БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 4, с. 724-733

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 577.3

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПРОДУКЦИЮ

АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА НЕЙТРОФИЛАМИ

*Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических

исследований РАН», 142290, Пущино Московской области, ул. Институтская, 3

**Акционерное общество «Елатомский приборный завод»,

391351, Рязанская обл., Касимовский район, раб. пос. Елатьма, ул. Янина, 25

E-mail: docmag@mail.ru

Поступила в редакцию 11.05.2021 г.

После доработки 07.06.2021 г.

Принята к публикации 08.06.2021 г.

Показано, что импульсные магнитные поля (первый режим: длительность импульсов 2 мс, частота

повторения 6.25 Гц, форма импульсов - колоколообразная; второй режим: длительность импульсов

1 мс, частота повторения 100 Гц, форма импульсов - колоколообразная) влияют на интенсивность

люминолзависимой хемилюминесценции нейтрофилов в широком диапазоне величин импульсных

магнитных полей (0.0004-10 мТл). Для проявления обнаруженных этим методом эффектов им-

пульсных магнитных полей требуется добавка в суспензию нейтрофилов активатора продукции ак-

тивных форм кислорода - форбол-12-меристат-13-ацетата. Однако этот механизм действия им-

пульсных магнитных полей на продукцию активных форм кислорода в нейтрофилах не является

единственным, так как люцигенин-зависимая хемилюминесценция в системе без активаторов так-

же реагирует на их действие.

Ключевые слова: импульсные магнитные поля, активные формы кислорода, нейтрофилы, хемилюминес-

ценция.

DOI: 10.31857/S0006302921040128

ческого действия вблизи индуктора МП (в зоне с

В биомедицинских исследованиях установлен

миллитесловой индукцией МП) и на различных

факт положительного влияния импульсной маг-

расстояниях от него, вплоть до зоны с нанотесло-

нитной стимуляции при целом ряде патологий [1,

вой интенсивностью импульсного магнитного

2], особенно при трудно заживающих переломах,

поля (ИМП), которые проведены в настоящей

на процессы репарации костной ткани [3-5]. Эта

работе.

область применения магнитного поля (МП) по-

лучила поддержку в медицине в связи с ее эффек-

Для проведения такого рода исследования не-

тивностью. В этих случаях используются в основ-

обходимо наличие чувствительного к действию

ном относительно сильные МП с индукцией по-

МП биологического объекта, реагирующего на

рядка единиц и десятков мТл. В связи с этим речь

него за короткое время, что позволило бы прово-

может идти об электрохимическом механизме их

дить одновременные сравнительные экспери-

действия, реализующемся за счет электромагнит-

менты при различных интенсивностях ИМП. В

ной индукции коротких и мощных импульсов

качестве такого объекта нами выбрана суспензия

МП [6], и о механизме радикальных пар, осно-

нейтрофилов, а именно процессы продукции

ванном на реакциях с участием спин-коррелиро-

свободных радикалов и других активных форм

ванных пар радикалов [7]. Являются ли эти, отно-

кислорода (АФК) в этой биологической системе.

сительно хорошо изученные, механизмы един-

Ранее мы уже сообщали о том, что этот объект

ственными для устройств импульсной магнитной

чувствителен как к действию комбинированных

стимуляции, могли бы ответить специальные

МП (КМП) с очень слабой переменной компо-

эксперименты по сравнению эффектов биологи-

нентой (нанотесловые и микротесловые индук-

ции МП) [8-11], так и к действию гипомагнитно-

Сокращения: МП - магнитные поля, ИМП - импульсные

го поля [12-15], поэтому представляется вполне

магнитные поля, АФК - активные формы кислорода,

обоснованным использовать его и для изучения

fMLF - N-формил-Met-Leu-Phe, ФМА - форбол-12-ме-

ристат-13-ацетат.

эффектов ИМП.

724

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

725

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для воздействия ИМП на суспензию нейтрофилов.

В данной работе мы применили метод клеточ-

Исследуемые образцы одновременно находи-

ной хемилюминесценции для оценки активирую-

лись на разных расстояниях от индуктора: образ-

щего/подавляющего действия ряда режимов

цы 1 - 2.5 см, образцы 2 - 20.5 см, образцы 3 -

ИМП на продукцию АФК нейтрофилами. В каче-

39.5 см, образцы 4 - 57.5 см, образцы 5 - 74.5 см.

