CC BY
32
Раздел III
МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И РАЗРАБОТКА ЛЕЧЕБНО-ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ
УДК: 616.24-002.153: 616-002-008.953-092 DOI: 10.12737/18500
СОСТОЯНИЕ MAPK/SAPK-СИГНАЛЬНОГО пути в агранулоцитах цельной крови
В ПОСТКЛИНИЧЕСКОМ ПЕРИОДЕ ИНФЕКЦИОННО-ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПОД ВЛИЯНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЧАСТОТОЙ
1000 МГЦ
С.С. БОНДАРЬ, А.В. ЛОГАТКИНА, И.В. ТЕРЕХОВ
Тульский государственный университет, пр-т Ленина, д. 92, г. Тула, Россия, 300012
Аннотация. В исследовании на модели взаимодействий клеток цельной крови находящихся в условиях естественного микроокружения изучалось состояние MAPK/SAPK-сигнального пути в агранулоцитах и влияние на него низкоинтенсивного СВЧ-излучения частотой 1000 МГц.
В исследовании выявлена активация MAPK/SAPK-сигнального пути в постклиническую фазу ин-фекционно-воспалительного процесса у реконвалесцентов внебольничной бактериальной пневмонии, проявлявшаяся повышением в агранулоцитах цельной крови фосфорилированной формы про-теинкиназы МЕК1 на 90,5% (р=0,06), JNK1/2 на 7,0% (р=0,8), р38МАРК на 2,6% (р=0,6). Кроме того в клетках отмечено снижение уровня фосфорилирования терминальной протеинкиназы ERK1/2 на 11,5% (р=0,012).
Спустя 24 часа после однократного облучения клеток цельной крови пациентов с субклиническим воспалительным процессом, в агранулоцитах выявлено статистически значимое повышение уровня фосфорилирования протеинкиназы МЕК1 на 41,6%о, р38МАРК на 128,2%о, JNK1/2 на 29,6%о и ERK1/2 на 48,8%. Выявленные эффекты развиваются уже спустя 3 часа после однократного воздействия на клетки излучением плотностью потока мощности 100 нВт/см2. В облученных агранулоцитах здоровых лиц уровень фосфоформы МЕК1 статистически значимо возрос на 152,0%, р38МАРК на 213,3%, JNK1/2 на 46,2%, ERK1/2 на 28,5%.
Ключевые слова: MAPK/SAPK, ERK, p38MAPK, JNK, микроволны.
THE STATUS OF MAPK/SAPK SIGNALING PATHWAY IN POST-CLINICAL PHASE OF INFECTIOUS-INFLAMMATORY PROCESS AND ITS CORRECTION BY LOW-INTENSITY ELECTROMAGNETIC RADIATION AT A FREQUENCY OF 1 GHZ
S.S. BONDAR', A.V. LOGATKINA, T.A. VOJTENKOVA, I.V. TEREHOV
Tula State University, Lenin av., 92, Tula, Russia, 300012
Abstract. The study on models of interactions of cells of whole blood under the conditions of the natural microenvironment was examined the state of MAPK/SAPK signaling pathway in mononuclear leukocytes and the influence of low-intensity microwave radiation frequency of 1.0 GHz.
The study revealed the activation of MAPK/SAPK signaling pathway in post-clinical phase of the inflammatory process, manifested by the increase in cells phosphorylated forms of protein kinase MEK1 on 90,5% (p=0,06), JNK1/2 on 7,0% (p=0,8), p38MAPK on 2,6% (p=0,6). However in the cells decreased levels of phosphorylation of the terminal protein kinases ERK1/2 on 11,5% (p=0,012).
24 hours after a single exposure of whole blood cells of patients with subclinical inflammatory process in the cells there was a statistically significant increase in the level of phosphorylation of protein kinase MEK
41,6%o, p38MAPK on 128,2%0, JNK1/2 on 29,6%o and ERK1/2 on 48,8%o. It is shown that the effects of radiation, in particular, the increase in the level of phosphorylation of the terminal kinases of the MARK/SAPK signaling pathway, have been evolving 3 hours after a single exposure to culture cells to low-intensity radiation frequency of 1.0 GHz. The study also found to enhance the effect of irradiation on MARK/SAPK-signaling pathway in healthy persons.
Key words: MAPK/SAPK, EHF, inflammation, pneumonia, microwaves.
Повреждение является стрессом для внутриклеточных систем, запускающим многочисленные саногенетические компенсаторные механизмы. При повреждении клеток, вне зависимости от причины, наблюдается оперативная активация немедленных генов предранней реакции, в которой ключевая роль принадлежит ЫАРК/БАРК-сигнальному пути [2,7]. Вместе с тем, из-за воздействия мощных стрессоров нарушается согласованное функционирование внутриклеточных молекулярных механизмов, включая сигнальные пути рецепторной транс-дукции, что способствует длительному перси-стированию инфекции в организме и хрониза-ции заболеваний [3,5,6,11].
