БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 2, с. 319-326

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 577.3

КРАТКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

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

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

E-mail: docmag@mail.ru

Поступила в редакцию 27.12.2021 г.

После доработки 27.12.2021 г.

Принята к публикации 30.12.2021 г.

Представлены некоторые современные тенденции развития исследований в области эффектов и

механизмов биологического действия слабых и сверхслабых постоянных, низкочастотных пере-

менных и комбинированных магнитных полей, а также полей радиочастотного диапазона в сочета-

нии с постоянным магнитным полем. В числе прочих рассмотрены результаты ряда эксперимен-

тальных работ с использованием напряженности магнитного поля значительно ниже окружающего

магнитного поля Земли (в том числе с интенсивностями, близкими к нулю), в которых были обна-

ружены интересные и несколько неожиданные эффекты. Данные приведены с учетом материалов

совместного ежегодного собрания Общества биоэлектромагнетизма и Европейской ассоциации

биоэлектромагнетизма «ВioEM 2021» (26-30 сентября 2021 г., Гент, Бельгия).

Ключевые слова: слабые магнитные поля, свободные радикалы, активные формы кислорода, кровь,

нейтрофилы, злокачественные новообразования.

DOI: 10.31857/S0006302922020144

Реактивные свободные радикалы (в основном

Неоднократно отмечалось, что изменения ак-

АФК и АФА) образуются в результате клеточного

тивности свободных радикалов, включая уровни

метаболизма, особенно в митохондриях, а также

внутриклеточных активных форм кислорода

оксидазами клеточных и внутриклеточных мем-

(АФК) и азота (АФА), эндогенных антиоксидант-

бран. АФК включают в основном синглетный

ных ферментов и соединений, которые поддер-

кислород, супероксид, пероксиды и гидроксиль-

живают физиологические концентрации свобод-

ный радикал. АФА включают пероксинитрит, ко-

ных радикалов в клетках, являются одними из

торый является продуктом реакции между окси-

наиболее заметных эффектов воздействия слабо-

дом азота и супероксидом, и диоксид азота, а сам

го магнитного поля (МП) [1-3]. Эти изменения

оксид азота генерируется в клетке соответствую-

влияют на многие физиологические функции [1]

щими синтазами. В нормальных условиях уро-

и могут приводить к повреждениям ДНК [4, 5],

вень свободных радикалов контролируется раз-

модифицировать иммунные и воспалительные

личными индуцибельными антиоксидантными

реакции [6], влиять на пролиферацию и диффе-

ферментами, прежде всего супероксиддисмута-

ренцировку клеток [7, 8] и результаты лечения

зой, каталазой и глутатионпероксидазой.

ран [9], нервно-электрическую активность [10] и

Современные, разрабатываемые в настоящий

поведение [11]. Однако до последнего времени не

момент теоретические подходы указывают на то,

было разработано приемлемой и общепринятой

что теоретический порог в 100 мкТл для срабаты-

надежной гипотезы или механизма, которые мог-

вания механизма радикальных пар в низкоча-

ли бы адекватно объяснить все наблюдаемые эф-

стотных переменных или постоянных МП, опре-

фекты постоянного и низкочастотного перемен-

деленный на основе принятых ранее, но, как ока-

ного магнитных полей на свободнорадикальные

залось, сильно упрощенных расчетов

[12],

процессы.

завышен приблизительно на два порядка [13].

Выяснилось, что в этих устаревших расчетах не

Сокращения: АФК - активные формы кислорода, АФА -

учитывались резонансные переходы между состо-

активные формы азота, МП - магнитное поле, ГМП -

геомагнитное поле, ЭМП

- электромагнитное поле,

яниями, созданными электронными и ядерными

ПМП - постоянное магнитное поле.

моментами, показавшими сильную связь именно

319

320

ШАЕВ и др.

в случае слабых внешних МП порядка геомагнит-

них МП, могут иметь малые времена компенса-

ного поля (ГМП) - 30-65 мкТл [13, 14]. В слабом

ции концентраций радикалов, особенно если

поле связь между ядрами, ядрами и электронами,

уровни продукции АФК находятся вблизи их фи-

а также зеемановские сдвиги в уровнях энергии

зиологических значений. В этой связи перспек-

электронов и ядер могут привести к переходам с

тивны исследования действия МП на нативных

резонансами, охватывающими частоты от не-

тканях (приспособленных к жизнедеятельности в

скольких герц до мегагерцовой области [13, 15]. В

условиях слабого ГМП), в частности, на крови

рамках этой концепции предполагается, что ак-

[20, 21] и на ее клеточных компонентах, в том

тивность переменного МП в области частот в

числе фагоцитирующих клетках - нейтрофилах

диапазоне от единиц до десятков Гц может быть

(одних из основных продуцентов АФК в крови),

обусловлена изменением связи ядерных магнит-

при их кратковременной инкубации вне организ-

ных моментов протонов друг с другом. Связь про-

ма в определенных (создаваемых и четко контро-

тонных спинов в больших биологических моле-

лируемых) магнитных условиях [22-24]. На этих

кулах используется в ЯМР-экспериментах, чтобы

объектах удалось получить устойчивые и выра-

помочь понять структуру этих молекул [16]. Резо-

женные результаты влияния изменений парамет-

нансные частоты для этих связей обычно состав-

ров магнитного поля (комбинированных МП;

