов[1]. 1. Во время ГРФ-процесса инициирующее его электрическое поле вызывает ответную реакцию клеточно-мембранной организации БО в виде их раздражения, выражающегося резким изменением стационарной разности биопотенциалов (БП). 2. Длительность релаксационного процесса после снятия поля – перехода БО из раздраженного в спокойное состояние, всегда оказываются много больше длительности газоразрядного свечения, что делает последнее низкоинформативным и является основанием относить данный вид фотографии к электрофизиологическому методу, исключающему возможность ГРФ БО в электрофизиологически спокойном (невозмущенном) состоянии. Экспериментальная проверка теоретических выводов осуществлялась на БО растительного происхождения и людях-добровольцах по методике, описанной в [1, 2]. Их некоторые результаты приведены в таблице, где U p –стационарная разность БП; U w –максимальная амплитуда БП-действия; w –их длительность (во время и после ГРФ); h –длительность газоразрядного свечения в момент ГРФ БО .

–  –  –

Как видно из таблицы, при использованном импульсе напряжения колоколообразной формы [1], неизменной амплитуды и длительности, значения параметров БП-действия у каждого вида и сорта растения, а также у людей существенно различаются. Среди растений наибольшая амплитуда вызванных БП зарегистрирована у гороха, а наименьшая – у пшеницы сорта «Батько». В тоже время наибольшая длительность БП-действия оказалась у кукурузы, а ее наименьшее значение – у пшеницы «Краснодарская-99». Различие между w и h достигает ~105 раз, а между U w и U p – до 3 раз, что в последнем случае, по-видимому, связано с принадлежностью исследованных растений к разным видам и сортам. Для людей почти все значения перечисленных параметров оказались существенно отличны от растений, однако сохраняющих описанную выше закономерность изменения. При этом различие между их w и h не превышает ~6,6 раза, а между U w и U p – до ~3 раз. Из известных и полученных данных следует, что ГРФ относится к косвенным методам электрофизиологии, а основанные только на анализе газоразрядных изображений БО современные технологии, не отражают всей полноты протекающих в организме электрофизиологических процессов, оказываясь в итоге несостоятельными .

Литература

1. Бойченко А.П. Газоразрядная фотография биологических объектов по методу Кирлиан – шестидесятилетний путь к Истине // В книге В.Х. Кирлиан, С.Д. Кирлиан. В мире чудесных разрядов. – Краснодар: ПросвещениеЮг, 2009. – С. 71–143 .

2. Зозуля С.А., Бойченко А.П. Исследование газоразрядных процессов на различных участках тела человека с помощью газоразрядного электрода // Сб. докл. 12 Всеросс. научной конф. студентов-физиков и молодых ученых. 23-29 марта 2006 г. – Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 2006. – С. 526–527 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИЗМЕРЕНИЕ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДЫ В МНОГОСУТОЧНОМ

ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Бондаренко В.Г.1, Бондаренко В.А.1, Дроздов А.В.2, Маркина И.С.1 Государственный научный центр РФ - Институт медико-биологических проблем РАН, E-mail: info@imbp.ru ФГБУН Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, E-mail: av@biophys.ru Ранее в работе [1,2] при исследовании физико-химических свойств воды было выявлено, что изменения физических характеристик воды подчиняются определенным закономерностям. Поиск факторов, определяющих динамику наблюдаемых изменений физических свойств воды является важным не только для понимания происходящего с водой, входящей в состав всего живого, но и для понимания наблюдаемых в природе биоритмов .

Эта работа является продолжением работ, связанных с изучением динамики физических свойств воды [3,4]. Существенным отличием от предыдущих работ является использование кювет с цилиндрическими электродами из нержавеющей стали. Диаметр электродов составил 0.6 мм, расстояние между электродами равнялось 10 мм. Термостатирование измерительной ячейки не производилось. Во время экспериментов регистрировалась температура воздуха и воды в измерительной ячейке. Регистрация динамики электропроводности воды и температуры воздуха осуществлялась с помощью амплитудно-цифрового преобразователя LTR-27, который имел интерфейс FAST ETHERNET (100BASE-TX) для передачи данных оцифровки в компьютер на значительное расстояние от кювет [3] .

На рис.1 представлена характерная динамика электропроводности (красная кривая) и температуры воды (синяя кривая) за несколько суток. Диапазон изменения измеренных величин составил для тока проводимости (4.6 – 6.3) мкА и температуры от 24.75 °С до 27.25 °С. Результаты хорошо воспроизводимы .

Рис.1. Динамика электропроводности воды

Литература

1. Дроздов А.В., Нагорская Т.П., Биофизика 59 (6) 1195 (2014) www.biophys.ru/archive/h2o-00034.pdf

2. Дpоздов А.В., Гpомозова Е.Н, Гpецкий И.А. 60 (2) 316 (2015) http://www.biophys.ru/archive/rhythm-00005.pdf

3. Бондаренко В.Г., Бондаренко В.А., Маркина И.С. Высокочувствительная установка для мониторинга среды на основе LTR-крейта и ячеек с бидистиллятором воды. // Научные труды Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», СПб, 2015,Том7, с.13 .

4. Бондаренко В.А. Бондаренко В.Г. Маркина И.С. Приборы для мониторинга электромагнитного излучения среды на основе ячеек с бидистиллятором воды. // Препринт НИЯУ МИФИ, Москва, 2017, 002-2017, 20 с .

MEASUREMENT OF CURRENT WATER CONDUCTIVITY IN LONG-TERM EXPERIMENT

–  –  –

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННЫХ МИКРОВОЛНОВЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА

–  –  –

В докладе представлены экспериментальные доказательства открытой авторами собственной электромагнитной активности головного мозга человека (ГМЧ) в диапазоне электромагнитных волн УВЧ и СВЧ частот от 1,5 до 4,5 ГГц с мощностью сигналов на уровне уровне -130 дБм.. -110 дБм (1е-16..1е-14 Вт), которые рассматриваются авторами как экспериментальное подтверждение информационно-коммутационной теории (ИКТ) устройства ГМЧ, разработанной профессором А.С.Брюховецким в 2014 году. Запатентованный способ регистрации (заявка №2017126117 от 20.07.2017) станет основой для разработки принципиально новой технологии микроволновой энцефалографии как объективного инструмента для оценки психического состояния человека в норме и при патологии .

–  –  –

The report presents studies and experimental evidence of the existence of the own electromagnetic activity of the human brain in the UHF and SHF rages from 1.5 to 4.5 GHz with signal power at the level of -130 dBm..-110 dBm (1е-16 ….1е-14 W). The method of registration will be the basis for the development of a fundamentally new technology of microwave encephalography (Patent Application No. 2017126117 of July 20, 2017) .

Литература Брюховецкий А.С. Проблемы теоретической неврологии. Информационно-коммутативное устройство 1 .

и принципы работы мозга человека. -М.:Изд. Полиграф-Плюс, 2014.- 330 с: 44 ил

2. Andrey S. Bryukhovetskiy Human Brain Theory. Information-Commutation Device of Brain and Principles of its Work and Modeling.-New York.-2016,Nova Science Publishers.-220p

БИКАРБОНАТНЫЕ ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ И ПРИРОДНЫЕ ПИТЬЕВЫЕ ВОДЫ КАК ТЕСТСИСТЕМЫ НА АКТИВНОСТЬ ФАКТОРОВ СВЕРХ-НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ .

–  –  –

При добавлении солей двухвалентного железа к водным растворам бикарбонатов, а также бикарбонатных вод из природных источников, содержащих бикарбонаты, наблюдается волна излучения. Ее интенсивность резко повышается в присутствии зонда на активные формы кислорода (АФК) -- люминола .

Такая реакция на добавление Fe(II)+люминола свидетельствует, что в растворах бикарбонатов спонтанно протекают цепные реакции с участием АФК, что было доказано и с использованием метода ЭПР .

Предположительно в бикарбонатных водах происходит окисление воды присутствующим в ней кислородом, а НСО3 СО32 катализируют этот процесс. Образование и немедленная элиминация в бикарбонатных водах АФК и активных форм углекислоты (пероксикарбонатов, карбонатных радикалов) сопровождается выделением энергии электронного возбуждения, которая обеспечивает устойчиво неравновесное, энергонасыщенное состояние бикарбонатных водных систем. Интенсивность процессов, определяющих энергонасыщенность воды, зависит от ее солевого состава, наличия в воде наночастиц, нанопузырьков газов, от механического и электромагнитного воздействия на водную систему. Одним из факторов, определяющих энергонасыщенность воды, является структурно-динамическая упорядоченность водной системы: чем она выше, тем в более высоком неравновесном состоянии может пребывать водная система, т.е. тем большее количество свободной энергии она может аккумулировать. Сложная динамическая структура бикарбонатных водных систем обеспечивает их чувствительность к сверх-слабым внешним воздействиям таким, как резонансные низкоинтенсивные воздействия, а также введение них биологически активных веществ в широком диапазоне концентраций, включая сверхмалые дозы. Степень энергонасыщенности водных систем отражается в Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------параметрах волны излучения (амплитуда, продолжительность), сопровождающей внесение в них соли Fe(II)+люминола в микромолярных или даже наномолярных концентрациях .

С использованием теста на энергонасыщенность водных растворов бикарбонатов, а также природных бикарбонатных вод были обнаружены суточные ритмы активности этих систем, влияние на измеряемые параметры космофизических факторов, таких как геомагнитные бури, солнечные и лунные затмения, фазы Луны .

При внесении в бикарбонатные водные системы серийных разведений препаратов гидратированных фуллеренов С60 (HyFn) [2] в диапазоне расчетных концентраций от 10-6 до 10-22 М наблюдалось увеличение амплитуд волн излучения, отражающих активность водных систем, которое в этом диапазоне расчетных концентраций носило полимодальный характер. Ответ системы наблюдался уже через несколько минут после введения препаратов HyFn в бикарбонатную систему независимо от расчетной концентрации HyFn, включая крайне высокие разведения, что противоречило стандартным представления о дозовой зависимости реакции. В процессе инкубации различия между контрольными и опытными образцами существенно возрастали .

Изменения активности бикарбонатных водных систем наблюдалось также если в них помещали запаянные стеклянные ампулы с препаратами HyFn в дозах с расчетными концентрациями до 10-20 М. Обнаружили, что активность экспериментальной воды достоверно превышала активность контрольной воды и что эти различия сохранялись, по меньшей мере, в течение 1 недели после извлечения ампул из бутылок. Обсуждаются возможные причины высокой чувствительности бикарбонатных водных систем к действию на них факторов крайне низкой интенсивности .

BICARBONATE AQUEOUS SOLUTION SAND NATURAL DRINKING WATERS AS TEST SYSTEMS ON

THE ACTIVITY OFF ACTORS OF ULTRA-WEAK INTENSITY

–  –  –

Bicarbonate aqueous systems represent sustained non-equilibrium system in which processes with the participation of active oxygen species accompanied under specific conditions by weak photon emission continuously proceed. It is demonstrated that the parameters of photon emission may be influenced by weak Cosmo physical fields and also by addition to these aqueous systems of extremely high diluted preparations of different biologically active compounds .

Литература

1. Воейков В.Л. и др. Устойчиво неравновесное состояние бикарбонатных водных систем // Ж. физ. химии, 2012, том 86, № 9, с. 1518-1527 .

2. AndrievskyG.V. etal. On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes // J. Chem. Soc. Chem .

Commun., 1995, V. 4, № 12, P. 1281-1282 .

КИНЕТИКА ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОДЫ КАК

ОТРАЖЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАННЕГО РАЗВИТИЯ ВЬЮНА MISGURNUS

FOSSILIS Бурлаков А.Б., Кузьмин В.И.1, Гадзаов А.Ф. 1, Тытик Д.Л.2, Касаткин В.Э.2, Cлепцова Л.А .

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет Московский технологический университет (МИРЭА) Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Россия, Москва Одной из основных проблем биологии является установление взаимосвязей организма со средой. В настоящее время исследованию фундаментальных механизмов биологии развития посвящены многочисленные работы, поскольку изменения, происходящие от момента оплодотворения яйцеклетки до взрослого многоклеточного организма, ставят многочисленные вопросы, связанные с формированием сложнейшей многоуровневой постоянно усложняющейся системы. В динамике она проходит ряд стадий: появление многоклеточности в процессе дробления, сложные клеточные перемещения, дифференцировку и взаимодействие разных типов клеток с межклеточными структурами и между собой, что приводит к созданию отдельных органов, объединенных в разные функциональные системы организма. Эмбрион постоянно взаимодействует с окружающей средой через оболочки, как на физическом, так и на химическом уровне Проведен анализ кинетической кривой изменения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) водной среды в процессе развития популяции эмбрионов вьюна при температуре 17°C. ОВП индикаторного платинового электрода в среде инкубации измеряли при помощи потенциостата IPC-Micro (без включения поляризации) с выводом результатов в файл с интервалом 1°C. Измерения потенциала проводили относительно хлорсеребряного электрода. При этом были приняты специальные меры для исключения проникновения хлоридов из солевого мостика в водную среду электрохимической ячейки. Всего проведено восемь Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------экспериментов продолжительностью около 4 суток (до стадии вылупления), в которых были получены схожие кинетические кривые изменения ОВП среды инкубации. Все результаты обработаны статистически .

Установлено, что первая стадия развития эмбрионов вьюна соответствует переходному режиму, предшествующему реализации стационарных механизмов функционирования системы эмбриона. При этом естественная периодизация процессов, происходящих при развитии эмбрионов, может быть проведена формально на основе методов обработки нелинейного сигнала ОВП. Отмечено, что выделение точных границ стадий развития эмбрионов вьюна существенно для определения типа органических реакций, сопровождающих их развитие. С помощью новых методов обработки нелинейных сигналов на кинетической кривой ОВП на временном интервале до 0 выделена система критических точек, являющихся маркерами периодизации основных рубежей развития эмбрионов. Показано, что 0 является естественным параметром периодизации основных морфологических изменений эмбриона известным в биологии развития [1, 2]. Работа частично выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки, грант № 2.1361.2017/рч .

REDOX POTENTIAL KINETICS OF THE INCUBATION MEDIUM AS A REFLECTION OF THE

FUNCTIONAL FEATURES OF THE EARLY DEVELOPMENT STAGES OF LOACH MISGURNUS

FOSSILIS Burlakov A.B., Kuzmin V.I.1, Gadzaov A.F.1, Tytik D.L.1, Kasatkin V.E.1, and Sleptsova L.A .

Department of Biology, Moscow State University, Moscow, Russia, burlakovao@mail.ru Moscow Technological University (MIREA), Moscow, Russia Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, 119991 Russia One of the most important characteristics of the embryonic development of organisms, particularly fish, is the duration of one mitotic cycle, the period of synchronous cleavage divisions (0). Having such an internal rhythm in the developing embryo, it is natural to expect the manifestation of a number of other rhythmic processes connected, for example, with the metabolic processes individual for each stage of development. These processes can be investigated, because the processes, occurring within the developing organism at different stages are closely related with the changing of physicochemical properties of the incubation environment, for example, by measuring its oxidationreduction potential (ORP) .

It was revealed that the geometric progression of the moments when the critical development periods comes during synchronization with mitotic cycles determines the positions of the lines having an elevated rank of significance .

It is shown that the sequence of critical boundaries (critical periods of development) is represented by the following values: 3.160, 8.60, 23.40, 63.50, 173.50, 4700. These values, like their half, are well manifested in the kinetic of the incubation medium ORP changes up to 1300. The other times can be used, possibly, as predictive assessments of the critical period boundaries in the development of the Misgurnus fossilis .

Литература

1. Бурлаков А.Б., Кузьмин В.И., Гадзаов А.Ф., Тытик Д.Л., Касаткин В.Э., Слепцова Л.А. Кинетика окислительно-восстановительного потенциала среды инкубации в период раннего развития вьюна Misgurnus fossilis // Онтогенез, 2017, том 48, № 1, с. 28–38 .

2. Кузьмин В.И., Гадзаов А.Ф., Бурлаков А.Б., Тытик Д.Л., Касаткин В.Э., Бусев С.А. Моделирование критических периодов развития вьюна Misgurnus fossilis по кинетике изменения окислительновосстановительного потенциала среды инкубации на основе пропорции Кирквуда // Технологии живых систем, том 15, № 2, с. 30-39 .

МЕТОД ДНК-КОМЕТ ПРИ АНАЛИЗЕ ГЕНОТОКСИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Варганова И.А., Никанорова Е.А., Медведев Я.И., Паточка Г.Л .

ФГУП «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (РФЯЦ-ВНИИЭФ) г.Саров Нижегородской обл., e-mail: gane@orb2.vniief.ru Современный человек живет в условиях постоянного воздействия различных факторов окружающей среды. Результатами многочисленных исследований показано, что воздействие ионизирующего и неионизирующего излучения, тяжелые металлы, различные органические соединения могут в разной степени оказывать генотоксическое действие на организм. Опубликованные к настоящему времени сведения о генотоксичности нетепловых электромагнитных полей низкой интенсивности носят противоречивый характер .

Множество существующих методов выявления повреждений ДНК – иммунофлуоресцентные, цитогенетические, молекулярно-генетические и пр. – затрудняют выбор наиболее универсальных, информативных и чувствительных для анализа генотоксических повреждений клетки. Одним из широко используемых методов для количественной оценки уровня повреждений ДНК, является метод «ДНК-комет» .

Целью данной работы являлось сравнительный анализ чувствительности метода «ДНК-комет» при исследовании эффектов действия стандартного гамма-излучения и низкоинтенсивного электромагнитного поля .

В экспериментах in vitro с гамма-облучением 60Со исследовали образцы крови белых беспородных крыссамцов 180-220гр, находящихся в стандартных условиях содержания и кормления (всего 32 животных), а также Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------образцы крови шести доноров-добровольцев (средний возраст 20,0 лет). В качестве контроля анализировали соответствующие исходные показатели в клетках крови тех же биообъектов (без облучения). Поглощённая доза составляла 3 Гр при средней мощности дозы 1 Гр/мин. В экспериментах in vivo с неионизирующим излучением в качестве биоматериала исследовали образцы крови и головного мозга белых беспородных крыс-самцов 180гр. Клетки крови исследовали в экспериментальной и контрольной группах по 16 животных каждая .

Источником электромагнитного поля служила экспериментальная радиотехническая система, в эксперименте использовали нетепловое импульсно-модулированное электромагнитное поле (пиковая плотность потока энергии 85 мкВт/см2). Контролем служили животные, которых подвергали мнимому воздействию при выключенном генераторе ЭМП. Биоматериал у животных забирали через 30 минут после окончания соответствующего воздействия. Метод «ДНК-комет» основан на анализе электрофореграмм ДНК одиночных клеток крови после электрофореза в агарозном геле в щелочных условиях (рН13) и окраски флуоресцентным красителем .

В экспериментах установлено, что гамма-облучение значимо увеличивало количество повреждений ДНК относительно исходного уровня (р0,001): первичные повреждения ДНК оказались выше спонтанного уровня в среднем, в 4,4 раза для клеток крови животных и в 6,8 раза выше для клеток крови человека .

Выявлены статистически значимые отличия от контроля в группах животных, подвергавшихся действию импульсного электромагнитного поля: спонтанный уровень повреждений ДНК клеток крови и головного мозга животных, превышал данный показатель в контрольных группах животных примерно в два раза. Несмотря на различную морфологию и функциональность, клетки крови и головного мозга показали схожий ответ на воздействие ЭМП. Различия между показателями в опыте и контроле оказались существенно ниже, чем в экспериментах с воздействием стандартного гамма-излучения 60Со, однако их значимость сохранялась .

Таким образом, метод ДНК-комет оказался достаточно чувствительным и информативным при оценке генотоксического воздействия электромагнитных полей нетепловой интенсивности, что позволяет рекомендовать данный метод для использования в гигиеническом нормировании электромагнитных излучений радиочастотного диапазона .

–  –  –

Nikanorova E.A., Varganova I.A., Medvedev Ya.I., Patochka G.L .

FSUE “Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics”, Sarov, Nizhny Novgorod region, 607188, Russia, e-mail: gane@orb2.vniief.ru The article presents the results of our own studies that support the literature data about possibility of “Comet Assay”’ to detect the biological effects of low-intensity electromagnetic field (EMF). “Comet Assay” turned out the sensitive and informative method for genotoxic effects assessment of radio frequency EMF .

ВЛИЯНИЕ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА БУФЕРНУЮ ЕМКОСТЬ

ПЛАЗМЫ КРОВИ КРЫС

Вардеванян П.О., Неркарарян А.В., Шагинян М.А., Микаелян М.С .

Кафедра Биофизики, Факультет Биологии, Ереванский государственный университет, Ереван, Армения, А .

Манукяна 1, 0025, m.shahinyan@ysu.am Электромагнитные волны биосферы являются неотъемлемой частью внешних факторов, воздействующих на живые организмы [1,2]. При этом, в настоящее время интенсивность этих волн растет, поскольку растет число искусственных источников электромагнитных волн [3]. В связи с этим большое значение приобретают исследования, направленные на выявление возможных последствий влияния электромагнитных волн миллиметрового диапазона (ММ ЭМВ) на биологические системы. Одной из важнейших составляющих биологических систем высших животных является кровь. Ранее показано, что влияние ММ ЭМВ приводит к изменению различных физико-химических параметров крови – поверхностное натяжение плазмы, поверхностный заряд эритроцитов, флуоресценция и термостабильность альбумина и т.д .

[4,5]. В данной работе проведено изучение влияния ММ ЭМВ на буферную емкость плазмы крови человека. В экспериментах использовали белые, лабораторные, беспородные крысы с массой 80-100г. Кровь стабилизировали раствором цитрата натрия и центрифугировали в течение 15 мин с ускорением 1500 g центрифугой Electrnic centrifuge capacity. Затем плазму отделяли от осадка и далее облучали частотой 41.8 ГГц .

Выбор частоты основан на том, что электромагнитные волны в 41.8-42.2 ГГц интервале имеют ярко выраженный биологический эффект [6]. После облучения определяли буферную емкость плазмы крови крыс .

