ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2019, № 8 · БИОМЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Изучение чувствительности клеток крови человека к микроволновому излучению

К.Д. Казаринов1,2, В.А. Щелконогов1,2, А.В. Чеканов1,2

1 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Россия
2 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.8.10 УДК 621.372.8 EDN FHBYXM

Аннотация

В предлагаемой статье представлены результаты экспериментальной работы по изучению эффектов микроволнового излучения на межклеточные взаимодействия элементов крови человека в присутствии этанола. Микроволновое излучение низкой интенсивности снижало активность тромбоцитов в среде этанола. Рассматривается механизм обнаруженного эффекта, связанный с усилением апоптоза клеток.

  • КВЧ излучение
  • обогащенная тромбоцитами плазма
  • межклеточное взаимодействие
  • этанол
  • индукторы агрегации
  • микроволновое излучение
  • алкогольная интоксикация
  • EHF radiation
  • platelet-rich plasma
  • intercellular interaction
  • ethanol
  • aggregation inducers
  • microwave radiation
  • alcohol intoxication
Abstract (in English)

The study of the sensitivity of human blood cells to microwave radiation

The action of electromagnetic radiation (EMR) in the microwave range on biological objects has been studied for more than half a century. During this time, significant success has been achieved in the practical use of this physical effect for therapeutic purposes. It is believed that oxidative stress, which is a consequence of a shift in the balance of pro- and antioxidant systems, is among the causes leading to a large number of diseases. Oxidative stress leads to cell death, the main mechanism of which is apoptosis. Microwaves can affect various processes associated with the development of oxidative stress. In this work, we studied the interaction of blood cells - platelets upon irradiation with microwaves in the presence of ethanol. Platelet activation is the cause of vascular catastrophes, but it is not always possible to prevent the development of complications with the help of medications. Therefore, recently in experimental studies often proposed exposure to electromagnetic radiation in order to correct violations of the rheological properties of blood. Such effects include low-intensity microwave radiation. By modulating the activation of platelets with microwave radiation, we can thereby reject various platelet subpopulations. In addition, EHF radiation due to the effect on the water environment and the structure of platelet membranes can accelerate the process of adjusting the state of platelets. Before controlling the level and speed of platelet aggregation, they were subjected to EHF irradiation for 30 minutes. In another series of experiments, ethanol was added to the cell incubation medium. In both cases, both a decrease in cell aggregation and a decrease in the rate of aggregation after EHF irradiation with platelet-rich plasma (PRP) were observed. The addition of ethanol to the PRP led to a further decrease in the magnitude of the controlled parameters. The mechanism of the observed effect is proposed, associated with an increase in the rate of formation of free radicals in PRP under the influence of EHF irradiation. The results of the research presented at VI Congress of Biophysicists of Russia and XIV International Scientific Conference "Actual Problems of Biological Physics and Chemistry”. The results of the work can be useful in practical medicine for the correction of violations of the rheological properties of human blood and, in particular, with alcohol intoxication.

Для цитирования

Казаринов К.Д., Щелконогов В.А., Чеканов А.В. Изучение чувствительности клеток крови человека к микроволновому излучению // Журнал радиоэлектроники. – 2019. – № 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.8.10