ляют от 1 до 20 Гц [13]. Обнаруженная экспери-

«нулевого», постоянного и импульсного МП) на

ментально высокая чувствительность к измене-

продукцию АФК [25-28], что позволяет исследо-

нию скорости роста клеток фибросаркомы для

вать биофизические молекулярные механизмы

приложенного магнитного поля с частотой 16 или

действия этого физического фактора [29-31].

17 Гц при 9.8 мкТл указывает на долгое время

В настоящее время считается, что одними из

жизни связи между протонами в большой биоло-

наиболее вероятных мишеней физического меха-

гической молекуле. Активность поля в мегагер-

низма рецепции слабых МП являются процессы

цовом диапазоне может быть связана с уровнем

рекомбинации радикальных пар, скорость кото-

сверхтонкой энергии, которая генерируется за

рых варьируется в зависимости от индукции

счет связи между ядерными спинами и магнит-

поля, в присутствии которого эти процессы про-

ным моментом электронов. Для сверхтонких пе-

исходят [13, 32]. В связи с вышеизложенным

реходов в магнитных полях Земли частоты обыч-

представляется, что этот механизм широко рас-

но находятся в диапазоне 1-20 МГц, для ядерных

пространен в биологических объектах и реализу-

спинов они меньше нескольких килогерц [13, 17].

ется в различных радикальных парах, детальные

Здесь удобно рассматривать как электронные, так

характеристики которых еще только предстоит

и ядерные спины, имеющие как синглетные (S),

изучить. В частности, эта широко принятая, но

так и триплетные (T) состояния. Квантовые чис-

пока не полностью доказанная модель использу-

ла, характеризующие спиновые состояния, обыч-

ется при объяснении магниточувствительности у

но кратны ½. Состояния T+ и T- настраиваются

птиц [33, 34]. Одним из слабых мест этой модели

по частоте с магнитным полем, а состояния To и

является то, что теория предсказывает недоста-

S - нет.

точную силу эффекта для того, чтобы он про-

Динамика обнаруживаемых эксперименталь-

явился на макроскопическом уровне, поскольку

но эффектов МП находит удовлетворительное

его влияние должно подавляться внутренним

объяснение при учете того, что с биологической

электрон-электронным дипольным взаимодей-

точки зрения сдвиги в радикальных концентра-

ствием [35, 36]. Классическая модель этого меха-

циях в организме всегда стремятся быть компен-

низма предполагает наличие двух геминальных

сированы обратной связью за счет активизации

молекулярных радикалов, появляющихся в ре-

антиоксидантных систем [18]. Для разных биоло-

зультате распада молекулярного предшественни-

гических объектов возникающие временные за-

ка либо в результате фотовозбуждения, либо кас-

держки в компенсации концентрации радикалов

када реакций, не зависящих от света. Эта ради-

имеют разную длительность, поэтому значитель-

кальная пара изначально представляет собой две

ные и воспроизводимые последствия действия

физически разделенные молекулы с скоррелиро-

МП могут быть, по-видимому, зарегистрированы

ванными спинами в общем синглетном состоя-

при определенных временных режимах действия

нии. Из этого синглетного состояния пара может

поля, на идентичных объектах, и при соблюдении

эволюционировать во времени под действием ло-

прочих условий экспериментов. Не всегда могут

кальных магнитных взаимодействий, которые

быть показательными результаты опытов на куль-

модулируют ее мультиплетность (переход из син-

турах клеток, приспособленных для культивиро-

глетного в триплетное состояние и обратно) и,

вания вне организма в достаточно жестких усло-

следовательно, вероятность ее рекомбинации.