Для определения буферной емкости каждый раз добавляли раствор 0.1 N HCl по 0.03 мл. Полученные данные показали, что влияние ММ ЭМВ приводит к уменьшению буферной емкости плазмы крови (буферной емкостью принято считать количество кислоты (HCl в данном случае), при котором общее значение pH Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------раствора изменится на единицу). Так, если для изменения pH плазмы крови на единицу с объемом 100 мл нужен 4 мл 0.1 N раствор HCl, то после облучения нужно всего 0.09 мл HCl, чтобы менять pH на единицу. Из этого следует, что влияние ММ ЭМВ приводит к значительному уменьшению буферной емкости плазмы крови .

По всей вероятности, при влиянии ММ ЭМВ, в белках, обеспечивающих буферное свойство плазмы, происходят такие изменения, что ионы H+ больше не удерживаются ими и меняют общий pH плазмы. Скорее всего, ММ волны каким-то образом меняют конформацию белков и домены, связывающиеся с протонами, входят внутрь белков и не могут больше связать протоны .

–  –  –

The impact of millimeter range electromagnetic waves (MM EMW) on rat blood plasma buffer capacity has been studied. It was shown that MM EMW results in decreasing of plasma buffer capacity. Thus, for the reduction of plasma pH by a unit it is necessary 4 ml of 0.1 N HCl solution. In the case of irradiation it is needed only 0.09 ml HCl to change the plasma pH by a unit. Most probably, it is connected to the alterations taking place in the plasma proteins, after which they lose their ability to catch protons and the value of pH rapidly changes .

Литература

1. Rifat F., Saxena V.K., Srivastava P., Sharma A., Sisodia R. Effects of 10 GHz MW exposure on hematological changes in Swiss albino mice and their modulation by Prunus domestica fruit extract. // Intern. J. of Advanced Res., 2014, v. 2, N2, p. 386-396 .

2. Ongel K., Gumral N., Ozguner F. The potential effect of electromagnetic field: A review. // Cell membrane and free radical research, 2009, N1, p. 85-89 .

3. Hood, E. Electromagnetic field and DNA effects: Potential mechanism elucidated. // Environmental Health perspectives, 2001, v. 112(A), p. 368 .

4. Shahinyan M.A., Antonyan A.P., Mikaelyan M.S., Vardevanyan P.O. Study of influence of millimeter range electromagnetic waves on water-saline solutions of albumin. // Biophysical reviews and letters, 2015, v. 10, N4, p. 20 .

5. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Shahinyan M.A., Mikaelyan M.S. // Influence of millimeter electromagnetic waves on fluorescence of water-saline solutions of human serum albumin. // J. of Appl. Spectr., 2016, v. 83, N3, p. 486 .

6. Shckorbatov Y.G., Grigoryeva N.N., Shakhbazov V.G., Grabina V.A., Bogoslavsky A.M. Microwave irradiation influences on the state of human cell nuclei. // Bioelectromagnetics, 1998, v. 19, p. 414-419 .

ВЛИЯНИЕ СЛАБОГО СТАТИЧЕСКОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ У

РЕЦИПРОКНЫХ ГИБРИДОВ DROSOPHILA MELANOGASTER

Васильева С.А., Никитина Е.А.1, Медведева А.В., Савватеева-Попова Е.В., Щёголев Б.Ф.2, Сурма С.В., Стефанов В.Е.3 Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия, swetlana.gorohowa@yandex.ru, avmed56@mail.ru, esavvateeva@mail.ru, shcheg@mail.ru, svs-infran@yandex.ru shcheg@mail.ru РГПУ им. А.И. Герцена, факультет биологии, Санкт-Петербург, Россия, 21074@mail.ru Национальный МИЦ им. В.А. Алмазова, Санкт-Петербург, Россия, shcheg@mail.ru

–  –  –

Статическое магнитное поле (СМП) Земли обладает огромной проникающей способностью во все биологические системы, именно в нем происходит генезис всех биологических объектов. Вот почему вопросы, связанные с обучением и памятью, транскрипционной активностью генома в ССМП (слабое СМП) особенно актуальны. Адекватной моделью для исследования воздействия CСМП на индивидуальные особенности генома, реализующихся в когнитивных нарушениях, является дрозофила. Отвечающие за когнитивные особенности гены дрозофилы на 75% гомологичны таковым генам человека. Одним из основных внутриклеточных каскадов нейрональной трансдукции является каскад ремоделирования актина, ключевой фермент которого LIMK1 отвечает за фосфорилирование кофилина — фактора деполимеризации актина. Актин связывается с белками транскрипционного аппарата и осуществляет активацию «молчащих» генов, участвуя в репрограммировании геномов. Блоки организованного хроматина формируют 3D архитектуру ядра, которой придается решающее значение в нейропсихиатрических заболеваниях. Конформационная организация пространства ядра является фактором лабильности, определяющим процессы дифференцировки и адаптации, в том числе высшей формы — обучения и памяти. В последнее время особенное значение придается родительскому происхождению геномов, которое необходимо учитывать для построения прогностических моделей в предиктивной медицине. Нами предпринято изучение роли гена limk1 в родительском эффекте при Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------обучении и формировании памятного следа. Для изучения воздействия ССМП Земли была изготовлена цилиндрическая экранирующая камера. Величина индукции геомагнитного поля в камере составляет ~1.4 мкТл .

Оценку способности к обучению и формированию среднесрочной памяти проводили с использованием методики условно-рефлекторного подавления ухаживания. При исследовании влияния ССМП на обучение и память у Dr. melanogaster были использованы реципрокные гибриды Сanton-Sagnts3; agnts3Сanton-S;

Berlinagnts3; agnts3Вerlin. Для получения реципрокных гибридов были использованы линии дикого типа Сanton-S и Вerlin, а также линия agnts3, несущая температуро-чувствительную (ts) мутацию по гену limk1. Ранее нами выявлены нарушения среднесрочной памяти при действии ССМП у линии дикого типа Canton-S [1] .

Напротив, у мутанта agnts3 данное стрессорное воздействие приводит к восстановлению способности к обучению и формированию памяти [2]. При изучении обучения и памяти у реципрокных гибридов оказалось, что формирование памятного следа, но не способность к обучению, демонстрирует патроклинное наследование. Полученные данные позволяют рассматривать локус limk1 как один из факторов родительского эффекта формирования памятного следа и точку приложения персонифицированного терапевтического вмешательства .

INFLUENCE OF A WEAK STATIC MAGNETIC FIELD ON COGNITIVE FUNCTIONS IN RECIPROCAL

HYBRIDS OF DROSOPHILA MELANOGASTER

–  –  –

Drosophila mutant agnts3 of agnostic locus which encompass LIMK1 gene is an adequate model to study the epigenetic regulation of genome organization, being involved in regulation of actin remodeling cascade. Lately, the genome parent-of-origin effects are considered to be particularly important for prognostic models construction in predictive medicine. In this study, we have investigated the parent effect of agnts3 mutation in training and memory formation. Our data let us to conclude that locus limk1 is among the factors parentally affecting behavior .

Литература

1. Горохова С.А., Никитина Е.А. и др. Воздействие ослабленного в космическом пространстве магнитного поля Земли на транскрипционную активность генома, обучение и память // Тезисы XII Международной конференции «Пилотируемые полеты в космос». Россия, Звездный городок. 2017. С. 87 – 89;

2. Никитина Е.А., Медведева А.В и др. Ослабленное магнитное поле Земли: влияние на транскрипционную активность генома, обучение и память у Dr. melanogaster // Ж. высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова .

2017. Т. 67. № 2. С. 246–256 .

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА НА РОСТ

КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Великанов А.Н., Карелин С.А., Тамбиев А.Х .

Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, av-bioem@mail.ru Электромагнитное излучение крайне высокой частоты (КВЧ 30-300 ГГц, или миллиметрового диапазона 1-10 мм) впервые было воспроизведено в искусственных условиях в 1965 году. В процессе изучения действия КВЧ на биологические объекты был обнаружен ряд интересных эффектов [1, 2]. После чего использование ЭМИ стало практиковаться в медицине с целью лечения различных заболеваний, в частности онкологических .

Сравнительно недавно были получены данные по воздействию миллиметрового излучения на клеточные культуры млекопитающих [3, 4] .

Ранее нами было проведено изучение действия ЭМИ с длиной волны 7,1 мм на изменение численности клеток в культурах HaCaT (иммортализованные кератиноциты человека) и МСК (мезенхимальные мультипотентные клетки из жировой ткани крыс) через 24 часа после облучения [5]. Наибольшее изменение числа клеток наблюдалось в клеточной культуре HaCaT при облучении в импульсном режиме (2 мВт/см2, 8 Гц) в течение 30 секунд, и составляло 154% по сравнению с контрольной группой. Согласно полученным данным, можно утверждать, что, во-первых, непрерывное и импульсное излучение КВЧ диапазона по-разному действует на клеточные культуры. Данный факт был отмечен ранее в ряде работ других авторов [6]. Во-вторых, реакции изученных клеточных культур на один и тот же режим облучения также существенно различаются. Основной интерес на данный момент представляют биофизические, цитологические и физиологические механизмы, Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------лежащие в основе наблюдаемых изменений роста клеточных культур в ответ на облучение КВЧ, которые позволят объяснить наблюдаемые макроэффекты. Обзор, систематизация и практические исследования в данной области ведутся в настоящее время нашим коллективом .

–  –  –

Electromagnetic radiation of millimeter range (also extremely high frequency, EHF 30-300 GHz) was reproduced in artificial conditions only in 1965. A number of interesting effects were found during the study of the effect of EHF on biological objects and this range of radiation began to be used in medicine [1, 2]. Сhanges in the growth rate of cell cultures under the action of millimeter radiation were shown [3, 4, 5], also specific action of different irradiation modes [6].The current subjects of interest are the mechanismsunderlying the observed biological effects of millimeter waves .

Литература

1. Девятков, Н.Д., Голант, М.Б., Бецкий, О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. М., Радио и связь – 1991 – 169 с .

2. Тамбиев А.Х., Кирикова, Н.Н., Бецкий, О.В., Гуляев, Ю.В. / Миллиметровые волны и фотосинтезирующие организмы. // Издательский дом "Радиотехника" – 2003 – 175 с .

3. Тамбиев, А.Х., Баграташвили, В.Н., Герасимов, Ю.В., Свиридов, А.П., Антонов, Е.Н., Чайлахян, Р.К .

Действие электромагнитного излучения миллиметрового диапазона низкой интенсивности на стволовые стромальныеклетки костного мозга. // Материалы XV Междунар. конф. "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии" – 2007 – с. 56-57 .

4. Chailakhyan, R.K., Yusupov, V.I., Gorskaya, Yu.F., Kuralesova, A.I., Gerasimov, Yu.V., Sviridov, A.P., Tambiev, A.Kh., Vorob'eva, N.N., Grosheva, A.G., Shishkova, V.V., Moskvina, I.L., Bagratashvili, V.N. Effects of Acoustic and EHF Impulses on Multipotent Stromal Cells during Formation of Bone Marrow Containing Heterotopic Organs in Tissue Engineered Constructions. // Bull Exp Bio Med – 2015 – 158 (5) – p. 688-691 .

5. Великанов А.Н., Петрова Л.А., Супруненко Е.А., Тамбиев А.Х., Бурлаков А.Б. Влияние непрерывного и импульсного электромагнитного излучения КВЧ диапазона на культуры клеток млекопитающих// труды VII Международного конгресса "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", 2015, с. 24-25 .

6. Гапеев, А.Б. Исследование механизмов биологического действия низкоинтенсивного электромагнитного излучения крайне высоких частот: успехи, проблемы, перспективы. // Биомедицинская радиоэлектроника – 2014 – 6 – с. 20-30 .

ИССЛЕДОВАНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ РОСТОВЫХ СРЕД ДЛЯ

КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУР МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПРИ ВОЗДЕЙСТИИ КОСМО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ

–  –  –

Воздействие факторов окружающей среды на биологические среды мало изучено. Помимо того, не выяснен вопрос о влиянии на организм и, в частности, на клеточные культуры измененной вследствие этих факторов внутренней среды обитания. Для более глубокого понимания механизма влияния космогеофизических факторов на живые организмы следует уделять внимание исследованиям физических свойств внутренней водной среды. В этом отношении интерес представляет изучение таких свойств, как окислительновосстановительный потенциал (ОВП) и водородный показатель (рН). В модельных экспериментах изучали влияние космо-геофизических факторов (гипомагнитные условия в течение 2-х суток (ГМУ) 1 мкТл; ЭМИ (10 мин) – 2 МГц, с амплитудой 5 В/м и мощностью 30 мкВт, фон 2-4 мкВт; -кванты (10 мин – от источника 137Cs) окружающей среды и их сочетанного действия на физико-химические свойства ростовых сред клеточных культур млекопитающих. Использовали питательную среду 199 (ПанЭко, Россия) в двух вариантах: чистый раствор среды (далее – раствор 1) и с добавлением 10% эмбриональной бычьей сыворотки (ПанЭко, Россия) – раствор 2. ГМУ оказывали одинаковый эффект на оба раствора – снижение величин ОВП и рН, что свидетельствует об изменении энергетического состояния преимущественно молекул воды и их количества .

ЭМИ в растворе 1 вызывало снижение величины ОВП и повышение рН, т.е. происходила рекомбинация ионов Н+ и ОН- или захват ионов биологическими компонентами среды. В растворе среды 2 наблюдалась иная картина: увеличение величины ОВП при неизменной величине рН, что, по-видимому, связано с со стабилизирующими свойствами органических компонентов раствора. -облучение вызывало резкое снижение величины ОВП (на 50%) и не изменяло рН в растворе 1, т.е. возрастали восстановительные свойства. В Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------растворе 2 наблюдалось незначительное повышение величины ОВП и снижение рН, что характеризуется повышением окислительных свойств раствора. При сочетанном воздействии ГМУ и ЭМИ в растворе 1 величины изучаемых показателей понижались, что может означать снижение работы выхода электронов из воды или компонентов раствора. В растворе 2, наоборот, отмечалось повышение данных показателей, что характеризует усиление связности электронов с молекулами воды или компонентов раствора, а также с повышением работы выхода электронов. Особый интерес вызывают данные сочетанного действия ГМУ и облучения, при котором резко понижается величина ОВП (в растворе 1 от 91 мВ исходного уровня до 25,8 мВ после воздействия, в растворе 2 от 71 мВ исходного значения до -228 мВ), т.е. резко возрастают восстановительные свойства раствора, что, по-видимому, связано с взаимодействием компонентов раствора .

При этом значительно снижается концентрация Н+. Сочетанное воздействие ГМУ, ЭМИ и -облучения приводило к снижению величин ОВП и рН в обоих растворах, что свидетельствует о протекании сложных химических реакций. Полученные данные позволяют заключить, что изучаемые космо-геофизические факторы значительно изменяют окислительно-восстановительные свойства ростовых сред. Дальнейшие исследования покажут, как скажется состояние ростовых сред, подвергнутых воздействию исследуемых факторов, на росте клеточных культур млекопитающих. Исследование процессов в биологических средах играет важную роль в оценке влияния окружающей среды во время полета в межпланетном пространстве .

INVESTIGATION OF REDOX PROPERTIES OF GROWING MEDIUM FOR CELL CULTURE OF

MAMMALS UNDER THE COSMO-GEOPHYSICAL FACTORS

Velikanov A.N., Moisa S.S.1, Tsetlin V.V.1 Lomonosov Moscow State University, Biological Faculty, Moscow, Russia, e-mail: av-bioem@mail.ru, 1Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia, e-mail: v_tsetlin@mail.ru The influence of cosmogeophysical factors on the growth medium for mammalian cell cultures was studied (medium 199). The change of redox potential and pH in medium after the action of gamma radiation, EMI 2 MHz and hypomagnetic conditions was shown .

ВЛИЯНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПЕПТИДОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

ТЕСТ-СИСТЕМЫ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ

–  –  –

В растениях пептиды участвуют в регуляции основных процессов жизнедеятельности, таких как рост, морфогенез, деление клеток и защитные реакции. В частности, пептиды семейства CLEконтролируют баланс между размножением стволовых клеток и их дифференцировкой как в стеблях, так и в корнях [1]. Считается, то действие регуляторных пептидов обусловлено их прямым связыванием со специфическими рецепторами .

Однако есть ряд указаний на то, что могут существовать и нерецепторные механизмы их действия. Мы выясняли возможность реализации не рецепторных механизмов действия пептидов семейства CLE(CLV3p [RTVPSGPDPLHH] из Arabidopsisthaliana, PpCLE1 [RMVPSGPNPLHN], PpCLE2 [RMVPTGPNPLHN] из мха Physcomitrellapatens в широком диапазоне концентраций, включая сверх-низкие с использованием биологических и физико-химической модельных тест-систем .

Было установлено, что пептиды подавляют рост главного корня проростков Arabidopsisthaliana и стимулируют рост боковых корней, т.е. дифференцировку в диапазоне сравнительно высоких концентраций (10-6 -10-9М).В диапазоне концентраций 10-11-10-12 M наблюдается стимуляция роста главного корня, а при более высоких разведениях (10-13-10-16 M) пептиды вновь ингибируют его рост. Это характерно для явления «гормезиса». Подобные эффекты трудно объяснить в рамках механизма рецепторного действия, основанного на модели «ключ-замок» .

Недавно было обнаружено, что активные формы кислорода (АФК) играют ключевую роль в регуляции процессов жизнедеятельности у растений, в частности, влияя на баланс между ростом и дифференцировкой [2] .

Мы предположили, что регуляторное действие пептидов может быть связано с их влиянием на процессы с участием АФК. Для проверки этого предположения исследовали влияние пептидов на процессы с участием АФК, непрерывно протекающие в водных растворах бикарбонатов и цельной крови человека, которые при определенных условиях сопровождаются излучением в видимой области спектра [3, 4]. Было установлено, что пептиды в диапазоне концентраций 10-6-10-16 M оказывают заметное действие на параметры излучения из обеих модельных систем. Концентрационная зависимость эффектов немонотонна, а профиль зависимости дозаэффект в бикарбонатных водных системах сходен с тем, что наблюдается при действии пептидов на рост корней. Отмечено, что эффекты пептидов на сопровождаемые излучением процессы в обеих модельных системах проявляются практически сразу после их внесения в тест-системы даже в самых высоких разведениях и сохраняются (хотя и эволюционируют) в течение длительных периодов времени (дни) .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Все эти наблюдения: действие пептидов в сверх-низких расчетных концентрациях, немонотонные, гормезис-подобные дозовые зависимости, их влияние не только на растения, но и на кровь, а также на процессы, протекающие в растворе неорганической соли – бикарбоната, независимость кинетики из действия от степени разведения в широком диапазоне концентраций трудно объяснить в рамках традиционной модели «ключ-замок». Мы предполагаем, что относительно короткие пептиды благодаря особенностям их структуры, обеспечивающих их особую гидратацию, могут специфически влиять на структурно-динамическое состояние водных систем, определяющее протекающие в них процессы .

–  –  –

Plant peptides belonging to CLE family in a wide range of concentrations including ultra-low ones effect the balance between growth and differentiation in roots of Arabidopsis thaliana seedlings and intensity of the processes with reactive oxygen species participation permanently proceeding in human blood and bicarbonate aqueous solutions .

Concentration dependence of the effects is non-monotonous, hormesis-like. These and other features of their action argue against the traditional “lock-and-key” mechanism for peptide action .

Литература

1. Kucukoglu M., Nilsson O. CLE peptide signaling in plants – the power of moving around //Physiol Plant.,2015, V .

155, No 1, p 74–87 .

2. Tsukagoshi H. et al.Transcriptional regulation of ROScontrols transition from proliferation to differentiation in the root. // Cell, 2010, V.143, No 4, p 606–616 .

3. Voeikov V.L., et al. Biophoton research in blood reveals its holistic properties// Indian J. Exp. Biol., 2003, V.43, No 5, p. 473-482 .

4. ВоейковВ.Л. и др. Устойчиво неравновесное состояние бикарбонатных водных систем // Ж. физ. химии, 2012, том 86, № 9, с. 1518-1527 .

ПАМЯТИ Л.В. БЕЛОУСОВА. ЗАГАДКА РАЗВИТИЯ ЭМБРИОНА

–  –  –

Развитие эмбриона – процесс, вероятно, самого колоссального усложнения во всей обозримой Вселенной. При этом (во многих аспектах) процесс протекает спонтанно, по типу самоорганизации, т.е .

определяется внутренними свойствами системы и не требует внешних «диссимметризаторов» для ее усложнения. Подобные (хотя и значительно более простые) процессы подробно изучены в неживой природе и на модельных системах. Условия, необходимые для их осуществления – открытая далекая от равновесия система с нелинейной динамикой, иерархией времен и масштабов – безусловно выполняются в ходе развития организма, однако, видимо, не исчерпывают его свойства. В отличие от простой «самоорганизации в потоке», многие процессы развития эмбриона протекают на релаксационном пути и требуют «чувствования целого» – способности клеток и зачатков реагировать на некоторые особенности общей структуры эмбриона. Таковы эмбриональные регуляции .

В многолетних трудах Белоусова с соавторами многие из этих свойств объяснены простыми свойствами эмбриона – механическим напряжением тканей и их способностью к активному механическому ответу на внешние воздействия. По-видимому, многие морфогенетические процессы, а через них – и механозависимые типы дифференцировок, возможно объяснить простым и весьма элегантным механизмом «чувствования целого» – механозависимой регуляцией клеточных потоков .

Как можно описать процесс «усложнения» в более строгих терминах, и не противоречит ли он физическим законам? Какие физические свойства системы позволяют осуществиться процессам этого типа? И главное – какие особенности можно ожидать в таких системах, т.е. можно ли из самого факта спонтанного усложнения в ходе развития эмбриона сделать содержательные выводы о (возможных) особенностях этого развития? Этим «вечным вопросам» посвящен настоящий доклад .

TO THE MEMORY OF LEV BELOUSSOV THE MISTERY OF THE EMBRYO DEVELOPMENT

–  –  –

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Embryo development is a process of incomparable complication, both morphogenetic (formation of space structures), and functional (differentiation of cell lines). Amazingly, most (if not all) of its aspects belong to the type of self-organizational processes, and have natural parallels in physics of open nonequilibrium systems and mathematics of dynamical systems. Yet, unlike ordinary “selforganization in the flow” some of them take place at the “relaxation branch” of system dynamics, and demand a kind of “sensing of the whole” .