Литература

  1. Barteri M., De Carolis R., Marinelli F., Tomassetti G., Montemiglio L.C. Effects of microwaves (900 MHz) on peroxidase systems: A comparison between lactoperoxidase and horseradish peroxidase // Electromagnetic Biology Medicine. -2016. -V. 35. -P. 126-133.
  2. Hou Q., Wang M., Wu S., Ma X., An G., Liu H., Xie F. Oxidative changes and apoptosis induced by 1800-MHz electromagnetic radiation in NIH/3T3 cells // Electromagnetic Biology Medicine. -2015. -V. 34. -P. 85-92.
  3. Meena R., Kajal, K., Kumar, J., Rajamani P., Verma H. N., Kesari K.K. Therapeutic approaches of melatonin in microwave radiations induced oxidative stress mediated toxicity on male fertility pattern of Wistar rats // Electromagnetic Biology Medicine. -2014. -V. 33. -P. 81-91.
  4. Marjanovic A.M., Pavicic I., Trosic I. Cell oxidation-reduction imbalance after modulated radiofrequency radiation // Electromagnetic Biology Medicine. -2015. -V. 34. -P. 381-386.
  5. Manna D., Ghosh R. Effect of radiofrequency radiation in cultured mammalian cells: A review // Electromagnetic Biology Medicine. -2016. V. 35. -P. 265-301.
  6. Koyama S., Narita E., Suzuki Y., Taki M., Shinohara N., Miyakoshi J. Effect of a 2.45- GHz radiofrequency electromagnetic field on neutrophil chemotaxis and phagocytosis in differentiated human HL-60 cells // Journal of Radiation Research. -2015. -V. 56. -P. 30-36.
  7. Aly A.A., Cheema M.I., Tambawala M., Laterza R., Zhou E., Rathnabharathi K., Barnes F.S. Effects of 900-MHz radio frequencies on the chemotaxis of human neutrophils in vitro // IEEE Transactions Biomedical Engineering. -2008. -V 55. -P. 795-797.
  8. Garaj-Vrhovac V., Gajski G., Pažanin S., Sarolić A., Domijan A.M., Flajs D., Peraica M. Assessment of cytogenetic damage and oxidative stress in personnel occupationally exposed to the pulsed microwave radiation of marine radar equipment // Intertational Journal of Hygiene Environmental Health. -2011. -V. 214. -P. 59-65.
  9. Schwan H.P. Nonthermal cellular effects of electromagnetic fields: AC-field induced ponderomotoric forces // The British Journal Cancer Supplemant. -1982. -Is. 5. -P. 220-224.
  10. Adair R.K. Biophysical limits on athermal effects of RF and microwave radiation // Bioelectromagnetics. -2003. -V. 24. -P. 39-48.
  11. Szabo I., Kappelmayer J., Alekseev S.I., Ziskin M.C. Millimeter wave induced reversible externalization of phosphatidylserine molecules in cells exposed in vitro // Bioelectromagnetics. 2006. -V. 27. -P. 233-244.
  12. Казаринов К.Д., Борисенко Г.Г., Полников И.Г. Влияние ЭМИ низкой интенсивности микроволнового диапазона на окислительные процессы в клетках // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ - техника. -2018. -Вып. 1 (536). -С. 60-68.
  13. Vlasova I.I., E. V. Mikhalchik, A. A. Gusev, N. G. Balabushevich, S. A. Gusev, and K. D. Kazarinov. Extremely high-frequency electromagnetic radiation enhances neutrophil response to particulate agonists // Bioelectromagnetics. February -2018. -V. 39, Is. 2. -Р. 144-155.
  14. Birka C., Lang A.P., Kempe S.D. Hoefling E., Tanneur V., Duranton Ch., Nammi S., Henke G., Myssina S., Krikov M., Huber S., Wieder Th., Lang F. Enhanced susceptibility to erythrocyte «apoptosis» following phosphate depletion // Eur. J. Physiol. -2004. -V. 448. -P. 471-477.
  15. Leytin V., Mykhaylov S., Starkey A.F., Allen D.J., Lau H., Ni H., Semple J.W., Lazarus A.H., Freedman J. Intravenous immunoglobulin inhibits anti-GPIIb-induced platelet apoptosis in a murine model of ITP // Br. J. Haematol. -2006. -V. 133. -P. 78-82.
  16. Alberio L., Safa O., Clemetson K.J., Esmon C.T., Dale G.L. Surface expression and functional characterization of alpha-granule factor V in human platelets: effects of ionophore A23187, thrombin, collagen, and convulxin // Blood. -2000. -V. 95. -P. 1694-1702.