виях стандартных биологических инкубаторов,

Эта динамика опосредована эффектом Зеемана

которые сами являются источниками сильных

(появлением новых энергетических подуровней в

магнитных помех [19]. Подобные объекты, уже в

МП) в сочетании с локальными изменениями

силу своей приспособленности к действию внеш-

магнитного поля, возникающими в результате

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

КРАТКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

321

действия сверхтонких взаимодействий. Таким

мишеней действия МП существенно отличаются

образом, сверхтонкие взаимодействия электро-

и часто известны по порядку величины для раз-

нов с ядрами являются основным драйвером син-

ных молекулярных окружений. Поэтому при на-

глет-триплетного взаимопревращения в данной

личии детально снятой экспериментальной зави-

модели. Анизотропия этих взаимодействий

симости величины эффекта от величины ослаб-

(электронно-ядерная дипольная связь) наклады-

ленного остаточного постоянного МП в

вает отпечаток направленности на магниточув-

диапазоне, близком к «нулю», есть вероятность

ствительные характеристики этого процесса,

удачного расчета и определения мишени, ответ-

обеспечивая теоретическую основу

«эффекта

ственной за конкретный магнитобиологический

компаса», позволяющего находить требуемое на-

эффект. В этой связи можно упомянуть результа-

правление движения в пространстве (ориентиро-

ты наших экспериментов по действию ослаблен-

вание по магнитному полю птиц, насекомых и

ного постоянного МП на продукцию АФК ней-

т. д.). Согласно этой модели, химическая чув-

трофилами, в которых действительно выявлена

ствительность к индукции и направлению окру-

анизотропия ответа в зависимости от величины

жающего магнитного поля возникает в фоторе-

остаточного постоянного МП [27, 41, 42]. Можно

цепторном белке криптохроме, расположенном в

надеяться, что при наличии более детальной экс-

сетчатке глаз, где спиновая динамика модулирует

периментально определенной зависимости такие

долю радикальных пар, которые рекомбинируют,

расчеты удастся произвести и определить соот-

не затрагивая пары, «избегающие» рекомбинации

ветствующие первичные мишени этого магнито-

вследствие принятия ими структурно отличного

биологического эффекта.

состояния (например, посредством изменения

Следует иметь в виду, что свободные радикалы

молекулярной конформации). Таким образом,

нельзя считать единственным механизмом, с по-

формируется датчик, который нечувствителен к

мощью которого постоянное и переменное МП

полярности поля, а реагирует на узкий (но регу-

влияют на жизнеспособность клеток. Могут быть

лируемый) диапазон напряженности магнитного

задействованы и другие механизмы, например

поля. Этот датчик зависит от света (хотя этап маг-

активация сигнального пути ERK1/2 [43], или ме-

ниторецепции может быть и фотонезависимым),

ханизмы, связанные с белками теплового шока

и дает сбой при действии слабых радиочастотных

[44]. Было предположено, что прямая цель слабо-

электромагнитных полей. Таким образом, напри-

го электромагнитного поля (ЭМП) - датчик на-

мер, может функционировать специальный ре-

пряжения, который в нормальной физиологии

цептор у некоторых перелетных птиц, который

контролирует открытие VGCC (потенциал-

совмещен со зрением так, что птица способна

управляемых кальциевых каналов) в ответ на ча-

«видеть» изменения МП величиной порядка

стичную деполяризацию через плазматическую

1/1000 от ГМП, и ориентироваться по магнитно-

мембрану [45]. Четыре различных класса VGCC

му рельефу Земли [32].