In yearslong works of Lev Beloussov and coauthors, morphogenesis and cell movements in embryos were shown largely regulated by patterns of mechanical tension and strain in it. Moreover, the “sensing of whole” mystery was fully explained by mechanical feedbacks in the tissues and their property to actively react to external mechanical strain and hyper restore it .

Embryo development has two seemingly incompatible aspects: determinism of the whole process appearing in the obligate succession of key stages, and variability of patterns of gene expression, cell movements and morphodynamics observed in certain periods. Being associated with spontaneous decrease of symmetry in many aspects (space, dynamic and “cell-fate”), embryogenesis appears a permanent entwinement of structurally stable dynamics (deterministic aspect) and symmetry-breaking events (associated with irreducible variability and quasi-stochastic processes) .

ОПЫТ, СЫН ОШИБОК ТРУДНЫХ: КРИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО

МИТОГЕНЕТИЧЕСКОМУ ЭФФЕКТУ

–  –  –

Митогенетический эффект (МГЭ) – изменение режима деления в биологической системе в результате оптического контакта с другим объектом (индуктором МГЭ). МГЭ впервые показан в [1], и позже исследовался в течение более 20 лет в десятках лабораторий мира [2]. Феномену посвящено несколько сотен работ: часть – подтверждающих и развивающих концепцию МГЭ [3,4], часть – критических [5], часть – ненаучных. К настоящему времени явление МГЭ не общепризнано и часто отождествляется с «патологической наукой». Это

– ошибочное мнение некоторых авторов, связанное с недостатком информации о предмете .

Здесь приведен обзор некоторых основных работ по МГЭ с особенным вниманием к методике его получения. Проанализированы методические особенности наиболее успешных «позитивных» и наиболее ярких критических работ. Показаны принципиальные аспекты методики ключевых работ по феномену .

Мы считаем МГЭ нерешенной проблемой, касающейся как фундаментальной биологии [6], так и прикладных областей [7]. Несмотря на большое количество позитивных работ по феномену (разобранных здесь), феномен требует проверки в современных условиях, с современным уровнем доказательности .

Подтверждение МГЭ открыло бы новые обширные аспекты в биологии и медицине; однозначное опровержение

– закрыло бы значительную страницу в истории науки. В любом случае, дальнейший прогресс в этой области возможен только при условии детального изучения предыдущих работ, с фокусом на методике и воспроизводимости .

–  –  –

Mitogenetic effect – is acceleration of cell divisions in microbe and cell cultures, and tissues, caused by distant (optical) contact with a number of biological and chemical systems. MGE was first discovered in [1], and was further investigated in 1920-s—1940-s by a number of scientific groups in the USSR, the USA, Germany, Italy, France, and other countries [2]. The total number of publications on the topic is more than 700, including a number of articles in top-rating journals [8]. Yet, the effect was not widely appreciated in the end, as a number of influential authors failed to reproduce it in their works [5] .

Detailed analysis of methodical aspects of these works reveal severe violation of the methods suggested in the “positive works” [8]. Here we critically review the main methodical aspects of both “positive” and “negative” works on MGE and try to state recommendations for its reproducible registration. We consider MGE an unresolved problem in both fundamental [6] and applied biology [7], that should be revisited with the use of presepnt-day techniques, Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------knowledge and level of evidence. Anyway, further progress in this area is impossible without rigorous investigation of earlier works with a particular focus on methods and evidence .

Литература

1. Gurwitsch A.G. Die Natur des spezifischen Erregers der Zellteilung // Arch. Mikrosk. Anat. und Entw. Mech. 1923 .

№ 100. P. 11–40 .

2. Rahn O. Invisible radiations of organisms. Berlin: Gebruder Borntraeger, 1936 .

3. Wolf L.K., Ras G. Einige Untersuchungen uber die mitogenetischen Strahlen von Gurwitsch // Centr. Bact. I.Orig .

1931. Vol. 123. P. 257 .

4. Tuthill J.B., Rahn. O. Zum Nachweis mitogenetischer Strahlung durch Hefesprossung // Arch. f. Mikrobiol. 1933 .

Vol. 4. P. 565–573 .

5. Hollaender A., Claus W.D. An experimental study of the problem of mitogenetic radiation // Bulletin of the Nat .

Research Council. Washington: National research council of the National academy of sciences, 1937 .

6. Gurwitsch A.G., Gurwitsch L.D. Die mitogenetische Strahlung. Jena: Fischer Verlag, 1959 .

7. Pesochensky B.S. Quenching of mitogenetic radiation of blood in cancer and precancerous deseases // Collected volume on mitogenesis and the theory of biological field. Moscow: Pub.house of the USSR Academy of Medical Sciences, 1947. P. 102–114 .

8. Volodyaev I., Beloussov L. V. Revisiting the mitogenetic effect of ultra-weak photon emission. // Front. Physiol .

2015. Vol. 6. P. 241 .

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ НА СОСТАВ

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ И ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА ФОТОТРОФНЫМИ

МИКРООРГАНИЗМАМИ

–  –  –

Одним из важных направлений современной биофизики является исследование физико-химических механизмов действия электромагнитного излучения крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) на биологические объекты различного уровня организации: от бактерий до млекопитающих [1]. Показано как подавляющее, так и стимулирующее воздействие ЭМИ КВЧ на живые организмы [2-4]. Так например, в работе [2] было отмечено ускорение роста и увеличение биомассы различных цианобактерий при воздействии ЭМИ КВЧ; в то время как в нашей лаборатории показано бактерицидное действие ЭМИ КВЧ, которое зависело от продолжительности облучения и особенностей метаболизма исследуемых бактерий [3,4] .

В данной работе было исследовано воздействие ЭМИ частотой 51.8 ГГц на содержание фотосинтетических пигментов и выделение водорода (H2) зеленой микроводорослью Parachlorella kessleri RAи пурпурной несерной бактерией Rhodobacter sphaeroides MDC6522, выделенных в Армении. Как было показано ранее [4,5], оба организма способны выделять H2 в анаэробных условиях при освещении .

Фотосинтетические пигменты, входящие в состав P. kessleri и R. sphaeroides, чувствительны к действию ЭМИ КВЧ с частотой 51.8 ГГц. При этом эффекты зависели от условий культивирования микроорганизмов .

Облучение P. kessleri, выращенной в аэробных условиях, в течение 60 мин приводило к увеличению содержания всех фотосинтезирующих пигментов примерно в 2 раза; тогда как, при выращивании в анаэробных условиях, содержание хлорофиллов а и b уменьшалось примерно в 1.5 раза, по сравнению с контрольным необлученным образцом, однако, при этом общее содержание каротиноидов возрастало в 1.4 раза. При облучении R. sphaeroides, выращенной в анаэробных условиях, содержание бактериохлорофилла а уменьшалось в 2 раза, по сравнению с контрольным образцом, при этом облучение почти не отражалось на общем содержании каротиноидов. Разница в эффектах ЭМИ КВЧ на зеленые микроводоросли и пурпурные бактерии, вероятно, связана со структурными и метаболическими особенностями исследуемых организмов, а также со стимуляцией процесса фотосинтеза, сопровождающейся повышением содержания пигментов .

При облучении ЭМИ с частотой 51.8 ГГц в течение 60 мин выделения H2 ни у P. kessleri, ни у R .

sphaeroides в процессе анаэробного роста (48-72 ч) при освещении не наблюдалось, свидетельствуя о подавлении данного процесса. Тем не менее, через 96 ч роста выделение H2 частично восстанавливалось, указывая на наличие защитных или репарационных механизмов у исследуемых организмов .

Так как выделение Н2 R. sphaeroides происходит с участием АТФ-зависимого фермента – нитрогеназы, и, возможно, протонной FОF1-АТФазы, то возможно влияние ЭМИ КВЧ на те компоненты мембраны, которые ответственны за данный процесс, в частности, на активность протонной АТФазы. После облучения R .

sphaeroides ЭМИ с частотой 51.8 ГГц в течение 60 мин наблюдалось подавление АТФазной активности примерно в 4 раза. Возможно, что протонная АТФаза пурпурных бактерий играет важную роль в бактериальных эффектах ЭМИ КВЧ .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Таким образом, биофизические механизмы воздействия ЭМИ КВЧ на фотосинтетические микроорганизмы носят комплексный характер: они включают изменения фотосинтетического аппарата и ферментативной активности мембран и могут быть связаны с изменением свойств воды и мембраны, а также процессов превращения энергии .

THE EFFECT OF EXTREMELY HIGH-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC RADIATION ON

COMPOSITION OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS AND HYDROGEN PRODUCTION BY

PHOTOTROPHIC MICROORGANISMS

Gabrielyan L.S., Blbulyan S.S., Trchounian A.A .

Yerevan State University, Biology Faculty, 0025 Yerevan, Armenia E-mail: lgabrielyan@ysu.am The effect of extremely high-frequency electromagnetic radiation (51.8 GHz) on content of photosynthetic pigments and H2 production by green microalgae Parachlorella kessleri and purple bacteria Rhodobacter sphaeroides, isolated from Armenia, has been investigated .

Литература

1. Betskii O.V., Devyatkov N.D., Kislov V.V. // Crit. Rev. Biomed. Eng., 2000, 28, 247-268 .

2. Тамбиев А.Х. // Биомед. радиоэл., 2014, 6, 4-18 .

3. Soghomonyan D., Trchounian K., Trchounian A. // Appl. Mirobiol. Biotechnol., 2016, 100, 4761-4771 .

4. Gabrielyan L., Sargsyan H., Trchounian A. // J. Photochem. Photobiol., 2016, 162, 592-596 .

5. Gabrielyan L., Hakobyan L., Trchounian A. // J. Photochem. Photobiol., 2017, 175, 207-210 .

ГИДРАТАЦИЯ БИОПОЛИМЕРОВ – ВАЖНЕЙШИЙ БИОФИЗИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ,

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

–  –  –

Гидратация биополимеров, особенно - белков, является одним из наиболее активно исследуемых биологических факторов. Хотя изучение гидратации методами математического моделирования насчитывает уже несколько десятилетий, полученные результаты плохо коррелируют с экспериментальными данными, что говорит о несостоятельности общепринятых модельных представлениях о гидратации .

Как показывают развитые нами теоретические представления, построенная на основе физических представлений о функционировании живых систем, живое основано на комплексе самосогласованных физикохимических процессов преобразования и движения энергии в биополимерах, связанных «мостами»

структурированной воды. Его составляющими являются:

- преобразование энергии, поступающей к биополимерам, с повышением уровня ее организации, т.е. в когерентную форму солитонов, реализуемое вследствие особой организации биополимеров;

- структурирование молекул воды на гидрофильных центрах биополимеров в квазикристаллические модули;

- движение солитонов по молекулярным цепям биополимеров и воды;

Способность биополимеров существующих живых систем преобразовывать энергию в квантованную форму солитонов, движущихся по их цепям, определяется их молекулярной структурой. Более того, похожей способностью обладают многие низкомолекулрные биологически активные соединения, например фенозан калия, -токоферол и др. Организация водных молекул в кристаллические модули является следствием дипольной организации молекул воды, а их длительное существование в живых системах без разрушения – следствием гидратации биополимеров, т.е. связи этих водных структур с гидрофильными центрами биополимеров, являющимися «энергетическими машинами», потоками энергии поддерживающими длительное существование энергонапряженных водных цепей. Это позволяет системе оставаться на молекулярном уровне термодинамически неравновесной, но быть, по Э.Бауэру, в состоянии «стабильного организованного неравновесия». Таким образом, физико-химический эффект, известный как гидратация биополимеров, является необходимым для существования и функционирования любой живой системы на планете Земля, а материя живой системы может рассматриваться как взаимосвязанная организованная триада из биополимеров, воды и движущихся по ним потоков энергии в форме солитонов. В момент смерти живой системы описанная взаимосвязь нарушается, потоки энергии иссякают, и механизмы гидратации разрушаются. Биополимеры и вода перестают быть единой организованной системой, переходя в равновесное, т.е. мертвое состояние .

–  –  –

L.N. Gall1 N.R. Gall1,2 1 – Institute for Analytical Instrumentation of RAS, Rizsky pr., 26, St.Petersburg, 190103 Russia 2 – Ioffe Physico-Technical Institute of RAS, Politechnicheskaya, 26, St.Petersburg, Russia e-mail: gall@ms.ioffe.ru Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ПРОЯВЛЕНИЕ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ДЕЛЯЩИХСЯ КЛЕТОК: ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ТЕОРИЯ

–  –  –

Рассмотрены и проанализированы экспериментальные данные, представленные в 16 публикациях, описывающие и подтверждающие достоверность физического явления магнитных свойств делящихся клеток, открытого Л.А.Блюменфельдом с соавторами в конце 50-х годов прошлого столетия и названного им «магнетизмом живой материи». Магнитные свойства проб, отбираемые на разных стадиях этого процесса, определяли путем регистрации спектров ЭПР в широком диапазоне температур, а также измерения их магнитной восприимчивости на чувствительных магнитных весах методом Гуи.

Экспериментально были получены и подтверждены следующие результаты [1, 2]:

1. В спектре ЭПР при полях порядка 2700 Гс на частоте ~10ГГц для широкого набора образцов (нативные нуклеопротеиды, искусственно синтезированные при заданном pH комплексы РНК и белков, клетки бактерий и дрожжей) наблюдались интенсивные широкие несимметричные линии c g ~ 2.3. Эти образцы характеризуются также положительной статической магнитной восприимчивостью, насыщающейся в сравнительно слабых полях порядка 0,1Тл. Отдельно сухие компоненты смесей или клетки не в нужной стадии деления таких свойств не обнаруживали .

2. Экспериментально показана и доказана времення связь магнитных эффектов у одноклеточных бактериальных культур с их биологической активностью, проявляющаяся в ходе их развития: интенсивные линии ЭПР с шириной 30–50 мТл и g = 2,3, а также положительная магнитная восприимчивость с полным насыщением в полях, меньших 0.1 Тл (исходные культуры дрожжей полностью диамагнитны) появляются на стадиях роста, предшествующих началу деления. Эти эффекты исчезали при гибели клеток, а также зависели от их влажности .

3. Присутствие ионов атомов железа в изучаемых образцах, определяемое различными химическими методами, и в частности ICP MS, находилось в пределах ошибки эксперимента, и ни в одном из препаратов их количество не превышало 10-4 от веса образца .

Теоретическая дискуссия 60-х годов не предложила объяснений наблюдаемых в экспериментах эффектов, но поставила их под сомнение, в результате чего открытие оказалось не только забытым, но и научно дискредитированным. Новые теоретические представления о функционировании живых систем, основанные на предложенном физическом механизме миграции энергии в системе молекулярно-водных комплексов, образующихся в живом, позволяют предложить физическую гипотезу, дающую объяснение совокупности экспериментальных данных эффекта, открытого Л.А.Блюменфельдом .

Литература

1. Блюменфельд Л.А., Калмансон А.Э. Биофизика, 1957, т.2, №5, с.552-565 .

2. Самойлова О.П., Цапин А.И., Блюменфельд Л.А. Биофизика, 1995, т.5, №2, с.383 .

–  –  –

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ИЗУЧЕНИЯ СВЕРХСЛАБЫХ ПРОЦЕССОВ, СВЯЗАННЫХ С ФИЗИКОХИМИЕЙ ЖИВОГО, И О СЛОЖНОСТИ ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИИ

–  –  –

До настоящего времени в биологии и биофизике не существует общепринятой теории, способной объяснить, какие же факторы определяют собственно феномен жизни, т.е. управляют последовательностью и синхронностью молекулярных процессов в живых организмах, обеспечивающих их существование и развитие .

Отсутствие такой теории тесно связано с тем, что развитие физики после создания в начале ХХ века модели материи, именуемой в физике «основными началами», шло в сторону решения только прикладных задач физики твердого тела. Огромные успехи физики в создании моделей процессов для неживой материи, вызвавших экспоненциальный рост технологических возможностей современности, наглядно иллюстрируемые реальными результатами нано-_ и химических технологий, ядерной энергетики, космических аппаратов и многого другого создают у массы ученых, занимающихся естественными науками, иллюзию могущества современной физики во всех областях знаний и уверенности в абсолютной достоверности и универсальности ее моделей для всех процессов, в том числе, и протекающих в живых системах. Однако хотя живое и неживое внешне состоит из одних и тех же элементов материи – атомов, живое последовательно развивалось, усложнялось и химически совершенствовалось в процессе эволюции, продолжающейся и в настоящее время, в Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------то время как неживое направленной эволюции не испытывало. Весьма сложные молекулярные формы, присущие живому, возникшие и победившие в процессе эволюции, обладают, в силу своего строения, новыми физическими и химическими возможностями, отсутствующими в неживом. Характерной особенностью этих молекулярных форм является способность повышать качество энергии, квантуя ее в терагерцовом и более низкочастотных диапазонах ЭМП, и уже давно показано, что для описания этого процесса следует использовать модели и математический аппарат квантовой электродинамики. В применениях же, относящихся к неживой материи, участие этой части электромагнитного спектра в технических процессах абсолютно надежно и достоверно описывается с помощью квантовой механики и волновых физических моделей, и именно попытки применить волновые модели к описанию процессов в живом являются первопричиной неудач всех имеющихся интерпретаций взаимодействия слабых ЭМП низкочастотного диапазона с живыми системами и организмами .

Не менее важным физико-химическим фактором является гидратация биополимеров, в результате которой создаются водные структуры, связывающие биополимеры биомолекулы живого организма в единую молекулярно-водную систему. В этом случае пользование химическими знаниями о воде только как о растворителе также пресекает все возможности интерпретировать многочисленные экспериментальные результаты с участием воды для живых систем. Из сказанного следует, что для правильной интерпретации результатов экспериментальных исследований с живыми системами, для полного и достоверного понимания и последующего описания процессов в живом необходимо, прежде всего, выявить фундаментальные молекулярные системы, характерные для живого, и далее, исходя из «основных начал» физики, создать для них адекватные физические модели. При этом заранее нужно быть готовыми к тому, что физические модели квантовой физики, необходимые для описания процессов в живом, будут существенно отличаться от принятых в физике неживого, хотя обязательно будут в значительной мере использовать все ее достижения .

Между тем, исследования в области живых систем и биоактивных веществ наталкиваются на мощное противодействие, как объективное, так и субъективное, со стороны определенной части научной общественности, Объективное противодействие, прежде всего, вызвано самой физической природой квантовых процессов, нуждающихся в изучении и интерпретации: сверхмалыми энергиями квантов в низкочастотной области ЭМП и сверхмалыми потоками квантов, вплоть до единичных, значимо участвующих в процессах в живом. Отсутствие способов их прямого измерения (пока!) вынуждает использовать в экспериментах с живым биологические тесты – живые системы, по определению основанные на тех же физических механизмах передачи энергии в химических процессах межмолекулярного взаимодействия и физических же процессах управления этими химическими взаимодействиями. Не менее важным объективным противодействием исследований сверхслабых является незнание теоретических аспектов, относящихся к механизмам межмолекулярных процессов в живом .

Эти процессы протекают в живом с участием множества минорных факторов, обычно не учитываемых в эксперименте не только из-за невозможности их измерить, но и в связи с отсутствием знания об их существовании. Именно минорные факторы, как химической, так и физической природы, в том числе и существенно квантового характера, о непредсказуемом участии которых авторы экспериментов зачастую даже не подозревают, но при этом приводящие, в силу нелинейности процессов, протекающих в живом, к макро последствиям, являются причиной невоспроизводимости многих эффектов, вполне значимо наблюдаемых в эксперименте. К сожалению, зачастую авторы великолепных экспериментальных работ с живыми системами, пытаясь на линейных моделях классической физики построить объяснения наблюдаемого и не находя в них объяснений, в своих измышлениях столь далеко уходят от каких-либо разумных физических интерпретаций полученных результатов, что эти интерпретации полностью заслоняют экспериментальные результаты, а их статьи, вместо материала для развития физики живого, оказываются материалом, объективно питающим Комиссию РАН по борьбе с лженаукой .

Субъективное противодействие части научной физико-химической общественности основано, прежде всего, на неготовности физиков, химиков и биологов отказаться от модельных представлений, так хорошо работающих в области неживого, поскольку для них эти модели - основа их научных взглядов, которые они исповедовали всю жизнь. Эта внутренняя неготовность воспринимать новое дополнительно стимулируется и поддерживается безграмотными, с точки зрения науки, объяснениями экспериментальных результатов, которыми, как уже говорилось, наполнены статьи и доклады авторов, работающих с нелинейными сверхслабыми процессами, но при этом не владеющими нелинейными знаниями. И пока хотя бы большинство исследователей, занимающихся экспериментами с живыми системами, не перестанет развлекать серьёзную научную общественность теоретическими измышлениями фантастического характера, эта важнейшая для самого существования человечества область науки будет «на законных основаниях» принижаться и игнорироваться, а Комиссия по лженауке РАН будет на тех же «законных основаниях» тормозить в нашей стране развитие этого важнейшего направления современной науки - науки о живом .

–  –  –

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------МЕХАНИЗМЫ РАДИОПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНО-МОДУЛИРОВАННОГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ

Гапеев А.Б., Лукьянова Н.А .

ФГБУН Институт биофизики клетки РАН, 142290, Россия, г. Пущино Московской обл.; e-mail: a_b_g@mail.ru Освоение новых диапазонов частот радиочастотных электромагнитных излучений (ЭМИ), увеличение мощности и площади покрытия радиопередающих систем, усложнение структуры электромагнитных сигналов приводит к растущему беспокойству среди широкой общественности относительно потенциальных неблагоприятных последствий для здоровья при воздействии техногенных ЭМИ различных частотных диапазонов, включая возможные генотоксические эффекты. Защита живых организмов от повреждающего действия ЭМИ является одной из актуальных и чрезвычайно сложных проблем современной электромагнитной биологии, радиобиологии и биомедицины. Предполагается, что неионизирующие ЭМИ и низкие концентрации активных форм кислорода (АФК) могут изменять резистентность клеток к воздействию ионизирующего излучения и модифицировать вызванные им повреждения ДНК в клетках. Цель настоящей работы заключалась в исследовании комбинированного действия ЭМИ крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) с различными параметрами и рентгеновского излучения (РИ) на индукцию повреждений клеточной ДНК .