стве источника ИМП был использован прибор

Измерение амплитуды ИМП производили мил-

«Алмаг+» (АО «Елатомский приборный завод»,

литесламетром ТП-2У с диапазоном измерения

0.1-1999 мТл. При величинах, меньших 0.1 мТл,

Рязанская область).

измеряли ИМП с помощью феррозондового маг-

нитометра Mag-03 MS 100 (Bartington, Велико-

британия). Экспериментальные образцы находи-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

лись на оси катушки. Значения индукции ИМП

на различных расстояниях от индуктора пред-

Установка для воздействия ИМП. Для генера-

ставлены в табл. 1.

ции ИМП использовали стандартный терапевти-

ческий прибор «Алмаг+» с одним из индукторов,

Контрольные образцы инкубировали одно-

который представлял собой катушку медного

временно с опытными при такой же температуре.

провода (толщиной 0.16 мм, 750 витков). Индук-

Они находились на расстоянии не менее 2 м от

тор крепили к краю ванны, в которой циркулиро-

источника ИМП не по оси катушки (приблизи-

вала подогреваемая жидкость (вода), как это по-

тельно под углом 90° к этой оси). В этом случае

казано на рис. 1. Амплитуда тока в проводе при

измерения не фиксировали ИМП от прибора, т.е.

первом режиме генерации ИМП составляла 1.1 А,

остаточные ИМП были незначительными (менее

во втором режиме генерации (обозначен на при-

10 нТл). Постоянная составляющая геомагнитно-

боре цифрой «3») - 0.4 А. Параметры ИМП при

го поля в зоне экспериментов, величиной при-

близительно 36 мкТл, находилась под углом 68° к

режиме 1: амплитудное значение магнитной ин-

дукции на рабочей поверхности 20 мТл, длитель-

горизонтальной плоскости. Магнитный фон на

промышленной частоте (50 Гц) не превышал

ность импульсов 2 мс, частота повторения им-

0.2 мкТл.

пульсов 6.25 Гц, форма импульсов - колоколооб-

разная. Параметры ИМП при режиме

Люминолзависимая хемилюминесценция ней-

амплитудное значение магнитной индукции на ра-

трофилов. Активность двух режимов воздействия

бочей поверхности 6 мТл, длительность импуль-

ИМП оценена при помощи метода хемилю-

сов 1 мс, частота повторения импульсов 100 Гц,

минесценции на модели предактивации нейтро-

форма импульсов - колоколообразная.

филов. Выбор объекта и метода определялся

Таблица 1. Величина индукции ИМП на различных расстояниях от индуктора

Расстояние

Индукция ИМП, мТл

№ образца

от индуктора, см

Режим 1

Режим 2

2.5

10.0

3.8

20.5

0.011

0.004

39.5

0.0011

0.0004

57.5

0.0007

0.00026

74.5

0.0005

0.000225

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

726

НОВИКОВ и др.

высокой чувствительностью, относительной

ведения суспензии нейтрофилов модифицирован-

простотой и коротким временем измерения

ной средой Хенкса (138 мM NaCl, 6 мM KCl, 1 мМ

функциональной активности фагоцитов. Прин-

MgSO₄, 1 мM Na₂HPO₄, 5 мM NaHCO₃, 5.5 мM

цип метода состоит в том, что в процессе стиму-

глюкозы, 1 мM CaCl₂, 10 мМ HEPES, pH 7.4; Sig-

ляции фагоциты продуцируют большое количе-

ma, США) до концентрации 1 млн кл/мл. Образцы

ство различных прооксидантов (супероксидный

по 0.25 мл находились в круглодонных кюветах из

радикал, перекись водорода, гипохлорит), спо-

полистирола (d = 1.2 см, l = 5.5 см), в которых в

собных в процессе взаимодействия с люминолом

дальнейшем проводили измерение хемилюминес-

генерировать мощную люминолзависимую хеми-

ценции. Нейтрофилы инкубировали при 37 ± 0.1°С

люминесценцию, интенсивность которой про-

в течение 40 мин. Заданную температуру поддер-

порциональна функциональной активности кле-

живали циркуляционным водным термостатом

ток [16].

UH 4 (MLW, Германия).