активируются в ответ на воздействие ЭМП низ-

Альтернативный сценарий развития магнито-

кого уровня: VGCC L-типа, T-типа, N-типа и

биологических эффектов сформулирован в тео-

P/Q-типа [45]. Управляемые напряжением на-

ретических работах В.Н. Бинги [37-39], который

триевые, калиевые и хлоридные каналы, каждый

считает, что основной интерес магнитобиологов

из которых контролируется аналогичным датчи-

может быть связан с неспецифическими (не зави-

ком напряжения, также активируются при воз-

симыми от специальных рецепторов) магнитны-

действии ЭМП низкой интенсивности. Белковая

ми эффектами, наблюдающимися у множества

молекула потенциал-зависимого кальциевого ка-

организмов - от простейших и грибов до насеко-

нала содержит четырехдоменную структуру, в ко-

мых, растений, рыб, животных и человека [40]. В

торой каждый домен несет α-спираль, обозначае-

этом сценарии, в отличие от механизма радикаль-

мую как спираль S4, содержащую пять положи-

ных пар, внешнее МП меняет динамику одиноч-

тельных зарядов. Эти четыре заряженных

ного магнитного момента относительно выделен-

α-спирали действуют вместе как так называемый

ного направления, заданного его локальным био-

датчик напряжения, структура, которая реагирует

физическим окружением. В этом случае наиболее

на электрические изменения на плазматической

существенные изменения в динамике магнитных

мембране, открывая канал. Структура и располо-

моментов могут происходить в «нулевом» МП,

жение датчика напряжения, а также использова-

когда зазор между расщепленными зеемановски-

ние законов Кулона и Ома предсказывают, что

ми подуровнями магнитных моментов становит-

силы ЭМП, действующие на датчик напряжения,

ся сравним с шириной самих уровней. Возмож-

велики, примерно в 7.2 миллиона раз сильнее,

ных мишеней, обладающих одиночным магнит-

чем силы, действующие на однозначно электри-

ным моментом, в организме немного, это -

чески заряженные группы в водных частях наших

электрон, протон, магнитные ядра и орбиталь-

клеток. Управляемые потенциалом натриевые,

ный момент электрона. Гиромагнитные отноше-

калиевые и хлоридные каналы, по-видимому, иг-

ния и времена жизни у всех этих потенциальных

рают лишь второстепенную роль в создании эф-

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

322

ШАЕВ и др.

фектов ЭМП, так что в первом приближении эф-

ствительность. Эта модель, по-видимому, могла

фекты можно объяснить преимущественной ак-

бы быть использована для объяснения уже обна-

тивацией VGCC и последующим увеличением

руженных эффектов действия слабых комбини-

внутриклеточного кальция. Это объясняет, поче-

рованных МП на повышение концентрации

му датчик напряжения может являться основной

внутриклеточного Са²⁺ в нейтрофилах [29, 30],

прямой мишенью ЭМП. Большое количество не-

которое реализуется за счет выхода ионов каль-

тепловых патофизиологических эффектов ЭМП

ция из внутриклеточных депо (например, из эн-

можно объяснить действием активации VGCC,

доплазматического ретикулума), и не связано с

вызванного двумя различными путями - сиг-

увеличением проницаемости клеточной мембра-

нальным путем кальция и путем пероксинитрит/

ны для внешних ионов Са²⁺.

свободные радикалы/окислительный стресс/

воспаление. Статические МП могут действовать

В наших недавних работах были представлены

через датчик напряжения, чтобы активировать

результаты влияния гипомагнитных условий [24,

VGCC и, по-видимому, другие потенциалзависи-

27, 41, 42] и комбинированных магнитных полей

мые ионные каналы. Статические МП не создают

[22, 23] на продукцию АФК перитонеальными

сил на статические электрически заряженные

нейтрофилами мыши. Как более простая модель,

объекты, но плазматические мембраны клеток

отвечающая на воздействие гипомагнитных усло-

постоянно перемещаются, и поэтому датчики на-

вий, использовались неактивированные клетки,

пряжения VGCC, расположенные в плазматиче-

что позволило исключить из рассмотрения до-

ской мембране, также движутся, так что статиче-

полнительные факторы, связанные с перестрой-

ские МП могут создавать изменяющиеся во вре-

кой метаболического режима работы нейтрофила

мени силы на заряды датчика напряжения VGCC.

при его химической стимуляции активаторами

Эти возможности явно повышают вероятность

респираторного взрыва [24, 41, 42]. По итогам

того, что сильно проникающие, изменяющиеся

применения двух методов - флуоресцентного

во времени магнитные поля, полученные от ММ-

анализа с использованием 2,7-дихлоргидрофлуо-

волн или других частотных ЭМП, включая чрез-

ресцеина и дигидрородамина 123, а также активи-

вычайно высокие плотности модулирующих им-

рованной хемилюминесценции с люцигенином

пульсов ЭМП, могут иметь очень высокую актив-

(относительно селективный зонд на супероксид-

ность при воздействии непосредственно на 20 по-

анион) - было выявлено снижение внутрикле-

ложительных зарядов в датчике напряжения

точной продукции АФК в гипомагнитных усло-

VGCC, что приведет к активации данного канала.

виях [27]. В частности, инкубация суспензии ней-

Авторы работы [46] представили еще одну ги-

трофилов в гипомагнитных условиях (менее

потезу о биологическом аспекте взаимодействия

0.02 мкТл) приводила к существенному сниже-

низкочастотных магнитных полей и клеток.

нию интенсивности ее люцигенин-зависимой хе-

Мембранный белок эндоплазматического рети-

милюминесценции (приблизительно на

30%).

кулума STIM1, который функционирует как дат-

При увеличении индукции постоянного поля до

чик для нескольких клеточных состояний (низ-

2.5 мкТл этот эффект исчезал, но снова появлялся

кие уровни Ca²⁺, повышение температуры, повы-

в точке 7.0 мкТл и наблюдался вплоть до значений

шенные уровни кислородных радикалов,

30 и 44 мкТл, при которых результаты уже не от-

гипоксия), является, по их мнению, перспектив-

личались от контрольных значений (в ГМП с по-

ным кандидатом на роль MП-сенсора. Такая сен-

стоянным МП 44 мкТл) [27, 41]. Аналогичные

сорная функция может быть либо прямой (через

данные получены и методом флуоресцентного

локальное повышение температуры, вызванное

анализа с использованием 2,7-дихлоргидрофлуо-

внутриклеточными электрическими полями),

ресцеина [27, 42].