С использованием общей фракции лейкоцитов периферической крови мышей линии SHK in vitro и щелочного варианта метода "комета-тест" мы обнаружили, что облучение клеток импульсно-модулированным ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 0.1 мВт/см2, экспозиция 20 мин) с частотами модуляции 0.1, 1, 16, 32 и 50 Гц перед воздействием РИ в дозе 4 Гр снижает уровень повреждений клеточной ДНК в среднем на 25%. Непрерывное или амплитудно-модулированное ЭМИ КВЧ с теми же частотами модуляции было неэффективно. Установлено, что радиозащитное действие ЭМИ КВЧ зависит от несущей частоты и от интенсивности излучения. Эффект имеет характерную S-образную зависимость от интенсивности излучения, полувеличина эффекта наблюдается при интенсивности около 50 мкВт/см2. Обнаружено, что величина радиозащитного эффекта ЭМИ КВЧ не зависит от дозы РИ в диапазоне доз 1-8 Гр. Полученные результаты показывают, что величина радиозащитного эффекта ЭМИ КВЧ зависит от несущей частоты, частоты и типа модуляции, интенсивности, уровня повреждений ДНК и последовательности воздействий .

Методом усиленной хемилюминесценции было установлено, что механизмы радиопротекторного действия ЭМИ КВЧ связаны с запуском адаптивного ответа наномолярными концентрациями АФК, образующимися под действием импульсно-модулированного излучения. Хорошо известно, что стрессактивируемая протеинкиназа SAPK/JNK играет важную роль в клеточных ответах на действие повреждающих и стрессирующих факторов. В результате проведенных экспериментов по оценке роли SAPK/JNK протеинкиназы в реализации радиозащитных эффектов ЭМИ КВЧ было показано, что действие ингибитора SAPK/JNK протеинкиназы SP600125, начиная с концентрации 0.0625 мкг/мл, полностью снимает радиозащитный эффект ЭМИ КВЧ. Большие концентрации SP600125 (0.125-1 мкг/мл) также предотвращали радиозащитный эффект ЭМИ КВЧ, но сами по себе оказывали генотоксическое действие. Оценка роли систем репарации ДНК показала, что их блокирование азидом натрия в концентрации 10 мМ приводит к полному снятию радиозащитного эффекта ЭМИ КВЧ .

Таким образом, мы показали, что низкоинтенсивное ЭМИ КВЧ с определенными физическими параметрами способно оказывать радиопротекторное действие. Величина обнаруженного эффекта зависит от последовательности воздействий, частоты и типа модуляции, интенсивности и несущей частоты. Механизмы радиозащитного эффекта связаны с запуском адаптивного ответа наномолярными концентрациями АФК .

Снятие радиозащитного эффекта ЭМИ КВЧ при селективном ингибировании SAPK/JNK-киназного каскада и неспецифическом блокировании систем репарации ДНК указывает на важную роль этих внутриклеточных систем в реализации механизмов радиопротекторного действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ. Полученные результаты вносят определенный вклад в понимание механизмов биологического действия низкоинтенсивных ЭМИ и позволяют развивать научно-обоснованную стратегию электромагнитной безопасности .

THE MECHANISMS OF RADIATION PROTECTIVE EFFECT OF PULSE-MODULATED EXTREMELY

HIGH-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC RADIATION

–  –  –

Using the comet assay technique, it was shown that low-intensity pulse-modulated electromagnetic radiation of extremely high frequencies (EHF EMR) with certain physical parameters can cause a radiation protective effect, protecting cellular DNA from x-ray radiation. The effect depended on the sequence of actions, frequency and type of modulation, intensity and carrier frequency. The mechanisms of radiation protective effect are associated with the induction of an adaptive response by nanomolar concentrations of reactive oxygen species formed by the pulsemodulated radiation. Cessation of the radiation protective effect of EHF EMR with selective inhibition of SAPK/JNK kinase cascade and non-specific blocking of DNA repair systems indicates the important role of these intracellular systems in the realization of the mechanisms of radiation protective action of low-intensity EHF EMR .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ ВЕЩЕСТВ АНТИОКСИДАНТНОГО СТАТУСА НА

МИКРОВЯЗКОСТЬ ОРГАНЕЛЛ КЛЕТОК МОЗГА МЫШЕЙ В НОРМЕ

Герасимов Н.Ю., Неврова О.В., Голощапов А.Н., Буpлакова Е.Б .

ИБХФ РАН Большинство белков и ферментов являются трансмембранными или мембраносвязанными, и их функциональность и активность напрямую зависят от липидного состава и структуры мембран.В процессе регуляции пероксидного окисления липидов (ПОЛ) происходит изменение липидного состава, что, в свою очередь, приводит к изменению структуры мембран. Поэтому при исследовании воздействия антиоксидантов на организм следует особое внимание уделять изменению микровязкости биологических мембран .

В этой связи настоящая работа была направлена на изучение действия физиологических и малых концентраций фенозанана микровязкость липидных и прибелковых областей мембран мозга мышей в норме .

В работе использовали самцов мышей линии SHK, массой 18-21 г. Препарат Фенозан К вводили внутрибрюшинно в дозах 10-17, 10-14, 10-11 и 10-5 моль/кг, приготовленные растворением в дистиллированной воде. Контрольным мышам вводили дистиллированную воду. Проведено три серии экспериментов. На каждую точку в опыте и в контроле использовали 6-10 мышей. Микровязкость липидного бислоя мембран определяли методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) спиновых зондов. В качестве зонда использовали стабильные нитроксильные радикалы 2,2,6,6-тетраметил-4-каприлоилоксилпиперидин-1-оксил (зонд I) и 5,6-бензо-2,2,6,6-тетраметил-1,2,3,4-тетрагидро--карболин-3-оксил (зонд II), синтезированные в Институте химической физики им. Н.Н. Семенова РАН .

Обнаружены существенные изменения микровязкости (c) в различных областях липидного бислоя мембран почти на всем изученном диапазоне концентраций фенозана, наибольшие для 10-17 и 10-5 моль/кг .

Через 30 мин время корелляции вращательной диффузии зонда I уменьшается на 20-30% для всех доз, кроме 10-14 и 10-1 моль/кг во втором опыте. Через 24 часа характер изменений c сохраняется для всех концентраций .

Таким образом, фенозан как в малых, так и сверхмалых концетрациях уменьшает микровязкость мембран (увеличивает текучесть). Напротив, в прибелковых областях (зонд II) бислоя изменения c были незначительны для всех доз через 30 мин, а через 24 часа все дозы фенозана существенно увеличивали c (текучесть уменьшалась на 15-30%) по сравнению с контролем. Таким образом, введение фенозана сначала влияло на липидную компоненту мембраны, что затем приводило к изменению микровязкости прибелковых областей липидного бислоя .

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF AGENTS WITH ANTIOXIDANT STATUS ON MICROVISCOSITY

OF THE MICE BRAIN ORGANELLES MEMBRANES IN HEALTH

Gerasimov N.Yu., Nevrova O.V., Goloshchapov A.N., Burlakova E.B .

IBCP RAS The effect of the phenosan in different concentration, from low to ultralow, was studied. Significant changes of the micrviscosity were found out. Maximal effect was observed for two concentrations of the antioxidant, that is 10-17 and 10-5 mole/kg. The drug in all concentrations reduced microviscosity of the lipidic areas and increased microviscosity of the proteinic areas of the membranes .

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ, ОПИСЫВАЕМЫЕ НЕРАВНОВЕСНОЙ

ТЕРМОДИНАМИКОЙ

Горовой Ю.М .

Ярославский гос. технический университет, Московский проспект, 88, Ярославль, gorovoyj@mail.ru Энтропия и энергия сложных систем, состоящих из взаимодействующих подсистем, неаддитивны .

Особенность таких систем – наличие метастабильных полистационарных состояний. Метастабильные полистационарные состояния сложных систем помимо энтропии описывают специфическим, характерным именно для таких систем дополнительным термодинамическим параметром: количеством взаимной информации .

К таким сложным системам, в частности, относятся: биологические макромолекулы со своим водным окружением, клеточные мембраны и клетки в целом .

Специфические свойства сложных систем проявляются чаще всего в виде неравновесных процессов, не характерных для систем, обладающих аддитивной энергией и энтропией. Некоторые такие специфические свойства возможно описать и истолковать с помощью аппарата неравновесной термодинамики сложных систем .

Влияние количества взаимной информации на величину энтропии сложной системы приводит к увеличению вероятности появления в сложной системе флуктуаций с большим пространственным размером и большим временем релаксации по сравнению с флуктуациями в системах, обладающих аддитивными параметрами .

Влияние количества взаимной информации приводит к появлению дополнительных членов в термодинамических силах, описывающих неравновесные термодинамические процессы в сложных системах .

Наличие дополнительных членов в термодинамических силах приводит к тому, что соотношения взаимности Онзагера в сложных системах выполняются только при определенных условиях и нарушается принцип симметрии Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Кюри для феноменологических коэффициентов, связывающих потоки и термодинамические силы в уравнениях неравновесной термодинамики. (Что объяснимо, поскольку наличие структуры, характерное для сложной системы, приводит к нарушению симметрии среды, а нарушение симметрии среды, как показал Качальский [1], приводит к нарушению принципа симметрии). В результате в сложных системах становятся возможными такие неравновесные процессы, которые не свойственны системам, обладающим аддитивными параметрами, и такие специфические химические реакции как «горение воды» .

Появление дополнительных членов в термодинамических силах меняет содержание универсального критерия эволюции Пригожина. В результате создается возможность позитивных и негативных сценариев развития сложной системы в состояниях далеких от термодинамического равновесия. Позитивные и негативные сценарии развития связаны с ростом или уменьшением количества взаимной информации. Такие позитивные и негативные сценарии развития характерны для дистантного взаимодействия биологических объектов .

Разработанный аппарат неравновесной термодинамики сложных систем позволяет описать на качественном уровне и истолковать специфические свойства сложных систем .

SPESCIFIC PROPERTY OF COMPLEX SYSTEMS, DESCRIBED BY NONEQUILIBRIUM THERMODYNAMICS

Gorovoy Y.M .

Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, RU, gorovoyj@mail.ru Литература

1. Katchalsky A., Spangler R.// Quart Rev. Biophys.,1968, 1, 1, p. 78-82 .

КОЛИЧЕСТВО ВЗАИМНОЙ ИНФОРМАЦИИ КАК ПАРАМЕТР СОСТОЯНИЯ СЛОЖНОЙ

СИСТЕМЫ: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ, КВАНТОВАЯ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИИ

Горовой Ю.М., Ивашковская Т.К .

Ярославский гос. технический университет, Московский проспект, 88, Ярославль, gorovoyj@mail.ru Существует формально-математическое и смысловое единство у математической, квантовой и термодинамической интерпретаций описания состояния взаимодействующих систем. А.Н. Колмогоров [1] определяет информационный параметр, характеризующий взаимосвязь стохастических переменных следующим образом: «количество информации (далее: количество взаимной информации [2]), содержащейся в переменном х относительно связанного с ним переменного у». Количество взаимной информации равно сумме информационных энтропий (энтропий Шеннона) переменных х и у минус информационная энтропия объединения этих двух переменных. Таким образом, информационная энтропия связанных переменных не аддитивна, и глубину этой связи, позволяющей получить некоторую (неполную) информацию о переменной у по известным значениям переменной х, определяет количество взаимной информации .

Взаимодействие квантовых систем приводит к «перепутыванию» их состояний, характеризуемых волновыми функциями. Мерой глубины «перепутывания» служит количество взаимной информации, определенное [2] как сумма энтропий фон Неймана «не перепутанных» квантовых систем минус энтропия фон Неймана систем с «перепутанными» состояниями. Для квантовых систем количество взаимной информации является физическим параметром, характеризующим состояние и информационные свойства сложной квантовой системы, связанные с квантовыми вычислениями .

Данные о теплоемкости молекул ДНК лосося (в водном окружении) в диапазоне температур от 4,2 К до 300 К [3] показали наличие существенных различий между теплоемкостями нативных молекул ДНК и «расплетенных» молекул ДНК (при одинаковом количестве воды). У «нативных» молекул ДНК в водном окружении отсутствует скачек теплоемкости при 273 К. Энтропия «нативных» молекул ДНК на 700 Дж/(кгК) меньше, чем у молекул расплетенного ДНК. Определив количество взаимной информации как разность термодинамических энтропий молекул ДНК в «нативном» и «расплетенном» состоянии, получим термодинамический параметр, характеризующий состояние сложной системы: вода – молекулы ДНК, термодинамический параметр, характеризующий способность сложных систем к информационному взаимодействию .

AMOUNT OF MUTUAL INFORMATION AS A STATE PARAMETER OF COMPLEX SYSTEMS:

MATHEMATICAL, QUANTUM AND THERMODYNEMICAL INTERPRETATIONS

Gorovoy Y.M., Ivashkovskaya T.K .

Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, RU, gorovoyj@mail.ru Литература

1. Колмогоров А.Н. Три подхода к определению понятия «количество информации»// Проблемы передачи информации, 1965, вып.1, с. 3-11 .

2. Прескилл Дж. Квантовая информация и квантовые вычисления. Том 1.- М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2008, 464 с .

3. Андроникашвили Э.Л., Мревлишвили Г.М. Низкотемпературная теплоемкость ДНК// УФН, 1986, т. 150, вып. 4, с. 625-628 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------THE IMPACT OF GEOMAGNETIC ACTIVITY ON LUMINESCENCE INTENSITY OF

PHOTOBACTERIUM PHOSPHOREUM BACTERIA

Gromozova E., Kachur T., Hretskyi I .

D.K. Zabolotny Institute of Microbiology and Virology, National Academy of Sciences of Ukraine, Zabolotnogo str., 154, Kyiv 03680, Ukraine, E-mail: igorgretsky@gmail.com Now it is known that the cosmic rhythms caused by dynamics in solar activity are transformed in the variations of the most diverse biological processes [1]. These variations have an impact on the biological objects. It is assumed that the variation of the geomagnetic field is the link between solar activity and the functional state of the organism [2] .

Berganskaya with coauthors testifies to the possible connection between luminescence activity of bacteria and geomagnetic disturbances [3] .

It is possible to perform the assessment of geomagnetic activity using microbial cells-based biosensors. The biological sensors based on lumous bacteria have attracted the special attention among all types of biosensors. Bacterial luminescence is an enzymatic process associated with the general metabolism of the cell. These bacteria contain the luciferase enzyme system responding to the environmental changes .

The aim of this work was to study the geomagnetic activity effect on Photobacterium phosphoreum IMV B-7071 luminescence intensity .

The luminous marine bacterium P. phosphoreum strain IMV B-7071 from the culture collection of the Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of the National Academy of Sciences of Ukraine was used in this study .

Bacterial biomass was grown for 24 hours at 21C. The bacterial suspension of the 3 ml volume and 107 cells/ml was used to evaluate specific luminescence intensity at photomultiplier FEU-115. The geomagnetic activity was assessed by the values of the K-index using the data of space weather prediction center of the National Oceanic and Atmospheric Administration (http://www.swpc.noaa.gov). The daily measurements were carried out during September-October 2015 .

Calculated basic statistics data for analyzed period showed a statistically significant inverse relationship between geomagnetic activity and the specific luminescence intensity with a correlation coefficient R = -0.40 (p 0.001) .

At the same time, the metachromasy and the biomass increment of the studied bacteria during the period under consideration with geomagnetic activity were statistically significantly independent .

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

БАКТЕРИЙ PHOTOBACTERIUM PHOSPHOREUM

Громозова Е.Н., Качур Т.Л., Грецкий И.А .

Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного НАН Украины, ул. Заболотного, 154, Киев 03143, Украина, E-mail: igorgretsky@gmail.com Литература

1. Белишева П.К., Попов А.Н. // Биофизика. 1995. Т.40. Вып.4. 755-764 .

2. Владимирский Б.М., Нарманский В.Я., Темурьянц H.A. // Биофизика. 1995. Т. 40. Вып.4. С. 749-753 .

3. Бержанская Л.Ю., Бержанский В.Н., Белоплотова О.Ю. и дp. // Биофизика. 1995. Т. 40. Вып. 4. С. 778-781 .

ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТОВ В СВЕРХМАЛЫХ ДОЗАХ

Денисов Ю.Д .

НИИ кардиологии и внутренних болезней МЗ РК, Алматы, Республика Казахстан yuriagnostic@yandex.ru В предыдущих исследованиях мы доказали, что механизм действие препаратов в сверхмалых дозах (СМД) протекает в межклеточном веществе и зависит от взаимодействия препарата в СМД и межклеточного вещества. Однако, ни факторов, инициирующих данный процесс, ни процессы, влияющие на механизм действия, мы не сумели выяснить. При дальнейшем анализе литературы была выдвинута гипотеза, что механизм влияния препаратов в СМД в межклеточном веществе связан с изменением Ткрит температуры, при которой образуются моноламеллярные пленки (в норме она равна 230С) – т. е. регенерация мембраны в клетке .

Ткрит. – это согласование многих межмолекулярных характеристик, при которых наступает наиболее выгодные условия для липидов к формированию моноламеллярных пленок и, следовательно, мембран. Для подтверждения данной гипотезы были использованы форменные элементы крови человека. Межклеточным веществом служила, как и в организме человека, сыворотка крови данного донора. Для проверки влияния изменения в образовании моноламеллярных пленок (Ккритич.) форменные элементы подвергались тепловому стрессу – пробы были помещены в камеру с температурой + 380С и экспонировались в течение 15 минут, а корректирующим фактором служил нестероидный противовоспалительный препарат диклофенак в двух сверхмалых дозах - СМД (2,3*10-9М и в 2,3*10-14М). Фактором сравнения служил тот же препарат в среднетерапевтической дозе (25 мг/мл- 2,5*10-5М). Контролем функциональной активности служил индекс деформирования эритроцитов (ДЭ). Полученные результаты обрабатывались стандартным статистическим пакетом «Statistica-6»

Полученные результаты и их обсуждение: при воздействии препаратов в СТД в группе «без сыворотки» увеличивал ДЭ на 26,2%. Группа «с сывороткой» незначительно снижала ДЭ по отношению к группе «без сыворотки» (на 4,65%) .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------В группе «без сыворотки» под действием препарата в СМД-1 снижало уровень ДЭ на 13,5% по отношению к группе контроля. Диклофенак в группе «СМД-2» значительно снижал уровень ДЭ –на 37,84% .

Таким образом, увеличение Ткрит. приводит к деформации эритроцитов, а воздействие диклофенаком в сверхмалой дозе 2,3*10-14М значительно снижает деформацию эритроцитов, что говорит о нормализации Ткрит .

Это подтверждает не только действие препаратов через межклеточное вещество, но и объясняет механизм реализации данного эффекта .

INFLUENCE OF PHYSICO-CHEMICAL FACTORS ON THE FORMATION OF THE MECHANISM

ACTION OF PREPARATIONS IN ULTRA-LOW DOSES

Denisov Yu.D .

Research Institute of Cardiology and Internal Medicine of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan, Almaty, Republic of Kazakhstan yuriagnostic@yandex.ru The work is devoted to the confirmation of the hypothesis about the action of drugs in ultralow doses through the intercellular substance.The main factor in the realization of the hypothesis is Tkrit. in the synthesis of monolamellar films. To change it, the samples were incubated at + 380C and the level of erythrocyte deformation was determined under the influence of diclofenac in ultra-low doses (2.3 * 10-14 M). The study showed that the drug in ultra-low doses significantly reduces the level of erythrocyte deformation. Thus, an increase in Tkrit.leads to deformation of erythrocytes, and exposure to diclofenac in an ultra-small dose of 2.3 * 10-14M significantly reduces the deformation of erythrocytes, which indicates the normalization of Tkrit. This is confirmed not only by the action of drugs through the intercellular substance, but also explains the mechanism for realizing this effect .

ФОРМИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ ПРЕПАРАТОВ В СВЕРХМАЛЫХ ДОЗАХ ПОД

ДЕЙСТВИЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Денисов Ю.Д .

НИИ кардиологии и внутренних болезней МЗ РК, Алматы, Республика Казахстан yuriagnostic@yandex.ru Ранее мы показали, что механизм действие препаратов в сверхмалых дозах (СМД) протекает в межклеточном веществе и зависит от взаимодействия препарата в СМД и межклеточного вещества. Факт был установлен, а ответа на вопрос о модерации процесса не был получен. Дальнейший анализ литературы подвел нас к гипотезе, что механизм действия препаратов в СМД связан с корректировкой Ткрит– температуры образования моноламеллярных пленок в клеточной и внутриклеточной мембране клеток – начальный этап регенерации мембран. В норме Ткритравна 230С. Проведенные исследования по тепловому стрессу показали, что повышение Ткрит. увеличивает деформацию эритроцитов, а использование НПВП в СМД-2 (2,3*10-14М) снижает деформацию эритроцитов. Однако, как изменится влияние Ткрит. ниже 230С на данный процесс не изучено. Для подтверждения данной гипотезы были использованы форменные элементы крови человека. Межклеточным веществом служила, как и в организме человека, сыворотка крови данного донора. Для проверки влияния изменения в образовании моноламеллярных пленок (Ккритич.) форменные элементы подвергались холодовому стрессу – пробы помещались в камеру с температурой + 100С и экспонировались в течение 15 минут, а корректирующим фактором служил нестероидный противовоспалительный препарат диклофенак в двух СМД (2,3*10-9 М и в 2,3*10-14М). Фактором сравнения служил тот же препарат в СТД (25 мг/мл- 2,5*10-5М) .

Контролем функциональной активности служил индекс деформирования эритроцитов. Полученные результаты обрабатывались стандартным статистическим пакетом «Statistica-6» .

Полученные результаты и их обсуждение: Были сформированы две группы исследования: «без сыворотки» - прямое воздействие препарата на мембрану эритроцитов и «с сывороткой» - действие препаратов через межклеточное вещество. Воздействие диклофенака в СТД в группе «без сыворотки» снижает ДЭ на 37,2% .

В присутствии сыворотки ДЭ выше контроля на 18,92%, а по отношению к группе «без сыворотки» ДЭ увеличилась на 91,3%. Как известно, концентрация 2,3*10-8 - 2,3*10-12М является «мертвой зоной». Было интересно, как такая концентрация будет влиять на уровень ДЭ. При «холодовом» стрессе диклофенак в концентрации 2,3*10-9 М (СМД-1) в группе «без сыворотки» понижал ДЭ на 13,5 % (по отношению к контролю) .