Изученные режимы ИМП проверяли на их

Регистрация хемилюминесценции суспензии

способность осуществлять предактивацию (прай-

нейтрофилов при различных вариантах ее актива-

минг) нейтрофилов. Для проверки этого действия

ции. После инкубации нейтрофилов измеряли

ИМП суспензия нейтрофилов предварительно

интенсивность хемилюминесценции полученных

инкубировалась на протяжении 40 мин при дей-

образцов при добавлении в них раствора люми-

ствии ИМП, генерируемого прибором «Алмаг+».

нола (Enzo Life Sciences, США) в конечной кон-

Получение суспензии нейтрофилов. Работа вы-

центрации 0.35 мМ. Для этого в пробу объемом

полнена на перитонеальных нейтрофилах мы-

0.25 мл добавляли 0.1 мл водного раствора люми-

шей. Для выделения перитонеальных нейтрофи-

нола в концентрации 9.45 мМ при рН 7.6, созда-

лов использованы лабораторные мыши-самцы

ваемым добавкой NaOH, и содержащего диме-

линии CD-1 массой 24-26 г, полученные из пи-

тилсульфоксид в концентрации 140 мМ. В сус-

томника лабораторных животных ФИБХ РАН

пензию нейтрофилов помимо люминола был

(Пущино, Московская область). Для выполнения

добавлен активатор генерации активных форм

измерений в рамках одного экспериментального

кислорода - хемотаксический формилирован-

дня использовали суспензию нейтрофилов, полу-

ный пептид N-формил-Met-Leu-Phe (fMLF)

ченную из одной мыши. Выделение клеток про-

(Sigma, США) в конечной концентрации 1 мкМ.

водили в день проведения измерений. Для полу-

Для этого в пробу объемом 0.26 мл добавляли

чения клеток в перитонеальную полость мыши

0.1 мл раствора fMLF в среде Хенкса в концентра-

инъецировали 150 мкл суспензии опсонизиро-

ции 27 мкМ, содержащего диметилсульфоксид в

ванного зимозана с концентрацией

5 мг/мл

концентрации 33.3 мМ. Для регистрации хеми-

(Zymozan A из Saccharomyces carevisiae, Sigma,

люминесценции был использован 12-канальный

США). После этого через 12 ч животных умерщ-

хемилюминометр Lum-1200 (ООО ДИСофт, Рос-

вляли методом цервикальной дислокации, их

сия). Для анализа результатов использовали про-

брюшную полость промывали 3 мл охлажденного

грамму «PowerGraph».

раствора Хенкса без кальция. Экссудат собирали

В части опытов была использована схема

пипеткой и центрифугировали в течение 5 мин

двойной последовательной стимуляции нейтро-

при 600 g. Супернатант декантировали, а осадок

филов [17]. Для этого до начала инкубации в

разводили в 1 мл бескальциевого раствора Хенкса

ИМП в суспензию клеток был добавлен другой

и оставляли не менее чем на 40 мин при 4°C (но не

активатор генерации АФК - форболовый эфир

более чем на 4 ч, так как более длительное хране-

форбол-12-меристат-13-ацетат (ФМА) (Sigma,

ние клеток снижало хемилюминесцентный ответ

США) в низких концентрациях (1 или 10 нМ), а

нейтрофилов на последующую добавку люмино-

после окончания инкубации хемилюминесцент-

ла и активаторов продукции АФК). Эта процеду-

ный ответ регистрировали, как и ранее, на введе-

ра позволяла снизить спонтанную хемилюминес-

ние люминола и пептида fMLF. Таким образом, в

ценцию нейтрофилов и перевести эти клетки в

этом случае на первом этапе опытов нейтрофилы

«одинаковое» состояние, характеризующееся их

стимулировали с помощью ФМА, агента с внут-

равномерным хемилюминесцентным ответом,

риклеточным механизмом действия (имитирую-

что обеспечивало возможность работы с ними в

щим диацилглицерол и напрямую активирую-

течение экспериментального дня. Количество

щим мембранную протеинкиназу С [18]), а на

выделенных клеток подсчитывали в камере Горя-

втором этапе (при регистрации хемилюминес-

ева. Жизнеспособность клеток определяли, ис-

ценции) проводили основную стимуляцию

пользуя витальный краситель трипановый синий.

fMLF, агентом с внеклеточным механизмом дей-

Содержание живых клеток при этом составляло

ствия (осуществляющим передачу сигнала через

не менее 98%.