либо косвенной из-за реакции на повышенные

уровни АФК. Активированный STIM1 приводит

С целью конкретизации клеточного локуса,

к последующим эффектам за счет активации про-

отвечающего за магнитозависимость продукции

цессов передачи сигнала и изменений в экспрес-

АФК в нейтрофилах при действии гипомагнит-

сии генов, приводящим к вторичным событиям.

ных условий, был проведен ингибиторный ана-

Природа этих изменений будет зависеть как от

лиз, продемонстрировавший перспективность

типа клетки, так и от конкретного физиологиче-

рассмотрения митохондрий в качестве искомого

ского состояния, которое клетка демонстрирует

локуса, поскольку разобщитель окислительного

во время активации STIM1. Предполагается, что

фосфорилирования 2,4-динитрофенол в диапа-

окислительные процессы, запускаемые МП, иг-

зоне концентраций 5-200 мкМ приводил к почти

рают ключевую роль в биологической эффектив-

полному нивелированию различий между кон-

ности этого воздействия. Пока неизвестно, со-

трольными и экспериментальными образцами, в

держит ли STIM1 эпитопы, которые предполага-

отличие от дифенилиодония (ингибитора

ют наличие магнитных дипольных моментов и в

НАДФН-оксидазы), эффект которого при кон-

связи с этим определяют его особую магниточув-

центрациях от 2.5 до 100 мкМ заключался в сни-

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

КРАТКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

323

жении продукции АФК как в контроле, так и в

Поэтому на следующем этапе была изучена роль

опыте [42].

теломеразы, поскольку этот фермент является од-

ним из ключевых для опухолевых клеток, так как

Напротив, возможную роль НАДФН-оксида-

его работа лежит в основе главной особенности

зы как конечного звена системы магниточувстви-

последних - отсутствии предела Хейфлика. Так-

тельной АФК-продукции выявили эксперимен-

же кроме своей классической роли, заключаю-

ты с активированными нейтрофилами при

щейся во влиянии на длину теломер, теломераза

действии комбинированных МП [22]. Так, люми-

связана с миграцией раковых клеток - сверхэкс-

нол-зависимый хемилюминесцентный сигнал

прессия ее субъединицы TERT (обратная тран-

значительно усиливался в суспензии нейтрофи-

скриптаза теломеразы) способствует миграции

лов, предварительно подвергнутых воздействию

клеток, тогда как снижение экспрессии приводит

слабого статического поля (42 мкТл) и коллине-

к снижению миграции и способности к адгезии

арного ему низкочастотного поля (сумма частот

[52, 53]. При оценке влияния умеренного ПМП

1.0, 4.4 и 16.5 Гц, индукция 0.86 мкТл, экспозиция

(~150 мТл) на клетки рака молочной железы 4T1

1 ч), в ответ на стимуляцию бактериальным пеп-

было обнаружено ускорение пролиферации кле-

тидом fMLF или сложным эфиром форбола PMA

ток, ингибирование их миграции, снижение ак-

[22]. Этим же методом был продемонстрирован и

тивности теломеразы и экспрессии TERT. В част-

противоположный эффект снижения интенсив-

ности, количество клеток в опыте было таким же,

ности респираторного взрыва в суспензии ней-

как и в контроле через 24 ч экспозиции и выше

трофилов в ответ на активатор fMLF, но при ис-

через 48 ч (11.02%), достигнув значительного уве-

пользовании других параметров комбинирован-

личения через 72 ч (19.28%). Эффективность ми-

ных МП (постоянная компонента 60 мкТл и

грации клеток в опыте составила 71.68% от кон-

коллинеарное ей переменное низкочастотное

трольных значений после 24-часовой экспози-

магнитное поле с частотой 49.5 Гц и с индукцией

ции. В качестве гипотезы для объяснения этого

в диапазоне 60-180 нТл, при 40-минутной экспо-

эффекта авторами рассматривалась возможность

зиции) [23].