При этом клиническое разрешение патологических проявлений, в частности, достаточно выраженной воспалительной реакции, зачастую сопровождается функциональными отклонениями в работе многих органов и систем, сохраняющимися, например, после перенесенной пневмонии, до 6 и более месяцев [8]. В этих условиях, восстановление нормального функционирования органов и систем, как правило, требует восстановления естественных межмолекулярных взаимодействий в иммунокомпе-тентных клетках [1,7].
Результаты биофизических исследований свидетельствуют о том, что одним из способов восстановления нормальных молекулярных взаимодействий является воздействие на экологические системы низкоинтенсивным электромагнитным полем с биотропными параметрами излучения [1,2,25]. При этом такие воздействия способны оказывать модулирующее влияние на молекулярные процессы в живых организмах, в том числе на трансдукцию ре-цепторных сигналов, транскрипцию, модификацию структурной организации ядерного материала, а так же продукцию клетками информационных и эффекторных молекул [2,7,9]. Вместе с тем, молекулярные механизмы биологических эффектов низкоинтенсивных электромагнитных полей изучены недостаточно
[2,3,7,18,20,21].
Цель исследования - изучение последствий однократного облучения цельной крови низкоинтенсивным электромагнитным излучением частотой 1000 МГц в условиях субклинического воспалительного процесса.
Материалы и методы исследования. Для достижения поставленной цели спланировано и проведено одномоментное проспективное контролируемое двойное слепое исследование в ходе которого обследовано 30 пациентов мужского пола с бактериальной внебольничной пневмонией (ВП) нетяжелого течения в стадии ре-конвалесценции (15-20 сутки заболевания) в возрасте 20-35 лет (группа - «ВП»). Контрольную группу («К») составили 15 практически здоровых молодых лиц из числа доноров крови, в возрасте 20-33 лет.
Критериями включения пациентов в исследование явилось:
1) рентгенологическое разрешение ин-фильтративных изменений в легких не менее чем на 2/3 от объема инфильтрации в первые сутки заболевания;
2) концентрация С-реактивного белка в сыворотке крови, определяемого высокочувствительным методом в диапазоне 10-15 мг/л.
Материалом для исследования служила венозная кровь, забиравшаяся в утренние часы (с 7-00 до 7-30) из локтевой вены в объеме 5,0 мл. При работе с культурами клеток цельной крови использовали наборы «Цитокин-Стимул-Бест» (ЗАО «Вектор Бест», г. Новосибирск).
Путем разделения образцов крови на две части формировали подгруппы исследования. Первая (1) подгруппа включала необлученные образцы крови, 2-я - образцы, подвергнутые облучению электромагнитным излучением частотой 1000 МГц плотностью потока мощности 100 нВт/см2. Для проведения исследования 1 мл цельной крови пациента вносили во флакон, содержащий 4 мл среды ПМБМ, после чего образцы крови 1-й подгруппы облучали в течение 45 минут аппаратом микроволновой тера-
пии «Акватон-02» (регистрационное удостоверение № ФСР 2011/10939) [4,11,15]. После облучения флаконы помещались в термостат при 370С с последующим выделением мононуклеа-ров с использованием пробирок Vacutainer (Becton Dickinson, США), содержащих 2,0 мл фи-колла (р=1,077) и разделительный гель.
В связи с тем, что в исследовании изучалось влияние облучения спустя 3 и 24 часа после воздействия, было сформировано два блока образцов, включавших в себя культуры, термостатированные 3 и 24 часа, предварительно облученные и не подвергаемые СВЧ-облучению. Влияние СВЧ-излучения на показатели контрольной группы исследовалось однократно, спустя 24 часа после воздействия. По истечении 3-х и 24-х часов культуры извлекались из термостата с последующим выделением мононуклеа-ров и приготовлением клеточных лизатов. Подготовка лизатов мононуклеаров осуществлялась в соответствии с рекомендациями производителей наборов реагентов для проведения имму-ноферментного анализа (ИФА). Для приготовления лизатов использовали 1 мл клеточной суспензии содержащей 1*107 клеток. Подсчет клеток и анализ жизнеспособности осуществляли с помощью счетчика TC20 (Bio-Rad, США). Жизнеспособность клеток использованных в исследовании составила не менее 90%.
В ходе исследования определяли внутриклеточное содержание фосфорилированной по тирозину/треонину в положении 183/185 c-jun-NH2 терминальной протеинкиназы JNK изо-формы 1 и 2 (JNK1/2), фосфорилированной по тирозину/треонину в положении 202/204 протеинкиназы ERK изоформы 1 и 2 (ERK1/2), фосфорилированной по треонину/тирозину в положении 180/182 протеинкиназы p38MAPK, дважды фосфорилированной по серину в положении 218 и 222 протеинкиназы МЕК изоформы 1 (MEK1). Уровень фосфорилированных фор исследованных протеинкиназ оценивался в условных единицах (усл.ед.).