рецепторы fMLP [18, 19]). Такая двойная стиму-

Инкубация суспензии нейтрофилов в ИМП. Для

ляция приводит к максимально полному ответу

выполнения опытов образцы получали путем раз-

нейтрофилов на эти стимулы и, следовательно, к

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

727

Таблица 2. Люминолзависимая хемилюминесценция нейтрофилов с активатором fMLF после 40 мин действия

ИМП в режиме 1 на различных расстояниях от индуктора ИМП (при различной величине ИМП)

№ образца

Интенсивность хемилюминесценции

Контроль

3.26 ± 0.66

100 ± 20.2

3.35 ± 0.84

102.8 ± 25.2

0.827337

3.39 ± 1.11

104.0 ± 32.8

0.815605

3.53 ± 0.82

108.3 ± 23.2

0.541369

2.81 ± 0.24

86.2 ± 8.4

0.090344

Примечание. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

Таблица 3. Люминолзависимая хемилюминесценция с активатором fMLF после 40 мин действия ИМП в разных

режимах (1 и 2) при различной величине ИМП

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

1.77 ± 0.21

100 ± 11.9

2.20 ± 0.57

124.3 ± 26.1

0.152522

2.12 ± 0.53

119.8 ± 16.5

0.088948

Контроль

1.13 ± 0.15

100 ± 13.3

1.51 ± 0.30

133.6 ± 19.9

0.030006

1.01 ± 0.10

89.4 ± 10.3

0.196490

Примечание. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

улучшению чувствительности использованного

Представление результатов и их статистическая

метода [17].

обработка. Значения интенсивности люминес-

ценции соответствовали световому потоку, т.е.

Кроме этого, для детализации механизма дей-

количеству фотонов в единицу времени: 1 В соот-

ствия ИМП проводили отдельную стимуляцию

ветствует ≈ 1000 фотонов/с. Часть результатов

продукции АФК с помощью ФМА (без использо-

представлена в процентах по отношению к ам-

вания fMLF) в двух вариантах. В первом из них

плитудам хемилюминесцентного ответа в кон-

ФМА добавляли в пробу до начала инкубации

троле, принятым за 100%.

клеток в ИМП, а затем через 20 мин при регистра-

ции хемилюминесценции использовали добавку

Результаты статистически обработаны с при-

люминола. Второй вариант этих опытов - пред-

менением t-критерия Стьюдента.

варительная инкубация в ИМП без активаторов,

а затем при регистрации хемилюминесценции

добавка люминола и ФМА.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Люцигенин-зависимая хемилюминесценция ней-

Предварительная обработка нейтрофилов в те-

трофилов для определения спонтанной продукции

чение 40 мин при ИМП режима 1 не привела к

активных форм кислорода. После инкубации сус-

значимому изменению показателей люминол-за-

пензии нейтрофилов измеряли интенсивность

висимой хемилюминесценции в ответ на введе-

хемилюминесценции образцов в контрольных и

ние активатора fMLF (табл. 2). Этот результат от-

опытных случаях после добавки в них раствора

мечается на всех исследованных расстояниях

люцигенина (Enzo Life Sciences, США) в конеч-

(первых четырех) от индуктора ИМП, т.е. в широ-

ной концентрации 0.35 мМ. Следует отметить,

ком диапазоне значений индукции МП (0.0007-

что в этом случае дополнительная стимуляция ак-

10 мТл). В отличие от этого, при использовании

тиваторами продукции АФК (ФМА или fMLF) не

ИМП другого режима (режим 2) отмечается неко-

проводилась, т.е. в этих опытах определяли фоно-

торое усиление хемилюминесцентного ответа

вую продукцию супероксидного анион-радикала

(133.6%, p = 0.030) при максимально близком рас-

в нейтрофилах [15, 20, 21].

стоянии от индуктора ИМП (табл. 3).

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

728

НОВИКОВ и др.

Таблица 4. Люминолзависимая хемилюминесценция нейтрофилов с двойной последовательной стимуляцией

при различной величине ИМП МП

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль*

12.19 ± 1.23

100 ± 10.1

15.33 ± 2.75

125.8 ± 17.9

0.044713

16.62 ± 1.64

136.3 ± 9.9

0.000912

Контроль**

5.65 ± 0.92

100 ± 16.2

1**

10.08 ± 2.43

178.4 ± 24.2

0.004191

2**

10.23 ± 2.68

181.1 ± 26.2

0.005645

Примечание. Стимуляция - 40 мин прединкубации в ИМП с ФМА, активация пептидом fMLF после инкубации в ИМП в

присутствии люминола при регистрации хемилюминесценции. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют

приведенным в табл. 1; * - концентрация ФМА 10^-8 М, ** - концентрация ФМА 10^-9 М; n = 6.