роста экспрессии e2f1, репрессора транскрипции

Эксперименты в данной области важны не

TERT и положительного регулятора митотиче-

только по причине значительного количества

ского клеточного цикла. Несмотря на то, что в бо-

«белых пятен» относительно понимания эффек-

лее ранних исследованиях ПМП играло роль

тов и механизмов влияния слабых МП на нейтро-

ускорителя пролиферации клеток 4Т1 [54, 55],

филы, но и ввиду особой роли, которую играют

данный результат не является парадоксальным,

эти клетки в иммунном ответе. Являясь самой

поскольку эффекты ПМП в значительной степе-

мобильной фракцией иммунокомпетентных кле-

ни зависят от типов клеток и параметров самого

ток, нейтрофилы первыми оказываются в очаге

поля [56]. Прикладная перспективность этих ре-

воспаления, занимая позицию начального звена в

зультатов может заключаться в повышении эф-

цепи защитных реакций организма [47]. Поэтому

фективности некоторых химиотерапевтических

воздействием МП на эти клетки можно добиться

препаратов именно против быстро делящихся

изменений в основных характеристиках неспеци-

клеток. Таким образом, было показано, что тело-

фического иммунитета, а также общей иммуно-

меразная сеть реагирует на ПМП и может высту-

реактивности, и направить вектор этих измене-

пать в качестве мишени при магнитотерапии рака

ний в сторону оптимизации иммунного ответа.

груди. В дальнейших исследованиях предполага-

ется определить конкретные параметры магнит-

В 2021 г. на семинаре по постоянным и низко-

ных условий с целью сокращения теломер до кри-

частотным переменным магнитным полям сов-

тической длины и остановки деления, что должно

местного ежегодного собрания Общества био-

привести к старению опухолевых клеток.

электромагнетизма и Европейской ассоциации

биоэлектромагнетизма «ВioEM 2021» (26-30 сен-

В работе [57] были выявлены эффекты слабых

тября 2021 г., Гент, Бельгия) были относительно

статических магнитных полей на клетки фибро-

широко представлены работы по действию этих

саркомы человека HT-1080. Опытные образцы

полей на раковые клетки [48]. Исследования те-

подвергали воздействию этих полей в течение че-

рапевтического потенциала слабых постоянных

тырех суток подряд, индукция постоянного МП

МП (ПМП) в отношении раковых клеток были

варьировалась от 0.5 до 600 мкТл, для контроля

проведены в работе [49]. В ранних экспериментах

значение этого параметра сохранялось на уровне

этими же авторами был обнаружен эффект уско-

45 мкТл (что соответствовало ГМП). Было пока-

рения деления клеток нейробластомы человека с

зано, что относительные скорости роста клеток

одновременным снижением их подвижности, до-

меняются в зависимости от величины магнитной

стигнутый экранированием ГМП (индукция со-

индукции. Увеличение индукции поля приводи-

ставляла <200 нТл) [50, 51]. Однако механизм это-

ло к возрастанию концентрации митохондриаль-

го воздействия трудно было определить в отсут-

ного кальция, росту значений мембранного по-

ствие специального молекулярного маркера.

тенциала и снижению внутриклеточного pH.

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

324

ШАЕВ и др.

Концентрация пероксида водорода увеличива-

ций. Показано, что различные Fe-S-кластеры,

лась при 100 и 200 мкТл, уменьшалась при 300 и

интегрированные в белковую структуру, могут

400 мкТл и снова увеличивалась при 500 и

обеспечивать сверхтонкое взаимодействие в диа-

600 мкТл. В целом интенсивность окислительно-

пазоне частот от 2.15 МГц до 3.85 МГц [58].

го стресса немного увеличивалась с ростом ин-

Обобщая итоги исследований, представлен-

дукции ПМП, в то время как концентрации су-

ных по тематике противоопухолевых эффектов

пероксид-аниона и NO уменьшались. Эти ре-

МП на семинаре в Генте, можно считать, что есть

зультаты показывают, что слабое статическое МП

основания для умеренного оптимизма в отноше-

может ускорять или ингибировать скорость роста

нии противоопухолевого потенциала магнитоте-

опухолевых клеток фибросаркомы HT-1080 и вы-

рапевтических методов, что согласуется с вывода-

зывать изменения в концентрации АФК, что в

ми, сделанными в других работах в этой области

конечном итоге оказывает влияние на различные

[6, 59-61].

функции клеток, при этом приток кальция в ми-

В заключение следует отметить, что превали-

тохондрии был одним из первых шагов в соответ-

рование в настоящий момент эксперименталь-

ствующих изменениях.

ных и теоретических подходов к анализу меха-

Авторы работы [58] сообщили, что вероятно

низмов биологического действия слабых МП, ос-

белки с железно-серными кластерами в цепи пе-

нованных на принципах спиновой химии, не

реноса электронов в митохондриях являются од-

исключает, а скорее дополняет другие направле-

ними из важных молекул, взаимодействующих с

ния работ в этой области [62-70].

внешними статическими и радиочастотными

магнитными полями согласно модели радикаль-

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

ных пар. Было исследовано влияние радиочастот-

ных МП на частотах от 1 до 10 МГц в сочетании с

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

ПМП на рост клеток, внутриклеточный pH, мем-

интересов.