Исследование проведено методом ИФА на анализаторе Personal LAB (Adaltis Italia S.p.A., Италия) с использованием реактивов производства CUSABIO BIOTECH (КНР).
Статистическую обработку проводили в программе STATISTICA 7,0. Статистическую значимость (р) межгрупповых различий в связанных выборках оценивали с помощью W-
критерия Уилкоксона, в независимых выборках - с использованием U-критерия Манна-Уитни. Результаты исследования представлены в виде среднего (х), 25-го, 75-го процентилей (Q25, Q75) и медианы выборки (Ме).
Результаты и их обсуждение. Концентрация исследуемых протеинкиназ в агрануло-цитах представлена в табл. 1.
Таблица 1
Внутриклеточный уровень исследованных факторов (усл. ед.)
Фактор Группы
ВП К
х Q25 Ме Q75 х Q25 Ме Q75
MEK1 1,2 0,99 1,16 1,46 0,63 0,53 0,63 0,72
JNK1/2 1,69 1,21 1,76 2,17 1,58 1,47 1,58 1,68
ERK1/2 1,23 1,13 1,22 1,38 1,39 1,31 1,39 1,47
p38MAPK 0,39 0,34 0,39 0,46 0,38 0,34 0,4 0,43
Результаты анализа статистической значимости выявленных межгрупповых различий представлены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты статистического анализа выявленных различий
Фактор Сумма ранков U-критерий Р
К ВП
MEK1 176,0 14,0 4,0 0,006
JNK1/2 153,0 37,0 27,0 0,81
ERK1/2 516,0 225,0 51,0 0,012
p38MAPK 156,0 34,0 24,0 0,6
Результаты исследования свидетельствуют о повышении в основной группе внутриклеточного уровня фосфорилированной формы JNK1/2 на 7,6% (р=0,81), а р38МАРК на 2,6% (р=0,6). Вместе с тем, у пациентов с субклиническим воспалительным процессом имело место статистически значимое снижение внутриклеточной концентрации фосфорилированной формы протеинкиназы ERK1/2 на 11,5% (р=0,012). Указанные изменения внутриклеточного содержания терминальных протеинкиназ MAPK/SAPK-сигнального пути в основной группе сочетались с повышением уровня фосфорилирования МЕК1 на 90,5% (р=0,0002).
Таким образом, результаты проведенного анализа указывают на стимуляцию в постклиническую фазу инфекционно-воспалительного
процесса МАРК/БАРК-сигнального пути за счет усиления фосфорилирования протеинкиназ МЕК1 и ¡ЫК1/2 на фоне снижения уровня ЕЕК1/2 и нормализации внутриклеточного содержания р38МАРК.
Состояние терминального звена МАРК/ БАРК-сигнального пути спустя 3 часа после однократного СВЧ-облучения культуры клеток цельной крови пациентов с субклиническим воспалительным процессом низкоинтенсивным излучением частотой 1000 МГц представлено в табл. 3.
Таблица 3
Внутриклеточный уровень исследованных факторов спустя 3 часа после однократного СВЧ-облучения (усл.ед.)
Фактор Подгруппы Л, %
1 2
X Я25 Ме Я75 X Я25 Ме Я75
МЕК1 0,53 0,37 0,54 0,68 0,51 0,35 0,52 0,65 39,2; (р=0,017)
NК1/2 1,62 1,35 1,64 1,9 1,6 1,33 1,61 1,89 12,5; (р=0,023)
ЕКК1/2 1,6 1,24 1,47 2,07 1,57 1,19 1,44 2,03 19,1; (р=0,02)
р38МАРК 0,36 0,33 0,39 0,44 0,34 0,29 0,37 0,43 58,8; (р=0,011)
Примечание: А - различие показателя между облученными и необлученными культурами (%о)
Анализ результатов исследования внутриклеточного содержания факторов, определяющих клеточный ответ на стрессовые стимулы и запускающих ответ острой фазы под влиянием низкоинтенсивного электромагнитного излучения частотой 1000 МГц спустя 3 часа после однократного воздействия, показал, что в облученных культурах имеет место повышение уровня фос-форилирования терминальных протеинкиназ. При этом, наибольшее изменение внутриклеточного содержания было характерно для р38МАРК, уровень которой в облученных культурах статистически значимо возрастал на 58,8%. Кроме того, в клеточных культурах, уже спустя 3 часа после облучения, статистически значимо повышалось содержание фосфорили-рованной формы МЕК1 на 39,2% (р=0,017).