При использовании более чувствительного

трольными образцами, а режим 2, напротив, сти-

способа двойной последовательной стимуляции

мулирует эту продукцию. Последнее особенно за-

(сначала, до инкубации в поле, низкими дозами

метно на большем расстоянии от индуктора

ФМА, а затем, после 40 мин инкубации, при те-

(20.5 см), т.е. при меньшей величине поля

стировании хемилюминесценции - активатором

(табл. 5).

fMLF) отмечена более выраженная активация

Учитывая то, что в первых опытах наиболее

продукции АФК (табл. 4), по сравнению с изоли-

значительные результаты действия ИМП были

рованным использованием fMLF. Данный ре-

отмечены при использовании метода двойной

зультат более выражен при обработке клеток па-

последовательной стимуляции нейтрофилов [17],

раметрами поля второго режима. Следует отме-

мы изучили этот вариант опытов более подробно.

тить, что на расстояниях

2.5 и

20.5 см от

Как видно из табл. 6 и рис. 2а, в повторных опы-

индуктора при обоих исследованных режимах ге-

тах при использовании режима 1 работы генера-

нерации импульсов (режимы 1 и 2) степень выра-

тора ИМП отмечается выраженная стимуляция

женности данного эффекта приблизительно оди-

хемилюминесцентного ответа (до 73%) при мак-

накова.

симальной индукции ИМП (на минимальном

Еще одно отличие в результатах обработки

расстоянии от излучателя в 2.5 см). С увеличени-

ИМП на различных режимах работы генератора

ем расстояния от индуктора выраженность этого

ИМП проявляется при тестировании фоновой

эффекта в этой серии опытов снижается (на рас-

продукции супероксида методом люцигенин-за-

стоянии 20.5 см отмечена лишь стимуляция в

висимой хемилюминесценции без использова-

25%) и затухает (на расстоянии 39.5 см - 107%).

ния дополнительных активаторов продукции

Некоторое увеличение стимулирующей активно-

АФК. В этом случае режим 1 приводит к сниже-

сти проявляется на максимальном расстоянии от

нию продукции супероксида по сравнению с кон-

индуктора - 74.5 см (на 14%), но только в виде

Таблица 5. Люцигенинзависимая хемилюминесценция без активаторов после 40 мин действия ИМП разных

режимов (1 и 2) при различной величине ИМП

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

3.11 ± 0.32

100 ± 10.4

2.11 ± 0.41

67.9 ± 19.6

0.001758

2.38 ± 0.23

76.5 ± 9.9

0.002165

Контроль

1.71 ± 0.18

100 ± 10.4

1.84 ± 0.45

107.6 ± 24.3

0.561070

2.47 ± 0.40

144.4 ± 16.3

0.003857

Примечание. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

729

Таблица 6. Люминолзависимая хемилюминесценция нейтрофилов с двойной последовательной стимуляцией

при различной величине ИМП

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

2.38 ± 0.16

100 ± 6.7

Образец 1

4.13 ± 0.95

173.5 ± 23.1

0.001063

Образец 2

2.97 ± 0.51

124.8 ± 17.3

0.024185

Образец 3

2.54 ± 0.20

106.7 ± 7.9

0.141013

Образец 4

2.42 ± 0.39

101.7 ± 16.0

0.824456

Образец 5

2.71 ± 0.52

113.9 ± 19.1

0.181259

Контроль

3.81 ± 0.37

100 ± 9.6

Образец 1

5.07 ± 1.45

133.1 ± 28.5

0.058094

Образец 2

4.71 ± 0.37

123.6 ± 7.9

0.000549

Образец 3

4.50 ± 0.50

118.1 ± 11.1

0.011858

Образец 4

4.73 ± 1.09

124.1 ± 23.1

0.098439

Образец 5

4.90 ± 1.23

128.6 ± 25.2

0.081074

Примечание. Повторная серия опытов. Стимуляция - 40 мин прединкубации в ИМП с ФМА, активация пептидом fMLF

после инкубации в ИМП в присутствии люминола при регистрации хемилюминесценции. Величина ИМП и расстояние от

индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

тенденции (табл. 6). Здесь следует отметить, что

лее выраженная стимуляция (до 78%), но в ней

ранее (в первой серии этих опытов) стимуляция

были использованы более низкие концентрации

продукции АФК была менее выраженной - до

ФМА (1 нМ), по сравнению с повторной серией

36% (табл. 4).