Присутствие сыворотки (группа: СМД-2) снижало уровень ДЭ на 6.3%. Таким образом, «холодовой» шок снижает ДЭ под действием диклофенака в СМД-1 без сыворотки. Наличие межклеточного вещ-ва приближает уровень ДЭ к контролю .

FORMATION OF THE MECHANISM OF ACTION OF DRUGS IN ULTRA-LOW DOSES UNDER THE INFLUENCE OF

PHYSICOCHEMICAL FACTORS

Denisov Yu.D .

Research Institute of Cardiology and Internal Medicine of the Ministry of Health of the Republic of Kazakhstan, Almaty The work is devoted to the confirmation of the hypothesis about the action of drugs in ultra-low doses through the intercellular substance. The main factor in the realization of the hypothesis is Tkrit. in the synthesis of monolamellar films. To change it, the samples were cooled to +100С and the level of erythrocytes deformation was determined under the influence of diclofenac in ultra-low doses (2,3 * 10-14M). The study showed that the drug in ultra-low doses significantly reduces the level of erythrocyte’s deformation. Thus, drugs in the ULD normalize the value of Tkrt. and restores the synthesis of monolamellar films, which means that restoration of the regeneration of cell membranes Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВЛИЯНИЕ ЕДИНИЧНЫХ ЗАМЕН ПРОТИЯ НА ДЕЙТЕРИЙ В МОЛЕКУЛЕ ДНК НА

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ОТКРЫТЫХ СОСТОЯНИЙ

Джимак С.С., Свидлов А.А., Елкина А.А., Барышев М.Г., Дроботенко М.И .

Кубанский государственный университет, Краснодар, Россия E-mail: jimack@mail.ru Возникновение открытых состояний в молекуле ДНК является облигатным условием, обеспечивающим ее функциональную активность, в том числе облегчающим специфические межмолекулярные ДНК-белковые взаимодействия в процессе транскрипции, фолдинга и репликации. Учитывая, что значительная часть ДНК в эукариотической клетке находится в конденсированном состоянии и связана с гистонами, исследование ее молекулярной динамики in vivo существенно затруднено, поэтому целесообразным представляется изучение открытых состояний в молекуле ДНК с помощью математического моделирования [1]. Последнее удобно для аналитического исследования, так как позволяет изучать ДНК в значительно более длительные временные периоды по сравнению с ее молекулярной динамикой in vivo .

Кроме того, в исследованиях последних лет показано, что снижение концентрации дейтерия ниже природного уровня также оказывает существенное влияние на метаболические процессы [2] и это важно учитывать при моделировании биологических процессов в условиях непрерывного D/H обмена .

Целью работы являлось исследование возникновение открытых состояний в гене D. melanogaster между азотистыми основаниями двухцепочечной молекулы ДНК в зависимости от концентрации дейтерия в окружающей ее жидкой среде. Авторами разработана математическая модель, позволяющая учитывать указанные эффекты .

Показано, что в физиологическом диапазоне атом дейтерия увеличивает вероятность разрыва связи между комплементарными азотистыми основаниями на 0,22-0,60%, что отражает его способность замедлять скорость считывания генетической информации в процессах транскрипции, сужая при персистентном воздействии в течение клеточного цикла низкоинтенсивного неблагоприятного фактора диапазон регуляторных механизмов и приводя к снижению адаптационного потенциала у клетки .

В то же время, при возникновении условий, ослабляющих силу межспиральных водородных связей в молекуле ДНК, наличие атома дейтерия увеличивает частоту возникновения открытых состояний, повышая, таким образом, риск мутаций за счет большей доступности азотистых оснований к повреждающим воздействиям неблагоприятных внешних факторов. Последнее подтверждает возможность возрастания частоты спонтанных мутаций, опосредованных влиянием атомов дейтерия на молекулярную динамику двухцепочечной ДНК, что может играть существенную роль в процессе эволюции живых организмов. Полученные результаты также показывают неравноценность отдельных термодинамических/кинетических эффектов, связанных с заменой дейтерия на протий в молекуле ДНК, что указывает на способность реакций D/H обмена регулировать скорость жизненно важных процессов биологически активных систем (например, считывание генетической информации). Таким образом, не исключается вероятность наличия у живых организмов особых механизмов различного уровня организации, осуществляющих долговременную адаптацию к выраженным колебаниям D/H соотношения в окружающей среде .

При этом стоит отметить, что на основании полученных решений задачи Коши (системы n нелинейных дифференциальных уравнений) можно сделать вывод о том, что даже при замене в молекуле ДНК всего одного атома протия на дейтерий и одинаковой средней скорости репликации ДНК могут возникать отдельные периодические замедления и эквивалентные им в таком случае по суммарной выраженности ускорения, хотя в целом и нивелирующие друг друга, но способные за счет изменения внутритактового паттерна считывания генетической информации приводить к общему накоплению ошибок воспроизведения генетической информации, сопровождающихся на определенном этапе переходом количественных изменений (число сбоев репликации) в качественные дефекты (мутации), приводящие к стойким, в том числе наследуемым, нарушениям генома у живых существ .

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-3359.2017.4 .

–  –  –

Литература

1. Дроботенко М.И., Джимак С.С., Свидлов А.А., Басов А.А., Лясота О.М., Барышев М.Г. Математическая модель двухцепочечной молекулы ДНК с учетом открытых состояний // Биофизика, 2018, Том 63, Вып. 2, С .

258 .

2. Джимак С.С., Басов А.А., Волченко Н.Н., Самков А.А., Федулова Л.В., Барышев М.Г. Изменение функциональной активности митохондрий, выделенных из клеток печени крыс, прошедших предадаптацию к сверхнизким концентрациям дейтерия // Доклады академии наук, 2017. Т. 476, № 5, С. 584–587 Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------СРАВНЕНИЕ ДИНАМИКИ ФИЗИЧЕСКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВОДЫ И

СЕЙСМОГРАВИТАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЙ ЗЕМЛИ

Дроздов А.В., Нагорский П.М.1 ФГБУН Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, E-mail: av@biophys.ru ФГБУН Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, E-mail: npm_sta@mail.ru Ранее в работе [1] при исследовании физико-химических свойств воды было выявлено, что изменения физических характеристик воды подчиняются определенным закономерностям. Во всех экспериментах, независимо от используемого метода молекулярно-структурного анализа (ИК-спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, кондуктометрия, СВЧ-радиометрия, ЯМР в магнитном поле Земли и др.), наблюдались близкие по значению и хорошо воспроизводимые периоды колебаний измеряемых величин .

Иными словами, в рамках двухструктурной модели воды [2-3] процессы взаимных переходов между локальными структурными неоднородностями в воде – квазиупорядочены .

В упомянутой работе было сделано предположение, что наблюдаемая квазигармоничность свойств воды является следствием. Причина же заключается в наличии внешнего фактора (или факторов), который «навязывает» определенный характер межмолекулярного взаимодействия в воде .

В данной работе нами одновременно измерялась динамика сил поверхностного натяжения воды (измерения проводились на двух аналогичных экспериментальных установках синхронно) и регистрировались сейсмогравитационные колебания Земли. Полученные данные подвергались авто- и кросскорреляционному анализу .

Все эксперименты проводились в Лаборатории сейсмологии физического факультета СанктПетербургского государственного университета. Регистрация колебаний Земли производилась с помощью цифрового сейсмогравиметрического комплекса, а изучение динамики сил поверхностного натяжения воды производилось на основе модернизированного сталагмометрического метода определения силы поверхностного натяжения (метод капель). Суточная динамика температуры (в помещении где проводились эксперименты) не превышала ±0,5 0С .

Проведенные эксперименты и последующий анализ позволили обнаружить определенное сходство в динамиках сил поверхностного натяжения и сейсмогравитационных колебаниях Земли. В спектрах собственных колебаний Земли обнаружены частоты, наблюдающиеся в динамике изменений физических свойств воды [1]. Авто- и кросскорреляционный анализ показал высокую корреляцию в «водяных» и «гравитационных» спектрах для колебаний с периодами 12 мин. и 60 минут. Так же наблюдалась высокая корреляция в динамике свойств воды и «лунными приливами» .

На рис.1 представлена характерная кросскорреляционная функция между динамикой силы поверхностного натяжения воды и динамикой сейсмогравитационных колебаниях Земли в диапазоне 0-30 минут. Длина анализируемых рядов составляет около 3-х суток. Видна высока корреляция между двумя процессами на частоте соответствующей периоду 12 минут .

Рис.1. Кросскорреляционная функция между динамикой силы поверхностного натяжения воды и динамикой сейсмогравитационных колебаниях Земли в диапазоне 0-30 минут .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Дать четкое объяснение наблюдаемой в этой работе корреляции мы сейчас не можем. Мы склоняемся к гипотезе, что наличие в составе воды молекул с магнитными моментами (орто-молекулы) скорее всего и являются причиной изменения параметров межмолекулярного взаимодействия в постоянных и переменных магнитных полях, которые, кстати, модулируются гравитационными возмущениями от внешних объектов (Луна, Солнце и т.п.) [4] .

Предлагаемый нами механизм изменений межмолекулярного взаимодействия в воде связан с двухкомпонентной моделью воды, предложенной С.М.Першиным [5]. Орто- и пара-молекулы воды различаются по вращательным степеням свободы, что приводит к различному характеру их взаимодействия как друг с другом, так и в кластерах. Именно это различие, в рамках этой модели, и лежит в основе двухструктурной модели воды и связанной с ней структурной динамикой. Проведенные нами ЯМР эксперименты в магнитном поле Земли говорят о том, что динамика изменения соотношения орто- /парамолекул воды совпадает с динамикой физических характеристик воды (сила поверхностного натяжения, электропроводность и т.д.) [1] .

Стоит обратить внимание еще на один весьма интересный результат полученный в этой работе .

Выявленные периоды колебаний физ. свойств воды и колебаний Земли (12 мин.) не плохо совпадают с ритмами характерными для живой природы [6, 7]. Полученные результаты позволяют сделать предположение, что в основе биоритмов может лежать как периодичность физико-химических процессов (определяемая колебательной природой межмолекулярных взаимодействий в воде), так и изменениями проницаемости клеточных мембран за счет изменения соотношения орто-/пара-молекул, приводящее к изменению физических свойств внутриклеточной воды. Подводя итог вышесказанному, можно предположить, что космофизические факторы могут быть причиной синхронизации работы живых клеток любого биологического организма .

Литература

1. Дроздов А.В., Нагорская Т.П., Биофизика 59 (6) 1195 (2014) www.biophys.ru/archive/h2o-00034.pdf

2. Cамойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов (Изд-во АН CCCP, М., 1957) .

3. Fivos Perakis, Katrin Amann-Winkel et al, PNAS vol. 114, no 31, 2017, 8141-8143 .

4. Адушкин В.В., Спивак А.А., Харламов В.А. Доклады академии наук, т. 476, №4, стр. 452 (2017) .

5. Першин С.М., Двухкомпонентная вода www.biophys.ru/archive/congress2009/pro-p71

6. Зенченко Т.А., Медведева А.А., Хорсева Н.И. и др. Геофизические процессы и биосфера т.12, № 4, 73 (2013), www.biophys.ru/archive/rhythm-00001.pdf

7. Зенченко Т.А., Медведева А.А., Поскотинова Л.В. и др. Биофизика 59 (6) 1186 (2014), www.biophys.ru/archive/rhythm-00002.pdf

БЕЛКОВО-ПЕПТИДНЫЙ КОМПЛЕКС ИЗ ТКАНИ СЕМЕННИКОВ БЫКОВ, ПОВЫШАЮЩИЙ

ПОДВИЖНОСТЬ СПЕРМАТОЗОИДОВ ЧЕЛОВЕКА IN VITRO

Елистратов П.А., Ильина А.П., Евдокимов В.В.1, Краснов М.С., Ямскова В.П.2, Ямсков И.А .

Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Российская Федерация, Москва, ул .

Вавилова, 28;

Филиал «НМРЦ» НИИ урологии и интервенционной радиологии им. Н.А.Лопаткина Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Российская Федерация, Москва, ул. Вавилова, 26;

–  –  –

Современная демографическая ситуация в стране характеризуется падением рождаемости, и эта тенденция по оценкам демографов сохранится на протяжении нескольких лет. В последние годы нарушения репродуктивной функции у мужчин приобрели особую медицинскую и социальную значимость в связи с прогрессирующим снижением фертильных свойств сперматозоидов, в частности, их подвижности и жизнеспособности. Состояние лечения и диагностики мужского бесплодия остаётся малоэффективным, а коррекция нарушений мужской фертильности не всегда приводит к положительным результатам. В этом случае для стимуляции структурно-функционального состояния мужских половых клеток используют ряд гормональных препаратов, витамины, микроэлементы и другие, однако, эффект применения не всегда удовлетворяет и пациента, и врача, к тому же гормональные препараты могут иметь ряд негативных побочных эффектов. В этой связи важен поиск эффективных средств эндогенного происхождения, воздействующих на поддержание основных параметров фертильности сперматозоидов .

Из семенников половозрелых быков был выделен белково-пептидный комплекс, обладающий биологической активностью в сверхмалых дозах. При помощи метода MALDI–TOF–масс–спектрометрии было показано, что в его состав входят пептиды с молекулярными массами 1000–10000 Да и белок с молекулярной массой 65712 Да с частичной N-концевой аминокислотной последовательностью DTHKSEIAHRFKDLGE-, гомологичной зрелой молекуле бычьего сывороточного альбумина под номером в базе данных Uniprot gi1351907 (одна из изоформ). Было установлено, что в состав данного комплекса входят также липиды и Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------углеводы. Показано, что данный белково-пептидный комплекс находится в наноразмерном состоянии, усредненное значение гидродинамического радиуса (Rh) частиц составляет 67.91 ± 3.17 нм. При помощи метода спектроскопии кругового дихроизма в дальней ультрафиолетовой области (195–260 нм) было проведено исследование вторичной структуры данного белково-пептидного комплекса. Согласно расчетным данным он содержит 68.9% -спиралей, 7.2% -складок, 7.0% -изгибов и 16.9% неупорядоченной структуры. Показано, что комплекс обладает высокой конформационной термостабильностью, определена его точка конформационного температурного перехода (60°С), после которой комплекс переходит в денатурированное состояние. Было установлено, что данный комплекс обладает шапероноподобной активностью, а именно ингибирует агрегацию бычьего сывороточного альбумина, индуцированную дитиотреитолом на модели роллерного органотипического культивирования семенников мыши наблюдали протекторное действие белково-пептидного комплекса, которое выражалось в поддержании структуры и адгезионных взаимодействий между семенными канальцами и жизнеспособности сперматозоидов и их предшественников. Исследования биологического действия белково-пептидного комплекса, выполненные на сперматозоидах человека in vitro показали, что, действуя в сверхмалых дозах (в диапазоне от 10-8 до 10-15 мг белка/мл), он способствует увеличению их общей подвижности приблизительно на 50-70%, причем данный эффект сохраняется в течение от одного до трёх часов. Кроме того, было показано, что данный комплекс обеспечивает сохранение жизнеспособности сперматозоидов человека in vitro не менее, чем в течение 2-х суток .

–  –  –

From the testicles tissue of cattle, a biologically active protein-peptide complex was isolated and purified. This complex at low doses, corresponding to the protein concentration range of 10-8 to 10-15 mg/ml, has a stably pronounced effect of increasing sperm motility in ejaculate samples. This complex includes peptides with molecular masses from 1000 Da to 10000 Da, and a protein representing a multifamily of blood serum mammals proteins with molecular weight 65712 Da .

The isolated and purified protein-peptide complex promotes an increasing about 50-70% of the general motility of spermatozoa in the human ejaculate in vitro and this effect persisted for several hours. The activity of this complex is characterized by the absence of negative side effects .

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ СИЛЬНО РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ КАЛИЙ АНФЕНА

–  –  –

Многие природные и синтетические биологически активные вещества (БАВ) проявляют свою активность в диапазоне низких (10-9 -10-4М) и сверхнизких концентраций (10-17-10-9М). Однако до последнего времени физико-химическая причина этих явлений оставалась неясной. В работах [Рыжкина И.С., Муртазина Л.И. и др., 2009; 2011] впервые показано, что в сильно разбавленных (10-20–10-6 М) водных растворах, приготовленных методом последовательных серийных разбавлений, самопроизвольно образуются отрицательно заряженные наноразмерные образования, обозначенные термином «наноассоциаты», которые состоят преимущественно из структур воды. Целью нашей работы было изучения антистрессовых свойств 2-карбокси-2-(N-ацетиламино) -3ди-трет-бутил-4’-гидроксифенил) -пропиоаната калия (калий анфена). Для имитации стрессовых воздействий использовали модель «старения» митохондрий, вызывающую увеличение генерации АФК и, следовательно, активацию ПОЛ в мембранах этих органелл [Zhigacheva I. V., Burlakova E. B., 2014] .

«Старение» митохондрий печени и митохондрий, выделенных из эпикотилей 5-дневных этиолированных проростков гороха, вызывало слабое набухание митохондрий и рост генерации АФК, что нашло отражение в увеличении интенсивности флуоресценции продуктов ПОЛ в 3-4 раза. Введение калий анфена в среду инкубации снижало интенсивность флуоресценции продуктов ПОЛ в мембранах митохондрий печени и митохондрий проростков гороха и носило дозовую зависимость. Препарат в концентрациях 10-5- 10-8, 10-13- 10М снижал интенсивность флуоресценции продуктов ПОЛ до контрольного уровня .

Более того, введение калий анфена в среду инкубации приводило к изменению биоэнергетических характеристик митохондрий печени и митохондрий проростков гороха. Наиболее эффективными оказались расчетные концентрации препарата 10-5- 10-8М и 10-13-10-15М. В этих концентрациях препарат повышал скорости окисления НАД-зависимых субстратов в дыхательной цепи митохондрий растительного и животного Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------происхождения на 13,2-35% в присутствии АДФ и на 11-28% в присутствии разобщителя (FCCP карбонилцианид-п-трифторметоксифенилгидразон) .

Исходя из полученных данных можно предположить, что биологические эффекты калий анфена обусловлены его антиоксидантными свойствами и способностью его высоко разбавленных (10-16–10-6 М) водных растворов самопроизвольно образовывать молекулярные ансамбли, обозначаемые термином «наноассоциаты», которые состоят преимущественно из структур воды. Результаты квантово-химических расчетов ассоциатов 2карбокси-2-(N-ацетиламино) -3-(3’,5’-ди-трет-бутил-4’-гидроксифенил) -пропаната калия (лиганда) с последующей визуализацией структур предполагают возможность существования кинетически независимых гидрат содержащих агломератов (структур) в водной среде. Реакционная способность таких агломератов связана с изменением энтропии и свободной энергии в зависимости от структуры сольватной оболочки лиганда .

BIOLOGICAL ACTIVITY OF STRONGLY DILUTED SOLUTIONS OF POTASSIUM ANPHEN

–  –  –

The antistress properties of 2-carboxy-2- (N-acetylamino) -3- (3 ', 5'-di-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl –propionate potassium (potassium anphen) were investigated. To simulate stress effects, the model of "aging" mitochondria were used, which causes the activation of LPO in the membranes of these organelles [Zhigacheva I. V., Burlakova E. B., 2014]. Aging" of rat liver mitochondria and mitochondria of pea seedlings caused a weak swelling of mitochondria and an increase of fluorescence intensity of LPO products in 3-4 times. The introduction of potassium anphen into the mitochondrial incubation medium led to a decrease in the fluorescence of the final products of lipid peroxidation both in the membranes of mitochondria of rat liver and in the membranes of mitochondria of pea seedlings and had a dose dependence. The preparation in concentrations of 10-5-10-8, 10-13-10-16M reduced the fluorescence intensity of LPO products to a control level. In these concentrations, the drug increased the oxidation maximal rates of NAD-dependent substrates in the respiratory chain of plant and animal mitochondria by 13.2-35%. Based on the data obtained, it can be assumed that the biological effects of potassium anphen are due to its antioxidant properties and the ability of its highly diluted (10-16-10-6

M) aqueous solutions to spontaneously form molecular ensembles, denoted by the term "nanoassociates". Quantumchemical calculations of associates of potassium anphen suggest the possibility of the existence of hydrate-containing agglomerates in an aqueous medium. The reactivity of such agglomerates is associated with a change in entropy and free energy, depending on the structure of the solvation shell of the ligand .

НИЗКОДОЗОВОЕ СВЕТОДИОДНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ СИНИМ СВЕТОМ СТИМУЛИРУЕТ

МЕТАБОЛИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ КЛЕТОК

Зак П.П.*, Сережникова Н.Б.1, Погодина Л.С.1, Поташникова Д.М. 1, Сакина Н.Л., Донцов А.Е .

Институт биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН, Москва, Россия Московский Государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

–  –  –

Введение Лечение светом или светотерапия лазерными, или светодиодными источниками (LED) при низких интенсивностях облучения связана с так называемым процессом фотобиомодуляции, т.е., благотворного влияния света на определенные клеточные функции. Как правило, лечение светом проводят в далеком красном или ближнем инфракрасном диапазонах спектра, поскольку более коротковолновое облучение может оказывать различные токсические воздействия на клетки .

Хорошо установлены факты благоприятного (целительного) действия низкодозового длинноволнового облучения для заживления ран, лечения травм, инфекций и таких распространенных патологий как диабетическая ретинопатия и возрастная макулярная дегенерация сетчатки [1,2]. Известно, что фотобиомодуляция подавляет воспалительные процессы, вызванные уменьшением митохондриальной активности [1], восстанавливает баланс редокс-потенциала системы глутатиона при токсикологическом воздействии на клетки [3], усиливает процесс фагоцитоза в клетках РПЭ глаза человека [4] .

Положительные эффекты фотобиомодуляции на клетки могут быть связаны с активацией самых различных фоточувствительных молекул, включая меланины, гемоглобин, цитохром-с-оксидазу и др. Однако, по мнению Т. Кару [5,6] универсальный механизм фотобиостимуляции связан с фотоактивацией фермента дыхательной цепи митохондрий цитохром-с-оксидазы. Это приводит к повышению митохондриального мембранного потенциала (ММП), повышению уровня внутриклеточного АТФ, изменению редокс-состояния клеточной цитоплазмы [6]. Спектр действия фотобиомодулирующих эффектов указывает на то, что в качестве первичного фотоакцептора выступает молекула цитохром-с-оксидазы в одном из своих промежуточных редокс состояний, поглощающих свет в диапазоне 620-820 нм [6]. Можно предположить, что поскольку цитохром-сСимпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------оксидаза поглощает свет также и в синем диапазоне спектра, этот спектральный диапазон также может быть связан с фотобиомодуляционным действием. Так было показано [7], что облучение синим лазером 442 нм восстанавливает митохондриальное дыхание, подавленное оксидом азота, что вероятно связано с фотоактивацией цитохром-с-оксидазы. Хорошо известно, однако, что свет синего диапазона чрезвычайно токсичен для клетки [8]. Поэтому для регистрации стимулирующего действия синего облучения важно подобрать такие условия, чтобы токсичность его была минимизирована или отсутствовала вовсе .