бранный потенциал, концентрации перекиси во-

дорода и митохондриального кальция. Объектом

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

исследования выступали клетки фибросаркомы

человека HT-1080, подвергавшиеся воздействию

Настоящая работа не содержит описания ис-

этих полей в течение четырех суток. Полученные

следований с использованием людей и животных

результаты показали, что рост клеток и значения

в качестве объектов.

мембранного потенциала зависят от частоты по-

ля, в то время как концентрация митохондриаль-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ного кальция не демонстрирует значительных из-

менений. Также радиочастотные поля имеют тен-

1. H. Lai, Electromagn. Biol. Med. 38, 231 (2019).

денцию уменьшать концентрацию перекиси

2. H. Wang and X. Zhang, Int. J. Mol. Sci. 18, 2175

водорода. Авторы полагают, что радиочастотное

(2017).

поле в сочетании со статическим МП может из-

3. B. Zhang and L. Tian, Bioelectromagnetics 41 (8), 573

менять выход продукта реакции, если оно нахо-

(2020).

дится в резонансе с расщеплением уровней энер-

4. G. Giorgi, C. Pirazzini, M. G. Bacalini, et al., Radiat.

гии, возникающим в результате сверхтонкого и

Environ. Biophys. 56, 193 (2017).

зеемановского взаимодействий. Компартментом,

отвечающим за магниторецепцию, может высту-

5. V. V. Novikov, V. O. Ponomarev, G. V. Novikov, et al.,

Biophysics (Moscow) 55, 565 (2010).

пать митохондриальная сеть, которая в этом слу-

чае функционирует как система передачи сигна-

6. E. G. Novoselova, V. V. Novikov, S. M. Lunin, et al.,

лов с частотной и амплитудной модуляцией, а

Electromagn. Biol. Med. 38 (1), 74 (2019).

также является чувствительной к различным фи-

7. A. V. Van Huizen, J. M. Morton, L. J. Kinsey, et al.,

зиологическим переменным, таким как концен-

Sci. Adv.

5, eaau7201

(2019). DOI:

10.1126/

трация АФК. Считается, что комплексы I и III це-

sciadv.aau7201.

пи переноса электронов в митохондриях являют-

8. V. V. Novikov, I. M. Sheiman, and E. E. Fesenko, Bio-

ся основными источниками продукции этих

electromagnetics 29, 387 (2008).

АФК. Комплекс I содержит наибольшее количе-

9. M. Jedrzejczak-Silicka, M. Kordas, M. Konopacki,

ство железо-серных кластеров, большинство ко-

and R. Rakoczy, Int. J. Mol. Sci. 22 (11), 5785 (2021).

торых обладают парамагнитными свойствами и

DOI: 10.3390/ijms22115785.

имеют относительно высокие спиновые состоя-

10. F. Barnes and B. Greenebaum, Bioelectromagnetics

ния. Хотя Fe-S-кластеры в основном известны

41, 213 (2020).

как переносчики электронов, они присутствуют в

активных центрах многих ферментов, обеспечи-

11. N. V. Bobkova, V. V. Novikov, N. I. Medvinskaya,

вая также ряд таких функций, как инициирова-

et al., Electromagn. Biol. Med. 37 (3), 127 (2018).

ние и стабилизация радикальных цепных реак-

12. R. K. Adair, Bioelectromagnetics 20, 255 (1999).

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022

КРАТКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

325

13.

F. S. Barnes and B. Greenebaum, Bioelectromagnetics

40.

Т. К. Бреус, В. Н. Бинги и А. А. Петрукович, Успе-

36, 45 (2015).

хи физ. наук 186 (5), 568 (2016).

14.

V. O. Ponomarev and V. V. Novikov, Biophysics 54,

41.

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

163 (2009).

Е. Е. Фесенко, Биофизика 65 (2), 524 (2020).

15.

F. Barnes and B. Greenebaum, Bioelectromagnetics

42.

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

41, 392 (2020).

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

16.

C. A. G. Haasnoot, F. A. A. M. de Leeuw, and C. Al-

43.

L. Qiu, L. Chen, X. Yang, et al., J. Cell. Physiol. 234,

tona, Tetrahedron 36 (19):2783 (1980).

7734 (2019).

44.

O. Zeni, M. Simkó, and M. R. Scarfi, Front. Public

17.

F. Barnes and B. Greenebaum, Environ. Res. 163, 165

Health 18, 280 (2017).

(2018).

45.

M. L. Pall, J. Cell. Mol. Medicine 17, 958 (2013).

18.

F. Barnes and S. Kandala, Bioelectromagnetics 39,

249 (2018).

46.

M. Simkó and M. O. Mattsson, Med. Hypotheses 122,

68 (2019).

19.