опытов, в которой концентрация ФМА составля-

ла 10 нМ.

При использовании второго режима работы

генератора ИМП умеренная (на 18-33%) стиму-

Учитывая эти данные, мы проверили, как из-

ляция отмечается на всех исследованных рассто-

меняются параметры хемилюминесценции ней-

яниях от индуктора (при этом на расстояниях 20.5

трофилов только при введении форболового эфи-

и 39.5 см данные статистически значимы, а на

ра и люминола (без использования формилиро-

других расстояниях эффект проявляется в виде

ванного пептида). В табл.

7 представлены

тенденции) (табл. 6, рис. 2б). В первой серии этих

результаты опытов, когда ФМА вводили, как и

опытов (табл. 4) в этом случае была отмечена бо-

ранее, до начала инкубации в ИМП, а люминол и

Рис. 2. Кинетические кривые хемилюминесцентного ответа суспензии нейтрофилов на люминол и fMLF после 40 мин

действия ИМП в присутствии 10 нМ ФМА. (а) - 1 - Контроль; 2 - режим 1 (длительность импульсов 2 мс, частота

повторения импульсов 6.25 Гц), образец 1 (ИМП 10 мТл); 3 - режим 1, образец 2 (ИМП 0.011 мТл). (б) - 1 - Контроль;

2 - режим 2 (длительность импульсов 1 мс, частота повторения импульсов 100 Гц), образец 1 (ИМП 3.8 мТл); 3 -

режим 2, образец 2 (ИМП 0.004 мТл).

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

730

НОВИКОВ и др.

Таблица 7. Люминолзависимая хемилюминесценция нейтрофилов с предварительной добавкой 10 нМ ФМА и

20 мин инкубации в ИМП, с последующей добавкой люминола при регистрации хемилюминесценции

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

6.40 ± 0.54

100 ± 8.5

7.04 ± 0.49

110.0 ± 7.0

0.203292

6.69 ± 0.85

104.5 ± 12.8

0.534872

6.86 ± 0.45

107.2 ± 6.6

0.174993

7.52 ± 0.26

117.5 ± 3.5

0.002397

7.01 ± 0.81

109.5 ± 11.5

0.192189

8.07 ± 0.48

126.1 ± 5.9

0.000537

Примечание. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

последующий хемилюминесцентный ответ реги-

В опытах с ФМА и люминолом, выполненных

стрировали через 20 мин (сразу после окончания

в другой последовательности - добавка ФМА по-

сле 40 мин инкубации в ИМП - отмечены слабо

инкубации в ИМП). Здесь следует отметить, что

выраженные (∼10%), но достоверные эффекты

стимуляция продукции АФК в результате дей-

стимуляции при использовании обоих режимов

ствия активатора ФМА это длительный процесс,

генерации импульсов и на различных расстояни-

развивающийся в течение десятков минут, что

ях от индуктора поля (табл. 8, рис. 3).

значительно превышает продолжительность это-

В повторных опытах без стимуляции активато-

го процесса при стимуляции fMLF (минуты) [16].

рами продукции АФК при регистрации фоновой

Из данных, приведенных в табл. 7, следует, что

продукции супероксидного радикала методом

люцигенин-зависимой хемилюминесценции от-

в этом варианте опытов ответ на ФМА усиливает-

мечается, как и ранее, снижение продукции су-

ся в основном при использовании второго режи-

пероксида при использовании первого режима

ма ИМП, при этом он проявляется нелинейно на

работы генератора ИМП и тенденция к повыше-

различных расстояниях от индуктора поля: на

нию его продукции при втором режиме ИМП

максимально близком расстоянии (2.5 см) -

(табл. 9). При этом эффекты имеют сложную за-

117.5% (р = 0.002) ; на следующем расстоянии

висимость от расстояния до индуктора ИМП. На-

(20.5 см) он практически отсутствует - 109.5%

пример, ингибирующий эффект режима 1 прояв-

(р = 0.192), а на расстоянии 39.5 см значительно

ляется при малых расстояниях (2.5 см), достигает

выражен - 126.1% (р = 0.001).