Цель настоящей работы состояла в том, чтобы подобрать условия облучения клеток синим светом, при которых метаболические характеристики будут улучшаться, как это происходит при действии длинноволнового облучения. Для решения этой задачи мы использовали низкодозовое ( 1 Дж/см2) облучение LED источником синего света с максимумом 450 нм .

Методика В работе использовали суспензию клеток РПЭ японского перепела Coturnix japonica и культуру моноцитов человека ТНР-1, которые облучали синим (450 нм) светодиодным (LED) источником света .

Варьировали время и расстояние до объекта с целью изменения доз облучения, которые составляли от 0,1 Дж/см2 до 1 Дж/см2. Время облучения, как правило, не превышало 50 минут. Облучение проводили при температуре 370С или при комнатной температуре. Контрольными образцами служили пробы, содержащиеся в темноте .

Оценка состояния митохондрий в клетках РПЭ при низкодозовом синем облучении проводилась путем морфометрической обработки цифровых фотографий электронной микроскопии с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни, различия признавали значимыми при p0.05. Антиоксидантную активность (АОА) суспензии клеток РПЭ японского перепела измеряли с помощью хемилюминесцентной модельной системы окисления, состоящей из гемоглобина, пероксида водорода и люминола [9] .

В качестве измеряемых параметров использовали продолжительность латентного периода развития максимальной интенсивности свечения и/или интенсивность свечения до и после добавления суспензии клеток .

Кинетику хемилюминесценции регистрировали на спектрофлуорофотометре “Shimadzu RF5301PC” при длине волны люминесценции 470 нм. АОА активность была оценена по степени увеличения латентного периода хемилюминесценции в зависимости от концентрации белка добавленной суспензии клеток РПЭ. Измерение митохондриального мембранного потенциала (ММП) проводили на культуре моноцитов человека ТНР-1 методом проточной цитофлуориметрии. Для изучения изменений ММП был отработан протокол прижизненного окрашивания клеток ТНР-1 в суспензии флуоресцентным потенциал-зависимым красителем TMRE (тетраметилродамин этиловый эфир) [10,11]. Выделение живых одиночных клеток проводили по параметрам прямого и бокового светорассеяния. Популяции интенсивно флуоресцирующих клеток (окрашенных TMRE+) и слабо флуоресцирующих (неокрашенных TMRE- апоптотических) клеток оценивали в процентах. Процент неокрашенных клеток в наших экспериментах не превышал 1% от общего количества обработанных клеток. Для обеих клеточных популяций были подсчитаны средняя интенсивность флуоресценции и стандартное отклонение от среднего (SD). Так как исследованные популяции проявляли ассиметричное распределение по уровню интенсивности окрашивания TMRE, была проанализирована также медиана интенсивности флуоресценции. Измерение ММП на суспензии клеток РПЭ глаза японского перепела также оценивали с помощью красителя TMRE путем определения величины флуоресценции при длине волны 575-585 нм согласно методике [10,11]. Длина волны возбуждающего света составляла 549 нм .

Митохондриальную специфику накопления TMRE контролировали с помощью разобщителя окислительного фосфорилирования FCCP (20мкМ) .

Измерение уровня общей метаболической активности клеток РПЭ была количественно определена с помощью прижизненного красителя ресазурина, согласно инструкции “Sigma-Aldrich”, приведенной в работах [12,13]. Оценку восстановления ресазурина проводили по росту интенсивности флуоресценции при длине волны возбуждения 560 нм и эмиссионном максимуме 590 нм .

Результаты Для определения влияния низкодозового синего облучения на метаболическую активность клеток РПЭ была проведена количественная оценка клеточных повреждений путем измерения восстановления прижизненного красителя ресазурина. Ни в одном из экспериментов не было зарегистрировано уменьшения интенсивности процесса восстановления ресазурина после облучения клеток РПЭ синим светом. Оценка АОА суспензии клеток РПЭ глаза перепела, проведенная с использованием хемилюминесцентной системы, содержащей люминол и пероксид водорода, свидетельствует о более высокой антиоксидантной активности облученных клеток. Для оценки эффекта синего низкодозового облучения на ММП был использован флуоресцентный потенциал-зависимый краситель TMRE. Оценка изменения ММП при действии света была проведена на суспензии клеток РПЭ глаза японского перепела и на культуре клеток моноцитов человека при облучении синим светом в дозе 0,1 Дж/см2 и 0,3 Дж/см2 Показано значительное увеличение накопления флуоресценции в клетках РПЭ при облучении синим светом в дозе 0,1 Дж/см2 и достоверное, но меньшее увеличение интенсивности флуоресценции клеток, облученных в дозе 0,3 Дж/см2. Краситель добавляли к клеткам РПЭ уже после их облучения и затем регистрировали процесс распределения флуоресценции между клетками и средой инкубации. Эти результаты свидетельствуют о том, что активированные клетки сохраняют это состояние в течение определенного времени. Облученные клетки имели гораздо большую интенсивность Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------флуоресценции по сравнению с необлученными. Сравнение средней и медианной интенсивностей флуоресценции клеток ТНР-1, окрашенных TMRE без облучения и при облучении синим светом показывает, что медианная интенсивность флуоресценции клеток после облучения синим светом возрастает больше, чем в два раза. Обнаружено увеличение численности митохондрий в ответ на облучение. Так, однократное кратковременное (15 мин) воздействие низкодозового синего облучения на глаза 78-недельных птиц вызывало небольшое, но достоверное увеличение численности и удельного объема всех митохондрий. Если в контрольных необлученных клетках численность митохондрий составляла 17,8 ± 0,7, а их удельный объем был 11,8 ± 0,7, то после облучении количество митохондрий возрастало до 20,6 ± 0,9, а их удельный объем до 15,3 ± 0,7. При этом общее количество видоизмененных митохондрий не менялось .

Выводы Результаты работы свидетельствуют о том, что облучение синим светом 450 нм в дозах менее 1 Дж/см2 не только не вызывает повреждений, а напротив, оказывает благотворное воздействие на метаболизм клеток, как это было показано для облучения LED и лазерными источниками в красном спектральном диапазоне .

Литература

1. Begum R, Powner MB, Hudson N, Hogg C, Jeffery G Treatment with 670 nm light upregulates cytochrome C oxidase expression and reduces inflammation in an age-related macular degeneration model // PLoS ONE, 2013, 8, e57828

2. Tang J, Du Y, Lee CA, Talahalli R, Eells JT, Kern TS Low-intensity far-red light inhibits early lesions that contribute to diabetic retinopathy: in vivo and in vitro.// Invest Ophthalmol Vis Sci, 2013, 54, 3681-3690

3. Yeager RL, Oleske DA, Sanders RA, Eells JT, Henshel DS Melatonin as a principal component of red light therapy. //Med.Hypotheses, 2007, 69, 372-376

4. Fuma S, Murase H, Kuse Y, Tsuruma K, Shimazawa M, Hara H Photobiomodulation with 670 nm light increased phagocytosis in human retinal pigment epithelial cells // Molecular Vision, 2015, 21, 883-892

5. Karu T Primary and secondary mechanisms of action of visible to near-IR radiation on cells // J. Photochem .

Photobiol B Biol, 1999, 49, 1-17

6. Karu T Universal cellular mechanism of laser biostimulation: photoactivation of the respiratory chain enzyme cytochrome c oxidase // Digest Scientific Works IPLIT RAS, 2003, 131-143 [in Russian] .

7. Buravlev E, Zhidkova T, Osipov A, Vladimirov Y Are the mitochondrial respiratory complexes blocked by NO the targets for the laser and LED therapy? // Laser Med Sci, 2015, 30, 173-180

8. Wu J, Seregard S, Algvere PV Photochemical damage of the retina // Surv Ophthalmol 2006, 51, 461-481

9. Teselkin Y, Babenkova I, Lyubitsky O, Klebanov G, Vladimirov Y Measurement of antioxidant activity of blood serum using the hemoglobin-hydrogen peroxide-luminol system // Voprosy Med Chemistry, 1998, 44, 70-76 [in Russian] .

10. Gan Z, Audi SH, Bongar RD, Gauthier KM, Merker MP Quantifying mitochondrial and plasma membrane potentials in intact pulmonary arterial endothelial cells based on extracellular deposition of rhodamine dyes //Am J Lung Cell Mol Physiol, 2011, 300, 762-772

11. Scaduto RCJ, Grotyohann LW Measurement of mitochondrial membrane potential using fluorescent rhodamine derivatives // Biophys J 1999, 76, 469–477

12. O’Brien J, Wilson I, Orton T, Pognan F Investigation of the Alamar blue (resazurin) fluorescent dye for the assessment of mammalian cell cytotoxicity // Eur J Biochem, 2000, 267, 5421-5426

13. Gonzalez RJ, Tarloff JB Evaluation of hepatic subcellular fractions for Alamar blue and MTT reductase activity // Toxicol In Vitro, 2001, 15, 257-259

LOW-DOSE LED IRRADIATION WITH BLUE LIGHT STIMULATS METABOLIC CELL ACTIVITY

–  –  –

A study of the effect of low-dose blue LED irradiation with a maximum of 450 nm and doses of 1 J/cm2 was carried out on the models of RPE cells of the eye of the Japanese quail Coturnix japonica and the human monocyte cell line THP-1. Metabolic activity of cells (resazurin test), their antioxidant status (inhibition of the process of chemiluminescence of luminol induced by hydrogen peroxide) and the value of the mitochondrial membrane potential (TMRE test) were registered as measurable parameters. The results of the study on models of RPE cells and human monocytes indicate that irradiation with blue light at 450 nm in doses less than 1 J/cm2 not only does not cause damage but rather has beneficial effects on metabolic cell activity, as it was shown for irradiation by LED and laser sources in the red spectral range .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ТИОЛСОДЕРЖАЩИЕ БЕЛКИ, КАК ФАКТОР ПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ ПРОЗРАЧНОСТЬ

ХРУСТАЛИКА В УСЛОВИЯХ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕССА

Ибрагимова Ж.М, Байрамова С.Д .

Институт физиологии им А.И.Караева НАН Азербайджана, Баку, Азербайджан Тел.: +(99412) 432-33-87; e-mail: jaluzi2009@gmail.com, seadet.bayramova.88@mail.ru .

Изучение влияния неионизирующего электромагнитного излучения (ЭМИ) на органы зрения людей и животных в последние десятилетия остаётся весьма актуальной проблематикой. ЭМИ радио- и микроволнового диапазонов стало составной частью окружающей среды в сегодняшнем мире высоких технологий и, как следствие, воздействие этого фактора на живые организмы неизбежны. Полученные в последние годы результаты облучения животных микроволновыми излучениями указывают на оксидативную природу реализации их разнообразных эффектов. В частности, данные, полученные в Лаборатории биофизики клеточного метаболизма Института физиологии им. А.И. Караева, касающиеся влияния дециметрового излучения на процессы ПОЛ и антиоксидантную систему в некоторых зрительных структурах, свидетельствуют об этом же. Тиоловые соединения в тканях в первую очередь взаимодействуют с перекисными продуктами. Поэтому окислительное влияние неионизирующего ЭМИ должно отражаться в тиоловом содержании хрусталика. Эксперименты на крысах показали, что при относительно высокоинтенсивном облучении (30 мкВт/см2) до 14 дней в корковой части хрусталика происходит постепенный переход скрытых в структуре белка тиоловых групп в открытое (реакционно-способное) состояние, тогда как в ядре хрусталика проявляется обратный процесс – растет содержание скрытых (нереакционно-способных) белковых тиолов .

Низкоинтенсивное облучение (10 мкВт/см2) приводит к снижению содержания легкодоступных тиолов (глутатиона и поверхностно-расположенных белковых тиолов) в коре (и не так заметно в ядре) хрусталика на фоне низкого уровня ПОЛ. Причиной этому, по-видимому, является переход части белковых открытых сульфгидрильных групп в замаскированную форму в результате процессов глутатионилирования и умеренного образования белковых дисульфидов. Переход белковых тиолов из одного состояния в другой под действием физического фактора позволяет выдвинуть идею о надмолекуляном механизме регуляции гомеостаза (в частности, тиолового) в высокобелковых образованиях, который может реализоваться путем агрегациидеагрегации белковых молекул .

THIOL-CONTAINING PROTEINS, AS A FACTOR SUPPORTING THE TRANSPARENCY OF THE LENS

UNDER CONDITIONS OF OXIDATIVE STRESS

–  –  –

The study of the effect of non-ionizing electromagnetic radiation (EMR) on the organs of vision of humans and animals remains a point of great significance over the last decade. EMR of radio and microwave frequency has become an integrated part of modern high-tech world and as a consequence, the impact of this factor on living organisms is inevitable. Recently obtained data on exposure of experimental animals to microwave radiation has pointed out the oxidative nature of EMR adverse effects. Experimental data on effect of decimeter radiation on lipid peroxidation processes and antioxidant defense in visual structures provided by Laboratory of Biophysics of Cell Metabolism of A.I .

Karayev Institute of Physiology has confirmed this assumption as well. Tissue thiols inherently react with oxidizing products. Thereby the oxidative effect of non-ionizing EMR may have impact on the lens' thiols pool .

Experiments conducted on albino rats have shown that exposure to relatively high intensity irradiation (30 W / cm2) for 14 days led to the gradual transition of the thiol groups hidden in the protein structure to accessible (reactive) state in the cortex of the lens, and vice verse, an increase in content of hidden (inaccessible) thiols was detected in the nucleus of the lens. Low-intensity irradiation (10 W / cm2) resulted in a decrease in accessible thiols (glutathione and surface-located protein thiols) in the cortex (and, less obvious, in the nucleus) of the lens on background of low level of LPO. Apparently, the underlying reason for that phenomenon is the transition of protein easily accessible sulfhydryl groups to hidden form via S-glutathionylation and protein disulfide bond formation. Transition of protein thiols from one state to another attributed to physical factors impact allowed to suggest the supramolecular mechanism of regulation of homeostasis (in particular, thiols) in high-protein formations which can be realized by aggregation and deaggregation of protein molecules .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ДИСКРЕТНОСТЬ ПАРАМЕТРОВ КЛЕТОЧНОГО МИКРООКРУЖЕНИЯ МОДУЛИРУЕТ СПЕКТР

МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В УСЛОВИЯХ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

КЛЕТОК

–  –  –

Известно, что процессы роста и дифференцировки клеток зависят как от свойств субстратных материалов, определяющих взаимодействие клеток с твердой поверхностью, так и от свойств растворимых регуляторных соединений, опосредованно влияющих на клеточно-матриксные контакты, способствуя их усилению или ослаблению. В ходе ограниченного протеолиза белков с различными функциями в клетке, тканевой жидкости, воспалительном инфильтрате и т.п. могут освобождаться короткоживущие растворимые пептидные фрагменты .

Исследованиями последних лет показано, что не только интактные молекулы гистонов, но и их пептидные фрагменты, длина которых может варьировать от нескольких аминокислот до нескольких десятков аминокислот, проявляют биологическую активность. Так, N-концевые пептидные фрагменты гистонов, содержащие от 19 до 70 аминокислотных остатков, проявляют антимикробную активность. Обнаружены биологически активные олигопептидные фрагменты в первичной структуре гистонов, способные регулировать некоторые физиологические процессы. Так, пентапептиды RKESY (фрагмент 33—37 гистона H2B) и YGFGG (фрагмент 99—103 гистона H4) проявляют анальгетическую активность, сравнимую с таковой у лейэнкефалина [1, 2]. Некоторые пептидные фрагменты гистонов могут участвовать в регуляции иммунного ответа. Тетрапептидные фрагменты гистонов TKPA (фрагмент 30—34 гистона H4), TAVR (фрагмент 96—99 гистона H2B) и TARK (фрагмент 6—9 гистона H3) стимулируют фагоцитоз гранулоцитов человека [3], а пентапептид RKGNY (фрагмент 35—39 гистона H2A) стимулирует процесс антителообразования при вторичном иммунном ответе к Т-зависимому антигену у мышей [4] .

В работе исследована роль тетрапептидного фрагмента гистона Н3 в регуляции адгезивного ответа эпителиоподобных клеток линии СНО-К1. В зависимости от цели эксперимента клетки рассевали либо в 96луночные планшеты, либо в чашки Петри, обработанные или не обработанные желатином. Пептид добавляли в клеточную суспензию в концентрации 10-10 10-6 М. Клетки (106 кл./мл или 2105 кл./мл) выдерживали 1 ч в СО2-инкубаторе при 37 С. Определяли количество прикрепившихся клеток по окраске кристаллическим фиолетовым и долю клеток с распластанным морфотипом с помощью фазово-контрастной микроскопии .

Измерение площади клеток проводили с помощью программы Image J .

Установлено, что тетрапептидный фрагмент гистона H3 участвует в регуляции адгезивной способности клеток линии СНО-К1. При этом модулирующий эффект пептида на клеточное прикрепление и распластывание зависит от свойств субстрата, которые могут определять спектр экспрессируемых клетками интегриновых рецепторов и последующую их активацию (при адгезии) или структурные перестройки фокальных адгезий (в ходе распластывания), индуцирующих, с одной стороны, взаимодействие клетки с субстратом, с другой стороны, различные пути передачи сигнала в клетку .

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (№ гос. регистрации АААА-А18DISCRETENESS OF PARAMETERS IN CELLULAR MICROENVIRONMENT MODULATES THE

SPECTRUM OF THE MORPHOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL CHARACTERISTICS IN CELL

CULTIVATION CONDITIONS

–  –  –

Литература

1. Харченко Е.П., Багров А.Я. Гисторфин новый опиоидный пептид из гистона Н4 // Докл. АН СССР, 1986, Т. 289, № 4, С. 10091011 .

2. Харченко Е.П., Калихевич В.Н., Соколова Т.В., Шестак К.И., Ардемасова З.А., Сорочинская Е.И .

Принципиально отличные по первичной структуре от энкефалинов опиатоподобные пептиды // Биохимия, 1988, Т. 53, № 7, С. 11281135 .

3. Konopinska D., Nawrocka E., Siemion I.Z., Szymaniec S., Klonowska E. Partial sequences of histones with tuftsin activity // Int. J. Peptide Protein Res., 1977, V. 9, № 2, P. 7177 .

4. Иванова В.П., Сорочинская Е.И. Иммуноактивные пептиды. IV. Эркагнин иммуноактивный фрагмент гистона H2A // Хим.-фарм. журн., 1992, Т. 26, № 9-10, С. 3437 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИЗОФОРМЫ АЛЬБУМИНА КАК ОСНОВА ТКАНЕСПЕЦИФИЧНОСТИ МЕМБРАНОТРОПНЫХ

БИОРЕГУЛЯТОРОВ

Ильина А.П., Ямскова В.П.1, Ямсков И.А .

Институт элементоорганических соединений им. Н.А. Несмеянова РАН, Россия, Москва, ул. Вавилова 28 Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Россия, Москва, ул. Вавилова, 26

–  –  –

В различных тканях животных нами были обнаружены биорегуляторы, в сверхмалых дозах влияющие на клеточную адгезию, миграцию, дифференцировку, пролиферацию, вызывающие увеличение жизнеспособности клеток invitro. Данные биорегуляторы локализованы во внеклеточном пространстве тканей, а их активность характеризуется наличием тканевой, но отсутствием видовой специфичности. Из-за сходства физикохимических свойств и характера биологического действия они названы мембранотропными гомеостатическими тканеспецифическими биорегуляторами (МГТБ). Важнейшее свойство МГТБ – их способность стимулировать репарацию и восстановление в травмированных и патологически изменённых тканях за счет дополнительной активации клеточных источников регенерации. Кроме того, МГТБ проявляют шаперонную активность, тем самым оказывая влияние на фолдинг белков в межклеточном пространстве тканей. Основу МГТБ составляют пептидно-белковые комплексы, ответственные за биологическое действие данных биорегуляторов. Они состоят из ряда полипептидов с мол. массами 1-10 кДаи альбумина сыворотки крови. Альбумин, взаимодействующий с пептидами по кальций-связывающему механизму, моделирует их активность, получил название белкамодулятора. Белки-модуляторы способны по-разному изменять активность пептидов: например, в сыворотке крови, взаимодействие пептидов с белком-модулятором обратимо ингибирует их биологическую активность. В тканях внутренних органов (печень, легкое, роговица, склера и др.) белки-модуляторы ответственны за проявление тканевой специфичности МГТБ, а в тканях заднего отдела глаз (сетчатка, пигментный эпителий, радужка и др.), белки-модуляторы усиливают биологическое действие пептидов. В связи с тем, что альбумины сыворотки крови позвоночных образуют суперсемейство, нами была проведена идентификация белковмодуляторов, входящих в состав МГТБ, выделенные из тканей различных органов быка и крысы. При исследовании МГТБ, выделенных из тканей печени и легкого крыс, их белки-модуляторы представляли собой две изоформы сывороточного альбумина. Оба белка-модулятора отличались и от альбумина, входящего в состав МГТБ, выделенного из сыворотки крови крыс. Установлено, что в трех МГТБ, выделенных из различных тканей крысы, белками-модуляторами являются отличные друг от друга изоформы сывороточного альбумина крысы. В случае исследования МГТБ, выделенных из тканей быка, их белки-модуляторы также представляли собой три изоформы сывороточного альбумина быка. В первую группу входили белкимодуляторы, выделенные из сыворотки крови, мозга, костного мозга, стекловидного тела, склеры, цилиарного тела, радужки, яичников и семенников крупного рогатого скота; во вторую – из пигментного эпителия, роговицы и зрительного нерва; в третью – из влаги передней камеры глаза. Тем фактом, что выделенные МГТБ из различных тканей одного вида млекопитающих, содержат различные изоформы сывороточного альбумина можно объяснить тканеспецифический характер биологического действия МГТБ .