L. Portelli, T. Schomay, and F. Barnes, Bioelectro-

magnetics 34, 337 (2013).

47.

А. Н. Маянский, Цитокины и воспаление 6 (3), 3

(2007).

20.

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

48.

Abstr. of the Joint Annu. Meet. of the Bioelectromagnetics

Биофизика 60 (3), 530 (2015).

Society and the European Bioelectromagnetics Associa-

21.

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

tion (BioEM 2021) (Ghent, Belgium. 2021), Workshop

Биофизика 61 (1), 126 (2016).

3. Ultraweak and weak static, ELF, and RF field ef-

22.

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

fects on biological systems, pp. 306-319.

Биофизика 61 (3), 510 (2016).

49.

Z. Fan, P. Hu, L. Xiang, et al., BioMed Res. Int. 2020,

23.

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

7472618 (2020).

Биофизика 65 (1), 97 (2020).

50.

W. Mo, Y. Liu, P. Bartlett, and R. He, Sci. China: Life

24.

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

Sci. 57 (4), 448 (2014).

Биофизика 63 (3), 484 (2018).

51.

W. Mo, Z. Zhang, D. Wang, et al., Sci. Rep. 6 (1),

25.

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

22624 (2016).

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

52.

H. Liu, Q. Liu, Y. Ge, et al., Sci. Rep. 6 (1), 22886

26.

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

(2016).

Е. Е. Фесенко, Биофизика 66 (3), 511 (2021).

53.

V. Maggisano, M. Celano, G. Lombardo, et al., Mol.

27.

V. V. Novikov, E. V. Yablokova, and I. A. Shaev, IOP

Cell. Endocrinol. 448, 34 (2017).

Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 853, 012008 (2021).

54.

S. Tofani, D. Barone, M. Cintorino, et al., Bioelectro-

DOI: 10.1088/1755-1315/853/1/012008

magnetics 22 (6), 419 (2001).

28.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова, А. П. Кадырков и

55.

L. Zhang, J. Wang, H. Wang, et al., Oncotarget 7 (27),

Е. Е. Фесенко, Биофизика 66 (4), 724 (2021).

41527 (2016).

29.

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

56.

L. Zhang, X. Ji, X. Yang, and X. Zhang, Oncotarget 8

Биофизика 62 (3), 547 (2017).

(8), 13126 (2017).

30.

В. В. Новиков, Е. В. Яблокова, Г. В. Новиков и

57.

H. Gurhan, R. Bruzon, S. Kandala, et al., Bioelectro-

Е. Е. Фесенко, Биофизика 62 (5), 926 (2017).

magnetics 42, 212 (2021).

31.

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

58.

H. Gurhan and F. Barnes, in Abstr. of the Joint Annu.

Биофизика 63 (2), 547 (2018).

Meet. of the Bioelectromagnetics Society and the Europe-

an Bioelectromagnetics Association (BioEM

2021)

32.

P. J. Hore and H. Mouritsen, Annu. Rev. Biophys. 45,

(Ghent, Belgium. 2021), pp. 309-310.

299 (2016).

59.

X. Aoshu, Q. Wang, I. Xin, and T. Lin, Front. Oncol.

33.

R. Wiltschko and W. Wiltschko, BioEssays, 28, 157

11, 638146 (2021). DOI: 10.3389/fonc.2021.638146.

(2006).

60.

V. V. Novikov, G. V. Novikov, and E. E. Fesenko, Bio-

34.

R. Wiltschko and W. Wiltschko, J. R. Soc. Interface

electromagnetics 30, 343 (2009).

16, 20190295 (2019).

61.

L. Makinistian and I. Belyaev, in Pulsed Electromag-

35.

N. S. Babcock and D. R. Kattnig, J. Phys. Chem. Lett.

netic Fields for Clinical Applications, Ed. by M. S. Mar-

11, 2414 (2020).

kov, J. T. Ryaby and E. I. Waldorff (Boca Raton. CRC

36.

N. S. Babcock and D. R. Kattnig, JACS Au 11 (1),

Press. 2020), pp. 137-157.

2033 (2021). DOI: 10.1021/jacsau.1c00332

62.

V. V. Novikov and A. V. Karnaukhov, Bioelectromag-

37.

В. Н. Бинги, Биофизика 61 (1), 201 (2016).

netics 18, 25 (1997).

38.

V. N. Binhi and F. S. Prato, PLoS One 12 (6):

63.

M. N. Zhadin, V. V. Novikov, F. S. Barnes, and

e0179340 (2017).

N. F. Pergola, Bioelectromagnetics 19, 41 (1998).

39.

V. N. Binhi and F. S. Prato, Bioelectromagnetics 38

64.

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

(1), 41 (2017).

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

БИОФИЗИКА том 67

№ 2

2022