максимума при его увеличении (20.5 см), затем

Таблица 8. Люминол-зависимая хемилюминесценция нейтрофилов после 40 мин инкубации в ИМП без

активаторов, с последующей добавкой 10 нМ ФМА и люминола при регистрации хемилюминесценции

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

3.40 ± 0.11

100 ± 3.3

3.73 ± 0.22

109.7 ± 5.8

0.016179

3.81 ± 0.31

112.1 ± 8.2

0.022186

3.70 ± 0.58

108.8 ± 15.8

0.286460

3.95 ± 0.24

116.2 ± 6.1

0.001382

3.47 ± 0.28

102.1 ± 8.0

0.603319

3.78 ± 0.25

111.2 ± 6.6

0.011834

Примечание. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

ВЛИЯНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

731

Рис. 3.Кинетические кривые хемилюминесцентного ответа суспензии нейтрофилов на люминол и ФМА после 40 мин

действия ИМП. (а) - 1 - Контроль; 2 - режим 1 (длительность импульсов 2 мс, частота повторения импульсов

6.25 Гц), образец 1 (ИМП 10 мТл). (б) - 1 - Контроль; 2 - режим 2 (длительность импульсов 1 мс, частота повторения

импульсов 100 Гц), образец 1 (ИМП 3.8 мТл).

пропадает (39.5 см и 57.5 см) и снова проявляется

не менее проведенные ранее исследования [8-

при увеличении этого расстояния (74.5 см).

11, 22] показывают направления для повышения

клинической эффективности изделий с исполь-

В целом проведенное исследование свиде-

тельствует о том, что полученные результаты

зованием ИМП. В работах [8-11] отмечена бо-

подтверждают наличие биологической активно-

лее эффективная реакция по продукции АФК

сти у изученных режимов ИМП и демонстриру-

при воздействии слабых комбинированных МП,

ют возможность с их помощью стимулировать

настроенных определенным образом на харак-

нейтрофилы - одно из неспецифических зве-

теристические частоты ряда ионов. Действи-

ньев системы естественной резистентности. Тем

тельно, в случаях с комбинированными МП вы-

Таблица 9. Люцигенин-зависимая хемилюминесценция без активаторов после 40 мин действия ИМП различных

режимов (1 и 2) при различной величине ИМП (n = 6).

Интенсивность хемилюминесценции

№ образца

Режим ИМП

Контроль

1.72 ± 0.06

100 ± 3.5

1.30 ± 0.14

75.6 ± 10.6

0.016664

1.13 ± 0.14

65.7 ± 12.8

0.000010

1.72 ± 0.13

100.0 ± 7.4

1.000000

1.76 ± 0.21

102.3 ± 11.7

0.683182

1.27 ± 0.14

73.8 ± 11.4

0.000088

Контроль

1.86 ± 0.18

100 ± 9.5

2.17 ± 0.31

116.7 ± 14.4

0.073205

1.98 ± 0.28

106.5 ± 14.4

0.433604

2.15 ± 0.31

115.6 ± 14.3

0.090918

1.83 ± 0.23

98.4 ± 12.6

0.810386

2.15 ± 0.27

115.6 ± 12.8

0.060907

Примечание. Повторная серия опытов. Величина ИМП и расстояние от индуктора соответствуют приведенным в табл. 1; n = 6.

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021

732

НОВИКОВ и др.

раженные и разнонаправленные эффекты реги-

пользования животных при выполнении работы

стрируются уже при отдельной стимуляции

были соблюдены.

нейтрофилов пептидом fMLF или форболовым

эфиром ФМА, а для выявления эффектов ИМП

потребовалось использование более чувстви-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

тельного метода двойной последовательной сти-

M. S. Markov, Environmentalist 27, 465 (2007).

муляции этими активаторами. Это обстоятель-

M. S. Markov, In Electromagnetic fields in biology and

ство позволяет предположить, что возможно су-

medicine, Ed. by M. Markov (CRC Press, Boca Raton,

щественное повышение эффективности работы

Florida, USA, 2015), pp. 15-28.

терапевтических устройств ИМП за счет опти-

мизации их параметров.