–  –  –

In various tissues of animals, we detected bioregulators that affect cell adhesion, migration, differentiation, proliferation, and cause an increase in the viability of cells in vitro. These bioregulatorsare localized in the extracellular space of tissues, and their activity is characterizing by the presence of tissue, but the absence of species specificity .

Because of the similarity of physicochemical properties and the nature of the biological effect, they got the name membranotropic homeostatic tissue-specific bioregulators (MHTB). MHTB have a complex composition: they are based on protein-peptide complexes, which include peptides with molecular masses 1-10 kDa and serum albumin, which models the activity of peptides. On the example of MHTB isolated from various tissues of the rat and bull, it was shown that the modulator proteins are different from each other isoforms of serum albumin. The assumption is made that the differences in the composition of the peptides, as well as in the albumin isoforms that make up MHTB, determine the tissue-specific nature of the biological effect of the bioregulators of this group .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОПОРАЦИИ КЛЕТОК КРОВИ НАНОЧАСТИЦАМИ МЕТАЛЛОВ Казаринов К.Д .

ФИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, 141 190, Фрязино, Моск. обл., Россия, kazarinov@ms.ire.rssi.ru В работе сделана попытка объяснить эффекты дестабиллизации клеточных мембран с участием металлических заряженных наночастиц с помощью теории электрического пробоя. Чрезвычайное сходство феноменологии пробоя клеточных и искусственных мембран указывает на то, что при электрическом пробое биомембран процесс образования и развития проводящих дефектов происходят в липидном бислое. Известно, что в основе патологических процессов, связанных с неспецифическим увеличением проницаемости мембран, лежат четыре фундаментальных механизма: 1) перекисное окисление липидов (ПОЛ) в мембранах; 2) активация мембранных фосфолипаз; 3) растяжение мембран в результате осмотического набухания везикулярных структур; 4) аномальная адсорбция белков на мембране [1]. К последнему механизму, возможно, следует добавить и механизм адсорбции наночастиц металлов на клеточной мембране [2].Известно, что пробой мембран достигается не только внешней разностью потенциалов, приложенной к клетке, но и может быть достигнут диффузионным потенциалом, генерируемым самой мембраной .

Связывание наночастиц металла с клеточной мембраной должно приводить к снижению поверхностного натяжения последней и, соответственно, к понижению энергетического барьера порообразования, а также наведению дополнительного локального электрического поля (увеличению мембранного потенциала) .

Механизм уменьшения потенциала пробоя, состоит в снижении потенциального барьера образования пор, которое может происходить, во первых, за счет изменения поверхностного натяжения мембраны и энергии изгиба кромки поры, во вторых – увеличения поверхностного заряда мембраны (при адгезии заряженных наночастиц), таким образом, увеличения напряженности внутри мембранного электрического поля. В наших предварительных экспериментах мы обнаружили модификацию активности клеток крови при добавлении в суспензию наночастиц золота [3], а в других опытах - наночастиц серебра [4]. Результаты этих экспериментов показывают роль золотых и серебряных наночастиц, которая заключается в изменении поверхностного заряда на мембранах клеток крови, тем самым меняя их поверхностный мембранный потенциал, что согласно приведенному выше механизму электропорации клеток, стимулирует проводимость мембранной системы за счет образования пор с соответствующими физиологическими последствиями. С этой точки зрения можно рассматривать результаты работы [5], в которой показана роль наночастиц серебра и переменного электрического поля в уничтожении патогенных клеток с помощью механизма электропорации мембран .

MECHANISM OF ELECTROPORATION OF BLOOD CELLS WITH METAL NANOPARTICLES

–  –  –

The mechanism of electroporation of cell membranes with the participation of metallic nanoparticles is proposed. This mechanism is associated with the adsorption of metal nanoparticles on the cell membrane. There is a decrease in the potential barrier of pore formation with an increase in the surface charge of the membrane. The formation of pores stimulates the conductivity of the membrane system and the physiological response .

Литература

1. Пучкова Т.В., Путвинский А.В., Владимиров Ю.А. Снижение электрической прочности как основной механизм нарушения барьерной функции биомембран // Докл. АН СССР. 1983. Т. 270, № 6. С. 1489-1492 .

2. Казаринов К.Д., Баранова О.А., Полников И.Г., Чеканов А.В. Изучение возможности применения наночастиц в СВЧ онкотермии //Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 2017. Вып. 1(532). С.54-64 .

3. Chekanov A.V., Baranova O.A., Levin A.D., Solov’eva E.Yu., Fedin A.I., Kazarinov K.D. Influence of gold nanoparticle sonactivation of human blood neutrophils // Biophysics. May 2013. V. 58, Issue 3, P. 385-388 .

4. Чеканов А.В., Соловьева З.Ю., Бабушкин А.В., Мудров В.П., Стамм М.В., Баранова О.А., Федин А.И., Казаринов К.Д. Влияние наночастиц серебра на активацию нейтрофилов // Медицинский алфавит. Совр .

лаборатория. 2014. № 4. С. 50-53 .

5. Dolat, O. Rajabi, S. S. Salarabadi, S. Yadegari-Dehkordi, A. Sazgarni. Silvernanoparticle sandelectroporation: The ircombinational effect on Leishmaniamajor // Bioelectromagnetics. 2015. V. 36 (8). P. 586-596 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ БАЗЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕМБРАНОТРОПНОЙ

АКТИВНОСТИ ЭМИ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН

Казаринов К.Д .

ФИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, 141 190, Фрязино, Моск. обл., Россия, kazarinov@ms.ire.rssi.ru ФГУП СКБ ИРЭ им.В.А.Котельникова РАН Для любых биоэлектромагнитных исследований необходимо приборное и методологическое обеспечение, позволяющее адекватно регистрировать и оценивать изменение биологического объекта при (или после) воздействия на него ЭМИ .

Результаты нашей экспериментальной работы показали перспективность ХЛ метода для анализа процессов ПОЛ и других реакций, связанных с участием активных форм кислорода и пероксидов. Предложена инициация ХЛ клеток, как с помощью химических добавок, так и импульсной электрической обработкой, которая имеет ряд технологических и принципиальных преимуществ. Применение химических и физических усилителей хемилюминесценции позволило использовать минимальное количество образца для измерения ХЛ и осуществить разделение ХЛ, обусловленной ХЛ реакциями водных радикалов и ХЛ при перекисном окислении липидов. Предложена конструкция лабораторного хемилюминометра, позволяющего проводить измерения ХЛ одновременно с электрообработкой и механическим перемешиванием образца, его микроволновым облучением, введением добавок в изучаемую систему и ее термостатирования [1] .

Предложенный нами метод АДПМ, в котором сам объект исследований является датчиком контролируемой мощности, представляется весьма удобным средством для корректной дозиметрии КВЧизлучения в медико-биологической практике и эффективным методом изучения биологических объектов и газовых сред, сильно поглощающих микроволновое излучение, который может найти применение для изучения условий облучения и особенностей поглощения микроволн в таких биологических объектах, как препараты водосодержащих тканей, суспензий клеток и водных растворов [2]. Мы исследовали температуру фазового перехода хрусталика глаза мыши как возможного диагностического теста катаракты. Кроме того, было обнаружено, что при увеличении температуры крови выше температуры денатурации происходит заметное увеличение амплитуды акустического сигнала. Такие акустические измерения биологического объекта, находящегося вблизи точки фазового перехода могут оказаться полезными в диагностике некоторых болезней .

Разработана модификация метода капиллярных волн для изучения поверхностных свойств липидных монослоев. Метод, основан на регистрации длины волны и затухания поверхностных волн и позволяет определять поверхностное натяжение и поверхностную вязкость монослоя. Для генерации поверхностных волн используется переменное электрическое поле, а для их регистрации - оптические датчики. Метод обеспечивает высокую точность измерений, является бесконтактным и не требует высокой акустической изоляции прибора .

Предложена методика определения диэлектрических характеристик водных растворов и суспензий, основанная на использовании температурной зависимости коэффициента поглощения водных растворов с помощью одной из модификаций волноводно-диэлектрического резонансного метода, которая позволяет расширить возможности данного метода для его применений [3]. Разработаны конструкции резонансной волноводной камеры для осуществления метода. [4] .

–  –  –

The experience our research team using the effective chemiluminescentmethod is presented. A new design of tunable waveguide microwave resonator intended to be used in systems of measuring dielectric parameters of highly absorbing liquids has been proposed. The diagram of measuring device used for realization of the method of acoustic detection of absorbed power in EHF range is shown .

Литература

1. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Изучение биологического действия микроволнового излучения с помощью хемилюминесцентного метода. Электронная техника. Сер.1. СВЧ-техника. 2010. №2. С. 57-71 .

2. Полников И.Г., Герасимов В.В., Казаринов К.Д. Исследование КВЧ поглощения биологических растворов и препаратов методом фотоакустической спектроскопии. Электронная техника. Сер.1. СВЧ-техника. 2009. № 4 .

С. 59-65 .

3. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Патент на изобретение № 2631340. Способ измерения концентрации водных растворов. Дата гос. регистрации в Гос. Реестре изобретений РФ 21.09.2017. Бюл. № 27 .

4. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Патент на изобретение № 2614047.Перестраиваемая волноводнодиэлектрическая камера для контроля жидкостей. Дата гос. регистрации в Гос. Реестре изобретений РФ 22 марта 2017. Бюл. № 9 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ДЕЙСТВИЕ КВЧ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЕТКАХ Казаринов К.Д., Борисенко Г.Г., Полников И.Г .

ФИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, 141 190, Фрязино, Моск. обл., Россия, kazarinov@ms.ire.rssi.ru ФГУП СКБ ИРЭ им.В.А.Котельникова РАН Известно, что окислительный стресс играет существенную роль при патологических процессах (ишемии, воспалении), токсических воздействиях и т.п. В тканях окислительный стресс приводит к гибели клеток, основным механизмом которой является апоптоз (генетически запрограммированный процесс гибели клетки) .

Механизмы запуска программы апоптоза, вызванного стрессом, чрезвычайно разнообразны, однако все эти механизмы сходятся на уровне митохондрии и индуцируют выход цитохрома с из митохондрий в цитозоль (митохондриально-зависимый апоптоз) [1]. Эта необратимая стадия развития апоптоза приводит к запуску каскада протеолитических ферментов и деградации клетки .

Считается, что выходу цитохрома с в цитозоль предшествует перераспределение кардиолипина в мембранах митохондрии и образование комплексов цитохром с-кардиолипин (КЦ комплекс). КЦ комплекс характеризуется высокой пероксидазной активностью и катализирует накопление гидроперекисей кардиолипина, которые, в свою очередь, необходимы для образования пор во внешней мембране митохондрии и выхода проапоптотических белков (включая цитохром с) в цитозоль. Известно, что водорастворимая флуоресцентная молекула Амплекс красный (AR) сравнительно устойчива в буфере и почти не окисляется в присутствии цитохрома с или Н2О2. Воспроизведенные нами экспериментальные результаты подтверждают это, а также то, что комбинация цитохрома с и перекиси водорода вызывает заметное окисление AR. Однако в присутствии липосом, содержащих кардиолипин (т.е., при образовании КЦ комплексов), степень окисления AR многократно усиливается .

Микроволновое излучение при длине волны =7,7 мм вызывает усиление окисления AR в присутствии цитохрома с и Н2O2. Это усиление оксидазной активности заметно как в присутствии разных липосом, использующихся в нашем эксперименте, так и без них. Однако абсолютная величина эффекта наиболее выражена в присутствии кардиолипина. Таким образом, мы показали, что микроволновое излучение не влияет (или сравнительно мало влияет) на окислительные процессы, индуцируемые глобулярной формой цитохрома с .

В то же времяоксидазная активность КЦ комплексов на 1-2 порядка превышала активность свободного цитохромас, и в ещё большей степени усиливалась под действием микроволнового излучения .

Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что КЦ комплекс является потенциальной мишенью для микроволнового излучения, которое усиливает его пероксидазную активность и может повышать смертность клеток при коинкубации их с индукторами апоптоза. Это может быть использовано для лечения онкологических заболеваний, инфаркта миокарда и многих других патологий .

Кроме того, в наших экспериментах было показано, что микроволновое излучение в диапазоне КВЧ увеличивает скорость накопления продуктов перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав молекул фосфолипидов липосом – модельных липидных мембран (жидкостных наночастиц) .

Предложен механизм наблюдаемого эффекта, согласно которому КВЧ излучение, создавая дефекты в мембранном липидном бислое за счет термотропного действия, обеспечивает проникновение внутрь липосом веществ, стимулирующих перекисное окисление липидов (ПОЛ) в мембранах клеток с соответствующими физиологическими последствиями [2] .

–  –  –

The results of experimental studies of the biological effect of microwave radiation on biochemical processes simulatind reactions in the cells in the state of oxidizing stress are presented. Here, by using model system of cytochrome c (cyt c) and phospholipidsmembranes we demonstrated that microwave irradiation can stimulatecyt c-dependent oxidation of substrates in the water and membranes. Our results suggest that microwave irradiation may elevate sensitivityof cells to apoptotic stimuli .

Литература

1. Bergstrom C.L.,Beales P.A., Lv. Y., Vanderlick T.K., Groves J.T. Cytochrome c causes pore formation in cardiolipin-containing membranes //ProcNatlAcadSci USA, 2013, V. 110(16), P. 6269-74 .

2. Казаринов К., Борисенко Г.Г., Полников И.Г. Влияние ЭМИ низкой интенсивности микроволнового диапазона на окислительные процессы в клетках //Электроннаятехника. Сер. 1. СВЧ – техника, 2018, Вып.1 (536), С. 60-68 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИЗМЕРЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ТОНКОГО

ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО КАПИЛЛЯРА, ЗАПОЛНЕННОГО СИЛЬНОПОГЛОЩАЮЩЕЙ

ЖИДКОСТЬЮ Казаринов К.Д., Тихонова Е.А., Полников И.Г .

ФИРЭ им.В.А.Котельникова РАН, 141 190, Фрязино, Моск. обл., Россия, kazarinov@ms.ire.rssi.ru ФГУП СКБ ИРЭ им.В.А.Котельникова РАН Исследуя действие КВЧ излучения на жидкие биологические среды, мы пришли к необходимости воспользоваться тонким полиэтиленовым капилляром, заполненным суспензией липосом. Следует отметить, что подобный способ облучения в капилляре, пропущенном сквозь широкую стенку волновода, обеспечивает хорошее согласование биологического объекта с волноводным измерительным трактом. Такая система проста в изготовлении, удобна в эксплуатации и обеспечивает эффективное взаимодействие объекта с микроволновым излучением, так как трубка с жидкостью располагаются в области максимального электрического поля низшего типа волны Н01 в волноводе. Предложенная конструкция резонансной измерительной камеры отличается возможностью перестройки и подбора оптимальной связи резонатора с волноводным трактом .

В процессе выполнения данной работы была осуществлена существенная доработка конструкции волноводной резонансной камеры [1, 2]. Кроме того, в процессе нашей экспериментальной работы нам пришлось столкнуться с неожиданным обстоятельством. Оно заключалось в том, что даже при минимальном уровне мощности генератора СВЧ сигнала 0,1 мВт, обеспечивающего устойчивую работу устройства, мы наблюдали существенное изменение амплитуды резонанса, в зависимости от продолжительности облучения, свидетельствующее о микроволновом нагреве исследуемого экспериментального образца водного раствора. В такой ситуации, мы решили регистрировать изменение коэффициента поглощения микроволнового излучения в контролируемой среде при нагревании за фиксированный промежуток времени. Предложенный, таким образом, новый способ [2] измерения диэлектрических характеристик водных растворов, хотя и несколько уступает по чувствительности прежнему способу измерений с помощью волноводной резонаторной камеры, но зато свободен от необходимости термостатировать измерительную ячейку, что не всегда представляется возможным. В процессе дальнейшей экспериментальной работы была обнаружена возможность регистрации структурных фазовых переходов в липосомах – моделях биологических мембран по изменению величины поглощения микроволнового сигнала в капиллярной диэлектрической трубке, что должно представлять значительный интерес для исследователей механизмов биологического действия микроволнового излучения .

Таким образом, предложенная методика определения диэлектрических характеристик водных растворов и суспензий, основанная на температурной зависимости коэффициента поглощения водных растворов с помощью одной из модификаций волноводно-диэлектрического резонансного метода, позволяет расширить возможности данного метода для его применений .

MEASURING ABSORPTION OF MICROWAVE RADIATION BY A THIN POLYETHYLENE CAPILLARY

FILLED BY A STRONG ABSORPTION LIQUID

Kazarinov K.D., Tikhonova E.A., Polnikov I.G .

Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics, RAS (Fryasinobranch), kazarinov@ms.ire.rssi.ru The methodology of investigating microwave radiation absorption by biological objects in a thin dielectric capillary has been proposed and results of investigations are presented .

Литература

1. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Патент на изобретение № 2614047. Перестраиваемая волноводнодиэлектрическая камера для контроля жидкостей. Дата гос. регистрации в Гос. Реестре изобретений РФ 22 марта 2017.Бюл. № 9 .

2. Казаринов К.Д., Тихонова Е.А., Солосин В.С. Конструкция волноводного устройства для измерения параметров жидкостей. Электронная техника. Сер. 1. СВЧ - техника. 2017. Вып. 2 (533). С. 84-88 .

3. Казаринов К.Д., Полников И.Г. Патент на изобретение № 2631340.Способ измерения концентрации водных растворов. Дата гос. регистрации в Гос. Реестре изобретений РФ 21.09.2017. Бюл. № 27 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ И ИЗОФЕРМЕНТНОГО СОСТАВА СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗЫ В

РАСТЕНИЯХ ГОРОХА ПОСЕВНОГО ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

–  –  –

В магнитобиологии до сих пор отсутствует единая теория восприятия клеткой воздействия магнитных полей, что приводит к многообразию возможных схем проведения экспериментов и трудностям в интерпретации и сопоставлении полученных результатов. Для оптимальной организации магнитобиологического эксперимента зачастую необходимо выявить чувствительный к воздействию магнитного поля клеточный компартмент или метаболический процесс. Окислительно-восстановительные процессы, связанные с различными клеточными мембранами представляются универсальным звеном в восприятии организмами (клетками) воздействия физического фактора и, в частности, магнитного поля .

Важным звеном регуляции окислительных процессов клетки является фермент супероксиддисмутаза (СОД) .

СОД (КФ 1.15.1.1) принадлежит к классу оксидоредуктаз и является металлоферментом, катализирующим превращение супероксидных анион-радикалов в молекулярный кислород и пероксид водорода. Существует четыре изоформы СОД, в клетках растений они присутствуют в полном составе. Cu/ZnСОД (Mr 30-33 кДа) содержится в цитозоле, хлоропластах, межмембранном пространстве митохондрий, в пероксисомах; Mn-СОД (Mr 75-94 кДа) - в матриксе митохондрий; Fe-СОД (Mr 36-48 кДа) более характерна для прокариот, в растениях присутствует в хлоропластах, пероксисомах, митохондриях, пропластидах. Т.к .

супероксиддисмутаза присутствует практически во всех компартментах растительной клетки, то изменение активности изоформ СОД может обуславливать неоднородность восприятия магнитного поля клеткой .

Объектом исследования служили 2-х недельные растения гороха посевного (Pisum sativum L.) сорта Альбумен, выращенные в лабораторных условиях. Импульсное магнитное поле (пачки из 20 импульсов длительностью 227 мкс с амплитудой 1,5 мТл, следующих с частотой 15 Гц) создавали с помощью генератора фирмы Electro-Biology Inc., длительность обработки целых растений составляла 30 минут. Активность СОД определяли в хлоропластной и общеклеточной суспензиях по ее способности конкурировать с нитросиним тетразолием за супероксидные анион-радикалы. Исследование изоферментного состава СОД проводили в общеклеточной суспензии с помощью вертикального диск-электрофореза в полиакриламидном геле .

Импульсное магнитное поле (ИМП) изменяло активность СОД. Суммарная активность СОД в листьях гороха после 30-минутной обработки ИМП возрастала по сравнению с контролем в 2 раза, непосредственно в хлоропластах активность СОД увеличивалась на 32% .

Разделение изоформ СОД проводили в нативных условиях. Mn-изоформу выявляли ингибиторным методом при инкубации гелей в растворе пероксида водорода. Контрольные образцы и экспериментальная группа содержали идентичный изоферментный состав (цитозольная и хлоропластная фракции Cu/Zn-СОД,FeСОД, Mn-СОД) что свидетельствует об эффективном функционировании клеточной антиоксидантной системы в нормальных условиях и при воздействии магнитного поля .

Нами было проведено сравнение активности выявленных изоформ СОД, с помощью программы ImageJ .

30-минутная обработка ИМП вызывала увеличение активности Cu/Zn-СОД на 54% вцитозольной фракции и на 27% в хлоропластной. Активность Mn-СОД и Fe-СОД практически не изменялась. Т.е. 30-минутная обработка импульсным магнитным полем приводила к активации как цитозольной, так и хлоропластной фракций Cu/Zn – изоформы СОД, что подтверждалось ростом суммарной активности СОД в общеклеточной и хлоропластной суспензиях, полученных из листьев гороха .

Т.о. наиболее чувствительными к воздействию ИМП изоформами СОД оказались цитозольная и хлоропластная фракции Cu/Zn-СОД, что подчеркивает важную роль хлоропластов в восприятии магнитного поля растениями .

–  –  –

The pulsed magnetic field caused an 2-time increase of the total activity of SOD in pea leaves, directly in chloroplasts the activity of SOD increased by 32%. The activity of Cu / Zn-SOD increased in the cytosolic fraction by 54% and in the chloroplasts by 27%. The activity of Mn-SOD and Fe-SOD remained practically unchanged. Cytosolic and chloroplastic fractions of Cu / Zn-SOD appeared to be the most sensitive isoforms to the influence of the pulsed magnetic field. It is emphasized chloroplasts play the important role in the perception of the magnetic field .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------СТИМУЛЯЦИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ПЛАНАРИЙ МАЛЫМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ НАНОЧАСТИЦ

ОКСИДА ЦЕРИЯ

Каменских К.А. Попов А.Л., Ермакова О.Н., Ермаков А.М .