  17. Березовская Г.А. Апоптоз тромбоцитов: причины недостаточной эффективности антитромбоцитарных препаратов // Бюллетень СО РАМН. - 2011. - Т. 32, № 4. -С. 17-27.
  18. Ордынская Т.А., Поручиков П.В., Ордынский В.Ф. Волновая терапия. - М.: Эксмо. -2008. -496 с.
  19. Мырзабаева Н. А. Применение лазеро- и КВЧ пунктуры в эрадикационной терапии больных с функциональной дисперсией, ассоциированной с Helicobacter pilori // Терапевтический вестник. -2009. -№ 4(24). -С. 48-49.
  20. Teppone M., Avakyan R. Extremely high-frequency therapy in oncology // J. Altern. Complement Med. -2010. -V. 16 (11). -С. 1211-16.
  21. Котова О.В., Акарачкова Е.С. // Хроническая ишемия головного мозга: патогенетические механизмы и принципы лечения // Фарматека. -2010. -№ 8 -C. 57-61.
  22. Буланова К.Я., Лобанок Л.М., Бакунович А.В., Жив А.Ю., Милевич Т.И. Использование электромагнитных излучений КВЧ (39,5 ГГц) для коррекции радиационно-индуцированных изменений агрегационной способности тромбоцитов белых крыс // Медицинский журнал (Беларусь). -2004. -№ 3 (49). -С. 60-64.
  23. Kirichuk V.F., Volin M.V., Majborodin A.V., Krenitskyi A.P., Tupikin V.D. Information EHF-interactions in a system of live objects (human platelets). Tsitologiya. -2001. -43(12). -P. 1115-22.
  24. Bushberg J.T. Effects of 2450 MHz continuous wave microwave radiation and isothermal conduction on canine platelet aggregometry, survivel and margination. Dissertation.-1982. Purdue University.
  25. Шаталина Л.В. Перекисное окисление липидов как механизм регуляции агрегационной активности тромбоцитов // Кардиология. -1993 -Т. 33, № 10. -C. 25-28.
  26. Liu L., Chen M., Zhao L., Zhao Q., Hu R., Zhu J., Yan R., Dai K. Ethanol Induces Platelet Apoptosis // Alcohol Clin Exp Res. -2017. -V. 41(2). -P. 291-298.
  27. Baysan O., Kaptan K., Erinf K., Oztas Y., Coskun T., Kayir H., Uzun M., Uzbay T., Beyan C., ISik E. Chronic heavy ethanol consumption is associated with decreased platelet aggregation in rats // The Tohoku journal of experimental medicine. -2005. -No 2. -P. 85-90.
  28. Ruf J.C. Alcohol, wine and platelet function // Biol. Res. -2004. -V. 37(2). -P. 209-215.
  29. Ермолаева Е.Н., Кривохижина Л.В., Кантюков С.А., Сурина-Марышева Е.Ф. Свободнорадикальное окисление в интактных и активированных тромбоцитах // Фундаментальные исследования. -2014. -№ 7 (часть 1). -С. 61-65.
  30. Sobotková А., Mášová-Chrastinová L., Suttnar J. et all. Antioxidants change platelet responses to various stimulating events // Free Radic. Biol. Med. -2009. -T.47 (12). -P. 1707-14.
  31. Терентьева В.А., Свешникова А.Н., Пантелеев М.А. Биофизические механизмы контактной активации свертывания плазмы крови // Биофизика. -2017. -Т. 62, № 5. -С. 909-919.
  32. Hartwig J. H. The platelet: form and function // Seminars in hematology. -2006. - 43(1 Suppl 1):S94-100.DOI:10.1053/j.seminhematol. -2005.11.004.
  33. Obydennyy S. I., Sveshnikova A. N., Ataullakhanov F.I., Panteleev M. A. Dynamics of calcium spiking, mitochondrial collapse and phosphatidylserine exposure in platelet subpopulations during activation // Journal of Thrombosis and Haemostasis. - 2016. -V. 14; 9. -P. 1867-81.
  34. Liu L., Chen M., Zhao L., Zhao Q., Hu R., Zhu J., Yan R., and Dai K. Ethanol Induces Platelet Apoptosis // Alcoholism, Clinical and Experimental Research. -2017. -V. 42, N 2. - P. 291-298.
  35. Daleke D.L. Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymmetry // J. Lipid Res. -2003. -V. 44(2). -P. 233-242.
  36. Leventis P.A., Grinstein S. The distribution and function of phosphatidylserine in cellular membranes // Annu Rev. Biophys. -2010. -V. 39. -P. 407-427.
  37. Bevers E.M., Williamson P.L. Phospholipid scramblase: an update // FEBS Lett. -2010. -V. 584 (13). -P. 2724-30.