Е.Е. Фесенко’s scientific contributions

Представлены некоторые современные тенденции развития исследований в области эффектов и механизмов биологического действия слабых и сверхслабых постоянных, низкочастотных переменных и комбинированных магнитных полей, а также полей радиочастотного диапазона в сочетании с постоянным магнитным полем. В числе прочих рассмотрены результаты ряда экспериментальных работ с использованием напряженности магнитного поля значительно ниже окружающего магнитного поля Земли (в том числе с интенсивностями, близкими к нулю), в которых были обнаружены 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).

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 импульсных магнитных полей требуется добавка в суспензию нейтрофилов активатора продукции активных форм кислорода - форбол-12-меристат-13-ацетата. Однако этот механизм действия импульсных магнитных полей на продукцию активных форм кислорода в нейтрофилах не является единственным, так как люцигенин-зависимая хемилюминесценция в системе без активаторов также реагирует на их действие.

Attenuation in Superoxide Anion Radical Production in Neutrophils after Exposure to Near Null Magnetic Field V.V. Novikov, E.V. Yablokova, I.A. Shaev, and E.E. Fesenko Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Institutskaya ul. 3, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia Preincubation of neutrophil suspension when exposed to near null magnetic field created by a system of magnetic shields (the residual static magnetic field not greater than 20 nT) is associated with a significant decrease in the intensity of lucigenin-dependent chemiluminescence of neutrophils. Addition of the NADPH-oxidase inhibitor diphenyliodonium to the incubation medium caused attenuation in the chemiluminescence activity both in the exposed and control samples (geomagnetic field). Differences induced by near null magnetic field were observed almost to the same extent between exposed and control samples at both lower (2.5, 5, 10 μM), and higher (50, 100 μM) concentrations of diphenyliodonium. In contrast, the presence of 2,4-dinitrophenol, the uncoupler of oxidative phosphorylation in mitochondria, at concentrations of 5 μM up to 200 μM virtually completely blunted differences which were observed between exposed and control samples at lower concentrations of this inhibitor or in the absence of it. Keywords: neutrophils, near null magnetic field, superoxide anion radical, chemiluminescence, lucigenin, NADPH-oxidase, mitochondria

Показано, что 40-минутное экспонирование перитонеальных нейтрофилов в гипомагнитных усло-виях (при величине остаточного поля 0.01 мкТл) вызывает значительное (на 25%) уменьшение интенсивности флуоресценции внутриклеточного дихлорфлуоресцеина. При увеличении постоянного магнитного поля до 1 мкТл величина этого эффекта ослабленного магнитного поля сохраняется. При дальнейшем увеличении поля до 2.5 мкТл эффект действия поля исчезает и снова проявляется при 5 мкТл в редуцированном виде, достигая максимума при 7 мкТл. При последовательном увеличении индукции постоянного магнитного поля (9, 15, 19.5 мкТл) отмечается столь же выраженный и устойчивый ингибирующий эффект, степень выраженности которого значительно снижается только при 30 мкТл. Далее, при величине постоянного магнитного поля 45 мкТл значения интенсивности флуоресценции продуктов окисления 2,7-дихлордигидрофлуоресцеина уже не отличаются от контрольных. При дальнейшем увеличении поля до 74 мкТл и 100 мкТл также не отмечено влиияние на эти процессы.

Показано, что pазличные xимичеcкие агенты этилендиаминтетpаукcуcная киcлота, cульфат цинка, этиловый cпиpт, pотенон) по pазному влияют на пpедактивацию (пpайминг) нейтpофилов , pазвивающуюcя пpи дейcтвии cлабыx комбиниpованныx коллинеаpныx поcтоянного и пеpеменного магнитныx полей (комбиниpованные магнитные поля: поcтоянное поле 42 мкТл; пеpеменное поле 0,86 мкТл, cумма чаcтот 1,0; 4,4 и 16,5 Гц). Низкие концентpации этилендиаминтетpаукcуcной киcлоты (0,05%) меньше cнижают интенcивноcть люминолзавиcимой xемилюминеcценции нейтpофилов в ответ на активатоp pеcпиpатоpного взpыва – пептид N-фоpмил -Met-Leu-Phe – пpи дейcтвии комбиниpованныx магнитныx полей , чем в контpоле. Напpотив, этиловый cпиpт (0,45%) и cульфат цинка (0,1 мМ) в большей cтепени влияют на этот пpоцеcc именно пpи дейcтвии комбиниpованныx магнитныx полей . Pотенон (1 мкМ) оказывает cлабое влияние на xемилюминеcценцию нейтpофилов как пpи дейcтвии комбиниpованныx магнитныx полей , так и в контpоле.

Показано, что обнаруженное нами ранее снижение снтенсивности процессов окисления 2,7-дихлордигидрофлуоресцеина в неактивированных нейтрофилах в гипомагнитных условиях (остаточное постоянное магнитное поле 20 нТл) не зависит от кальций-опосредованных регуляторных механизмов, о чем свидетельствует отсутствие действия внутриклеточного хелатора ионов кальция (ацетоксиметилового эфира 1,2-бис(2-аминофенокси)этан-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоты) на интенсивность этого процесса. Это снижение вряд ли обусловлено влиянием гипомагнитных условий на фосфорилирование компонентов НАДФН-оксидазы, так как добавка ингибитора протеинкиназы С (Ro 31-6233) практически не отразилась на интенсивности флуоресценции внутриклеточного дихлордигидрофлуоресцеина. Добавка ингибитора фосфолипазы С (U73122) незначительно и приблизительно одинаково снизила продукцию активных форм кислорода как в контроле, так и в опыте. Апоцинин в разных концентрациях вызывал рост продукции активных форм кислорода в неактивированных нейтрофилах, приблизительно в два раза менее выраженный в гипомагнитных условиях. Об участии электрон-транспортной цепи митохондрий в механизме эффекта «нулевого» поля свидетельствует снижение продукции активных форм кислорода при добавке ротенона, значительно более выраженное в опытных образцах.

It is shown that an exposure of pupae of the mealworm beetle Tenebrio molitor to the combined static (42 μT) and very weak alternating (250 nT) magnetic fields exerts different influence, depending on the frequency of the alternating magnetic field, on duration of metamorphosis processes in these insects. For instance, an exposure of pupae to weak combined magnetic fields, adjusted to the frequency of ion cyclotron resonance for glutaminic acid (4,4 Hz), stimulates metamorphosis process – a transitional stage from pupae to imago lasts shorter. An inhibiting effect was observed when adjusted to the frequency of ion cyclotron resonance for Ca2 (32,2 Hz). At some frequencies this effect is not seen. For instance, an exposure at a frequency of ion cyclotron resonance for K+ (16,5 Hz) exerts no noticeable effect on the duration of the pupal metamorphosis stage.