ФГБУН Институт Теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Россия, 142290 Московская обл., г.Пущино, ул. Институтская д. 3, e-mail: kristina.kamensk@mail.ru Пресноводные плоские черви планарии – уникальные организмы, способные к неограниченной регенерации за счет наличия в теле стволовых клеток – необластов. Эти животные уже давно используются в качестве модели для исследования воздействия на биологические системы различных слабых физических факторов и малых концентраций химических веществ [1]. Недавно было показано, что нанокристаллический оксид церия (НЦ) обладает уникальной биологической активностью, которая связана с его окислительновосстановительной активностью в биологических средах [2]. На уровне in vitro было установлено, что микро и наномолярные концентрации НЦ способны стимулировать пролиферацию стволовых клеток человека и мыши [3]. Цель данной работы – исследование воздействия малых концентраций нанокристаллического оксида церия на регенерацию головного конца тела планарий .

Исследование выполнено на культивируемой клональной расе планарий Schmidtea mediterrnea. Цитратстабилизированные НЦ синтезировали как описано в работе [4], в экспериментах НЦ добавляли непосредственно в воду с регенерирующими животными до требуемой концентрации. Скорость регенерации животных оценивали методом прижизненной компьютерной морфометрии путем измерения роста площади бластемы. Методом иммуногистогимии оценивали изменения количества пролифериующих стволовых клеток .

Для этого у фиксированных планарий оценивали число митотических клеток, помеченных антителами к фосфорилированному гистону 3. Методом RAPD PCR оценивали стабильность геномной ДНК планарий и возможные генотоксичные эффекты НЦ. Методом ПЦР в реальном времени определяли изменения уровня экспрессии генов планарий, ответственных за регенерацию и пролиферацию стволовых клеток в контроле и на фоне присутствия НЦ в воде с регенерирующими планариями .

В результате исследования нами было обнаружено, что НЦ не вызывает развития генотоксичных эффектов даже в высоких концентрациях (10-4 М), не оказывает влияния на жизнеспособность регенерирующих животных. Изучение воздействия НЦ на регенерацию головной части планарий позволило установить, что высокие концентрации препарата (10-4 М – 10-6 М) не влияют на скорость роста головной бластемы. При уменьшении концентрации НЦ с 10-7 М до 10-11 М под его воздействием наблюдали линейное ускорение роста головной бластемы планарий в зависимости от концентрации наночастиц. Максимальный эффект (41%) проявлялся в растворе 10-11 М. Концентрация НЦ 10-12 М не оказывала значимого эффекта на регенерацию животных. Анализ экспрессии генов, регулирующих регенерацию планарий, выявил, что НЦ (10-11 М) активирует транскрипционную активность более половины исследуемых генов через 6 часов после декапитации животных. Также на 48 час регенерации в теле регенерирующих планарий, инкубировавшихся с НЦ (10-11 М), нами обнаружено увеличение митотической активности стволовых клеток – необластов .

Таким образом, нами показано, что нанокристаллический диоксид церия в наномолярных концентрациях способен стимулировать скорость регенерации планарий. Данный эффект реализуется за счет стимуляции экспрессии генов, ответственных за регенерацию и активации митотической активности стволовых клеток .

Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 18-34-00820 мол_а и № 18-015-00447 а .

STIMULATION OF PLANARIAN REGENERATION BY LOW COCENTRATIONS OF CERIUM OXIDE

NANOPARTICLES

Kamenskikh K.A., Popov A.L., Ermakova O.N., Ermakov A.M .

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics of RAS, 142290, Russia, Pushchino, Istitute st. 3, e-mail: kristina.kamensk@mail.ru It is shown that nanocrystalline cerium dioxide in nanomolar concentrations is capable of stimulating the rate of planarians regeneration. This effect is realized by stimulating the expression of genes responsible for regeneration and activation of stem cells mitotic activity .

Литература

1. Gentile L., Cebri F., Bartscherer K. The planarian flatworm: an in vivo model for stem cell biology and nervous system regeneration // Disease Models & Mechanisms, 2011, V. 4, № 1, P 12-19 .

2. Khaksar M.R., Rahimifard M., Baeeri M., Maqbool F., Navaei-Nigjeh M., Hassani S., Moeini-Nodeh S., Kebriaeezadeh A., Abdollahi M. Protective effects of cerium oxide and yttrium oxide nanoparticles on reduction of oxidative stress induced by sub-acute exposure to diazinon in the rat pancreas // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 2017, V. 41, P. 79-90 .

3. Popov A.L., Popova N.R., Selezneva I.I., Akkizov A.Y., Ivanov V.K. Cerium oxide nanoparticles stimulate proliferation of primary mouse embryonic fibroblasts in vitro // Mat. Sci. Eng. C., 2016, V. 68, P. 406–413 .

4. Ivanov, V.K., Maksimov, V.D., Shaporev, A.S. et al. Hydrothermal synthesis of efficient TiO2-based photocatalysts // Russ. J. Inorg. Chem., 2010, V. 55, № 2, P. 154-159 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВЛИЯНИЕ ФОСФОЛИПАЗЫ D НА ПЕРОКСИДАЗНУЮ АКТИВНОСТЬ ЦИТОХРОМА С Кирилина И.В., Буравлев Е.А.1, Степанов Г.О., Осипов А.Н .

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова, 117997, Россия, Москва, ул. Островитянова, д. 1, E-mail: kirilina-irina@bk.ru Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский университет), 119991, Россия, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2, E-mail: evgenii.sci@gmail.com Изучение роли цитохрома с в молекулярных механизмах апоптоза остается актуальной задачей для полного понимая протекания этого процесса. Цитохром c играет ведущую роль в запуске внутреннего (митохондриального) пути апоптоза, а именно, он при взаимодействии с кардиолипином проявляет пероксидазную активность, которая способствует окислению мембран митохондрий и высвобождению мембраносвязанного цитохрома с. Пероксидазную реакцию активно изучают в присутствии кардиолипина, но в состав мембраны также входят и другие мембранные фосфолипиды, и их влияние на пероксидазную активность цитохрома с остается мало изученным. Известно, что фосфолипаза D способна преобразовывать фосфатидилхолин в соответствующую фосфатидную кислоту. Возможна ли активация пероксидазной активности цитохрома с фосфатидилхолином в присутствии фосфолипазы D?

Целью работы являлось изучить пероксидазную активность цитохрома с при действии мембранных фосфолипидов в присутствии/отсутствии фосфолипазы D (из Streptomyces chromofuscus EC 3.1.4.4) .

Основным методом исследования пероксидазной активности цитохрома с была люминолзависимая хемилюминесценция. В качестве субстрата использовали систему: цитохром с-пероксид водородафосфатидилхолин (cyt c-H2O2-DOPC). Работа проводилась на однослойных липосомах, состоящих из фосфолипидов: диолеоилфосфатидилхолина (DOPC) и/или диолеоилфосфатидной кислоты (DOPA), полученных с помощью ультразвуковой обработки в течение 10 мин при температуре 37С. Были использованы разные соотношения фосфолипидов (DOPC:DOPA): от 15:1 до 1:15. При этом общая концентрация фосфолипидов в образцах была постоянной (200 мкМ), менялся только процентный вклад каждого из них. Было обнаружено, что самая высокая хемилюминесценция, которая соответствует максимуму пероксидазной активности цитохрома с, наблюдалась при соотношении фосфолипидов 1:1 .

В зависимости от времени инкубации (0-120 мин) DOPC липосом с фосфолипазой D происходит постепенная наработка DOPA. При этом наблюдается сначала увеличение пероксидазной активности цитохрома с (время инкубации 30 и 60 мин), а затем её снижение (время инкубации 90 и 120 мин), что связано с изменением фосфолипидного состава липосом (рисунок). Соотношение фосфолипидов DOPC/DOPA достигает, некоторого оптимального уровня (1:1), после достижения которого пероксидазная активность начинает резко снижаться, что наблюдалось и при исследовании разных соотношений данных фосфолипидов в отсутствии фосфолипазы D .

–  –  –

Таким образом, соотношение фосфолипидов DOPC/DOPA 1:1 является оптимальным для активации пероксидазной активности цитохрома с. Так же было показано повышение пероксидазной активности цитохрома с при инкубации DOPC липосом в присутствии фосфолипазы D в течении 60 мин на 75% .

–  –  –

Kirilina I.V., Buravlev E.A.1, Stepanov G.O., Osipov A.N .

Pirogov Russian National Research Medical University, E-mail: kirilina-irina@bk.ru Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), E-mail: evgenii.sci@gmail.com Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВЛИЯНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО И ВИДИМОГО ДИАПАЗОНОВ НА РЕЗИСТЕНТНОСТЬ

ЭРИТРОЦИТОВ

–  –  –

Действие излучения оптического диапазона на биологические системы разных уровней организации связано с акцепцией квантов световой энергии специфическими фоточувствительными молекулами, что сопровождается определенными физическими и физико-химическими взаимодействиями, результатом которых является изменение физиологической активности данной системы в целом [1]. Медицинское использование низко-интенсивных лазеров терагерцового и видимого диапазонов обосновано множеством положительных эффектов, среди которых интенсификация микроциркуляции, снижение апоптоза, восстановление барьерной функции мембран эритроцитов в случае отклонения биологической системы от физиологической нормы .

Сравнительный анализ реакции эритроцитов на излучение терагерцового и видимого диапазонов, оправдан с точки зрения, неполноты изученности механизмов регуляторного действия на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях [2] .

В настоящей работе обсуждаются результаты воздействия лазерного излучения терагерцового ( = 333 мкм) и видимого ( = 0,694 мкм) диапазонов на клеточную систему эритроцитов практически здоровых доноров и пациентов с аллергодерматозами, в этиологии которых ведущее значение придается аллергической реакции немедленного или замедленного типа на различные экзогенные или эндогенные факторы химической или биологической природы. Резистентность эритроцитов оценивалась с помощью гемолиза in vitro. Оценка воздействия излучения терагерцового и видимого диапазонов проводилась методом микроволновой диэлектрометрии на частоте f = 37,7 ГГц путем измерения реальной части комплексной диэлектрической проницаемости (), а также путем расчета процента гемолиза эритроцитов .

Показаны более выраженные эффекты восстановления резистентности мембран эритроцитов при инкубировании клеток в плазме крови облученной терагерцовым лазером (экспозиция 30 минут, Р = 6 мВт/см2) по сравнению с инкубированием эритроцитов в плазме облученной красным лазером (экспозиция 30 минут, Р = 12 мВт/см2). При этом терагерцовое излучение более эффективно стабилизировало структуры мембран эритроцитов за счет увеличения количества связанной воды (=1,60*10-10 Ф/м), что сопровождалось восстановлением ее физико-химических свойств и уменьшением процента гемолиза в среднем на 25 % .

Экспериментально подобранные экспозиции могут быть использованы для дальнейших исследований по восстановлению резистентности мембран эритроцитов in vivo в клинической терапии аллергодерматозов .

–  –  –

The results of laser low-intensive terahertz radiations effects (= 333 mcm, Р = 6 mW/cm2, t = 30 min) and radiation of visible range (=0,694 mcm, Р = 12 mW/cm2, t = 30 min) on erythrocytes of donors and patients by allergic dermatosis are presented. The resistance of erythrocytes was estimated by means of hemolysis in vitro. The evaluation of influence of radiation terahertz and visible ranges was carried out with help of microwave dielectrometry (work frequency f = 37,7 GHz), at that a real part of complex dielectric permeability () was measured. Results of the given researches testify to efficiency laser terahertz expositions in recovery of erythrocytes' membrane resistance in vitro on the average 25 % that opens prospects for the further investigations of mechanisms of erythrocytes' membranes resistance at therapy of patients by allergic dermatosis .

Литература

1. Кизилова Н.Н., Коробов А.М. Механизмы влияния низкоинтенсивного оптического излучения на систему микроциркуляции // Фотобіологія та експериментальна фотомедицина, 2016, Т.1, № 2.- С. 75-95 .

2. Кондакова А. К., Семко Г.А., Древаль Н.В., Колесников В.Г., Каменев Ю.Е. Комбинированное влияние терагерцового и миллиметрового излученией на антиоксидантный статус и осмотический гемолиз эритроцитов in vitro // Дерматология и венерология, 2010, №4 (50), С. 33-37 .

Симпозиум А: «Исследования, физические модели и механизмы действия слабых факторов на молекулярном и клеточном уровне организации биообъектов. Роль воды в функционировании живых систем»

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРЕДБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МИКРОСИСТЕМЫ

КАК НЕОБХОДИМЫЙ ФАКТОР ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ В ПРОСТЕЙШИЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ

Компаниченко В.Н .

Институт комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН, Биробиджан; kompanv@yandex.ru Существующие в настоящее время сценарии возникновения первичных форм жизни на ранней Земле рассматривают в качестве материнской среды либо океан с его достаточно стабильными физико-химическими условиями, либо гидротермальные системы, где могут существовать значительные флуктуации, связанные с колебаниями давления, температуры, концентраций компонентов, электрических потенциалов, рН и других параметров. Однако даже в гидротермальных версиях данного процесса флуктуации физико-химических параметров не рассматриваются в качестве необходимого фактора. В отличие от них, в рамках разрабатываемой автором инверсионной концепции зарождения биосферы именно внешние воздействия на органические микросистемы, инициированные разнотипными и разноранговыми колебаниями в гидротермальной среде, рассматриваются как основная причина непрерывной рекомбинации макромолекул и в конечном итоге к их трансформации в простейшие микроорганизмы (Kompanichenko 2017). Во флуктуирующей среде органические системы неизбежно отвечают на внешние воздействия (в соответствии с принципом Ле Шателье), и при определенных условиях преодолевают стресс и приобретают способность к усиленному реагированию. Это и является началом их активного существования как первичных форм жизни. Данный переход связан с произошедшей в них термодинамической инверсией, в ходе которой преобразованные микросистемы приобретают способность накапливать свободную энергию и информацию, также как и экспортировать энтропию в среду. Таким образом, свойство живых систем отвечать на различные виды внешних воздействий тем или иным способом заложено еще в момент их возникновения .

Литература

1. Kompanichenko V.N. Thermodynamic Inversion: Origin of Living Systems. - Cham (Switzerland): Springer International Publishing, 2017, 275 p. DOI 10.1007/978-3-319-53512-8

EXTERNAL INFLUENCES ON PREBIOTIC ORGANIC MICROSYSTEMS AS A REQUIRED FACTOR OF

THEIR TRANSFORMATION INTO INITIAL FORMS OF LIFE

Kompanichenko V.N .

Institute for Complex Analysis of Regional Problems FEB RAS, Birobidzhan; kompanv@yandex.ru Unlike other concepts of the origin of life, the author considers oscillations of physic-chemical parameters in the medium as a REQUIRED condition for emergence of primary microorganisms. Significant fluctuations of pressure, temperature, concentrations of components, electric potentials and other parameters in hydrothermal medium executed incessant influences upon prebiotic organic microsystems and stimulated their transformation into primary forms of life .

The decisive step in this way consisted in thermodynamic inversion, after which the transformed microsystems acquired the property to continuously concentrate free energy and information as well as to export entropy. Therefore, the ability of any living system to respond upon external influences appeared just at the moment of the origin of life on early Earth .

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ПОРОЖДАЕМОЕ ЭРИТРОЦИТОМ В УЗКОМ КАПИЛЛЯРЕ

Копыльцов А.В .

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), 197376, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5 kopyl2001@mail.ru При перемещении эритроцита вдоль узкого капилляра эритроцит изменяет форму (сжимается, вытягивается), что приводит к перераспределению скорости и давления плазмы в окрестности эритроцита. Это перераспределение давления и скорости плазмы с учетом постоянства объема и площади поверхности эритроцита приводит к тому, что эритроцит как гусеница трактора перекатывается вдоль капилляра. В соответствии с экспериментальными данными и проведенными расчетами частота перекатывания составляет несколько десятков оборотов в секунду [1], [2]. Мембрана эритроцита имеет отрицательный электрический заряд, величина которого составляет несколько десятков миллионов элементарных зарядов. Движущиеся заряды порождают в окружающем пространстве электромагнитное поле, напряженность которого зависит от скорости перемещения зарядов, формы эритроцита, проницаемости окружающей среды, расстояния от эритроцита и других параметров [3]. При расчетах форма эритроцита может быть аппроксимирована поразному, в частности, можно рассматривать усеченные цилиндры (конусы) и усеченные цилиндры (конусы), ограниченные с одной стороны полуэллипсоидом вращения .



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |



Похожие работы:

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГО С ТР НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ 58146.2— РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (EN 10223-2:2012) ПРОВОЛОКА СТАЛЬНАЯ И ПРОВОЛОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ОГРАЖДЕНИЙ И СЕТОК Часть 2 Сетка из стальной проволоки с ячейками шестиугольной формы для сельскохозяйств...»

«Приложение № 3 к документации об аукционе в электронной форме ПРОЕКТ К О Н Т Р А К Т А МУНИЦИПАЛЬНЫЙ КОНТРАКТ № на выполнение работ по объекту г.Пермь " " 201 г . Муниципальное казённое учреждение "Упра...»

«Энциклопедия сетевых протоколов Network Working Group R. Glenn Request for Comments: 2410 NIST Category: Standards Track S. Kent BBN Corp November 1998 Пустой алгоритм шифрования (NULL) и его испо...»

«ВВЕДЕНИЕ Мы признательны вам за приобретение продукции нашей компании и рады приветствовать во всемирном клубе любителей техники Polaris. Мы испытываем законную гордость за производство выдающегося ряда изделий для хозяйств...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна"НАУКА...»

«If I 4-.-'с !• ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ СССР ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ И Ф В Э 86-209 ОНФ CERN-NA22 М.Адамус, И.В.Ажиненко10, Ю.А.Белоксшытов, Г.Бё'тчер3, Е.Биалковска 4, П.Ван Хал 8, Ф.Вербер, Р.Вишневски ^, А.Вроблевски ^...»

«Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" Р.Р. Ахметов ИНЖЕНЕРНЫЕ ВОЙСКА ИНОСТРАННЫХ АРМИЙ Учебное пособие Омск СибАДИ УДК ББК Реце...»

«ПОЛОЖЕНИЕ 1. Цели и задачи.VI Открытое ежегодное Первенство ПФО в рамках спартакиады "Непобедимая держава" проводится с целью популяризации и пропаганды и развития этого вида спорта в Самарской области, решает следующ...»

«Абилхасимов Хаирлы Бабашевич "УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ПОДСОЛЕВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ И ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ ИХ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ" Специальность 25.00.12 Геология, п...»

«Hi i-i ОБОРУДОВАНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ Дефектоскопы Преобразователи Оснастка I АЛТЕС Группа специалистов МВТУ им . Н.Э.Баумана в области неразрушающего ультразвукового контроля организовала в 1991г. малое научно-тех...»

«84 УДК 622.242 ДЕМПФИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ТРУБОПРОВОДА Ишемгужин И.Е.1, Габбасов Т.И., Шаммазов И.А., Ситдиков М.Р., Кочеков М.А . Уфимский государственный нефтяной технический университет, г.Уфа e-mail:ish...»

«Савицкая Наталья Сергеевна РАЗВИТИЕ УМЕНИЯ ГОВОРЕНИЯ НА ИНОСТРАННОМ ЯЗЫКЕ НА ОСНОВЕ ВИДЕОФИЛЬМА И ДИКТАНТА У СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА Статья посвящена одной из наиболее актуальных проблем обучения профессиональному иностранному языку развитию умения говорения в контексте специальности. В качестве эффективного спо...»

«Ахметшин Артур Талгатович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОНОМНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ Специальность 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степ...»

«Протокол № 05-ПОРТ/БТС/ИП/205-01.2015/И от 05.12.2014 стр. 1 из 5 УТВЕРЖДАЮ Председатель Конкурсной комиссии С.В . Яковлев " 05" декабря 2014г. ПРОТОКОЛ № 05-ПОРТ/БТС/ИП/205-01.2015 /И заседания Конкурсной комиссии департамента организации и проведения торгов ОАО "АК "Транснефть" по выб...»

«1 Цели и задачи дисциплины 1.Цели: На основе анализа литературных материалов по проблемам комплексной безопасности человека, общества, государства, окружающей среды от негативных факторов угроз в Иркутской области охарактеризовать...»

«УДК 664.002.5 (075) Обсуждена и одобрена на заседании кафедры "Холодильных технологий и техносферной безопасности" Московского государственного университета технологий и управления имени К.Г. Разумовского (ПКУ) Составители: Бузетти Константин Дантевич – кандидат технических наук, доцент кафедры "ПКУ"...»

«2 1. Цель учебной дисциплины (модуля) "Б1.Б.18 Деньги, кредит, банки": (код и название дисциплины) Целью изучения дисциплины "Деньги, кредит, банки" является формирование у будущих специалистов современных теоретических и практических знаний в области теории денег, кредита и банков, раскрытие исторических аспектов их су...»

«СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ К главе 1 1. Клюев Г.И. и др. Авиационные приборы и системы.Ульяновск, УлГТУ, 2000.343 с.2. Авиация . Энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 1994.с.3. Справочник пилота и штурмана Гражданской авиации/ Под ред. Васина И.Ф.М.: Транспорт, 1988.-319с.4. Радиотехнические системы /Под ред. Ю.М.Казар...»

«СООБЩЕНИЯ ОБЪЕДИНЕННОГО ИНСТИТУТА ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ДУЬНА 11 7285 П.П.Гавриш, Е.Д.Городничев, В.В.Кольга ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ НА ШАГОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ НА БАЗЕ ДРП-ЗМ ЛАБОРАТОРИЯ ЯДЕРНЫХ ПРОБЛЕМ Ранг публикаций Объединенного института ядерных исследований Препринты и сообщения Объединенного института ядерных исследований /ОИЯИ...»

«Протокол № 08.ЛИБ-АКТН/РЭН/8-04.2015/И от 17.03.2015 стр. 1 из 5 УТВЕРЖДАЮ Председатель конкурсной комиссии С.В. Яковлев "17" марта 2015 года ПРОТОКОЛ № 08.ЛИБ-АКТН/РЭН/8-04.2015/И заседания конкурсной комиссии ОАО "АК "Транснефть" по лоту № 08.ЛИБ-АКТН...»

«МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА центральный институт совершенствования технолог ни строительства, нор мат и аных исследований и научно-технической информации в транспортном строительстве ОРГГРАН...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.