C. Galli, G. Pedrazzi, M. Mattioli-Belmonte, and

Изученные клеточные механизмы активации

S. Guizzardi, Int. J. Biomaterials 2018, Art ID 8935750

нейтрофилов при действии ИМП свидетельствуют

(2018). DOI: 10.1155/2018/8935750

о том, что в этих эффектах важную роль играет мо-

J Yuan, F Xin, W. Jiang, Cell Physiol. Biochem. 46,

дуляция активности протеинкиназы С, так как для

1581 (2018).

проявления этих эффектов на уровне суспензии

нейтрофилов потребовалось использование ФМА,

E. I. Waldorff, N. Zhang, and J. T. Ryaby, J. Ortho-

вещества имитирующего диацилглицерол и напря-

paed. Translation 9, 60 (2017).

мую активирующего мембранную протеинкиназу

В. Н. Бинги, Принципы электромагнитной биофи-

С [18], и усиливающего в связи с этим процессы

зики (Физматлит, М., 2011).

фосфорилирования компонентов НАДФН окси-

F. Barnes and B. Greenebaum, Bioelectromagnetics

дазы нейтрофилов. Однако НАДФН оксидаза ней-

36, 45 (2015).

трофилов, по-видимому, является не единствен-

ным источником АФК, реагирующим на действие

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова и Е. Е. Фесенко,

ИМП, так как люцигенин-зависимая хемилюми-

Биофизика 61 (3), 510 (2016).

несценция без активаторов показывает разнона-

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова и Е. Е. Фесенко,

правленное действие первого и второго исследо-

Биофизика 65 (1), 97 (2020).

ванных режимов генерации ИМП на спонтанную

продукцию АФК в этих клетках. Таким образом,

10.

V. V. Novikov, E. V. Yablokova, and E. E. Fesenko,

проведенная нами работа позволила детализиро-

Electromag. Biol. Med. 39, 364 (2020).

вать некоторые молекулярные и клеточные меха-

11.

V. V. Novikov, E. V. Yablokova, and E. E. Fesenko,

низмы действия ИМП.

Appl. Sci. 10 (9), 3326 (2020).

Касательно первичных механизмов биологи-

12.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова и Е. Е. Фесенко,

ческого действия ИМП следует отметить, что

Биофизика 63 (3), 484 (2018).

электрохимический механизм их действия, реа-

лизующийся за счет электромагнитной индукции

13.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова, Э. Р. Валеева и

коротких и мощных импульсов МП [6], по-види-

Е. Е. Фесенко, Биофизика 64 (4), 720 (2019).

мому, не может в изолированном виде объяснить

14.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова, И.А. Шаев и

некоторые выявленные в нашей работе эффекты,

Е. Е. Фесенко, Биофизика 65 (3), 524 (2020).

так как они наблюдаются и при значительном

удалении от индуктора ИМП, т.е. в зоне слабого

15.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова, И.А. Шаев и

магнитного поля (менее 1 мкТл).

Е. Е. Фесенко, Биофизика 65 (4), 735 (2020).

16.

Ю. А. Владимиров и Е. В. Проскурнина, Успехи

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

биол. химии 49, 341 (2009).

Работа выполнена при частичной финансовой

17.

Е. В. Проскурнина, М. М. Созарукова, А. М. По-

поддержке АО «Елатомский приборный завод».

лимова и др., Бюл. эксперим. биологии и медици-

ны 161 (2), 288 (2016).

18.

F. Rossi, P. Bellavite, G. Berton, et al., Adv. Exp. Med.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Biol. 141, 283 (1982).

А.П. Кадырков - зам. Директора по научной

19.

В. Г. Сафронова, А. Г. Габдулхакова, А. В. Миллер

работе АО

«Елатомский приборный завод».

и др., Биохимия 66, 840 (2001).

Остальные авторы заявляют об отсутствии у них

конфликта интересов.

20.

T. B. Aasen, B. Bolann, J. Glette, et al., Scand. J. Clin.

Lab. Invest. 47, 673 (1987).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

21.

А. А. Джатдоева, Е. В. Проскурнина, А. М. Несте-

рова и др., Биол. мембраны 34 (6), 116 (2017).

Все применимые международные, националь-

ные и институциональные принципы ухода и ис-

22.

A. R. Liboff, Electromag. Biol. Med. 39, 45 (2020).

БИОФИЗИКА том 66

№ 4

2021