Проведенный анализ так же выявил неоднородность эффекта облучения. Так, в культурах с исходно высоким уровнем ЩК1/2, находящемся в диапазоне 4-го квартиля выборки (1,89 усл.ед. и более), наблюдалось дальнейшее повышение ее
концентрации на 5,3%. В тех же культурах, где активность ЩК1/2 находилась в пределах медианы или 1-го квартиля выборки, повышение составило 15,0 и 18,6% соответственно. Внутриклеточное содержание фосфорилированной формы ЕЕК1/2 в облученных культурах с исходно низким ее содержанием (находящимся в диапазоне 1-го квартиля выборки) возрастало на 42,0%, а в случае исходно высокого (находящегося в диапазоне 4-го квартиля) увеличивалось всего на 19,7%. При исходном уровне ЕЕК1/2 соответствовавшем медиане выборки, прирост составил 20,8%. Наиболее значительное влияние облучение оказало на уровень р38МАРК. При этом в случае исходно низкого внутриклеточного содержания фосфо-рилированной формы р38МАРК (0,29 усл.ед. и менее), облучение способствовало приросту ее уровня на 137,9%, при исходно высоком ее уровне (0,43 усл.ед. и более), стимуляция составила 23,3%. Проведенный анализ показал, что в облученных культурах, при исходном уровне МЕК1 находящимся в диапазоне 1-го и 4-го квартиля (0,51 усл.ед. и менее, либо 0,65 усл.ед. и более) СВЧ-стимулированный прирост фосфорилиро-ванной формы киназы МЕК1 составил 57,1 и 46,2% соответственно. В случае исходного содержания МЕК1 в клетке в среднем 0,52 усл.ед., СВЧ-стимулированное увеличение уровня фосфори-лирования составляло 38,5%.
Влияние низкоинтенсивного СВЧ-облучения на внутриклеточное содержание исследуемых компонентов МАРК/БАРК-сигнального пути спустя 24 часа после однократного воздействия на клетки реконвалесцентов ВП представлено в табл. 4.
Таблица 4
Внутриклеточный уровень исследованных факторов спустя 24 часа после однократного СВЧ-облучения (усл.ед.)
Фактор Подгруппы Л, %
1 2
X Я25 Ме Я75 X Я25 Ме Я75
МЕК1 1,25 1,04 1,21 1,51 1,2 0,99 1,16 1,46 41,7; (р=0,017)
NК1/2 1,74 1,26 1,79 2,2 1,69 1,21 1,76 2,17 29,6; (р=0,03)
ЕКК1/2 1,29 1,18 1,28 1,43 1,23 1,13 1,22 1,38 48,8; (р=0,013)
р38МАРК 0,44 0,39 0,43 0,5 0,39 0,34 0,39 0,46 128,2; (р=0,004)
Примечание: А - различие показателя между облученными и необлученными культурами (%)
Проведенный анализ показал, что спустя 24 часа после однократного облучения культуры клеток цельной крови пациентов с субклиническим иммуновоспалительным процессом отмечено повышение внутриклеточного уровня фос-форилирования всех исследованных факторов ЫАРК/БАРК-сигнального пути. При этом наибольший прирост был характерен для р38МАРК, составивший 128,2%, менее всего облучение влияло на уровень фосфорилирования ¡ЫК1/2.
Соотношение СВЧ-стимулированного прироста внутриклеточной концентрации фосфори-лированных форм протеинкиназ МАРК/БАРК-сигнального пути (эффектов СВЧ-облучения) в группах представлено на рис.
¿Д Дз ни,
МЕК1 ^К1/2 ЕРК1 /2 р38МАРК
|Р3ч □ 24ч □ 24ч(К) |
Рис. Динамика эффектов СВЧ-облучения
Примечание: 3 ч - эффект облучения культуры
клеток основной группы спустя 3 часа после воздействия, 24 ч - эффект облучения культуры клеток основной группы спустя 24 часа после воздействия, 24 ч (К) - эффект облучения группы контроля спустя 24 часа после воздействия. Величина эффекта - различие показателя между облученными и необлученными культурами (%)
Результаты графического анализа динамики молекулярных изменений свидетельствуют о том, что у пациентов с субклиническим воспалительным процессом уровень фосфорилирования МЕК1 под влиянием СВЧ-излучения значительно возрастает уже спустя 3 часа после воздействия. При этом соотношение СВЧ-стимулированного прироста фосфорилированной формы протеин-киназы МЕК1 наблюдаемого к 3-му и 24-му часу после облучения составило 1,1 ед., свидетельствуя о сохранении достигнутого эффекта облучения спустя сутки после облучения.
Результаты исследования показали, что в облученных клетках имеет место выраженная стимуляция фосфорилирования р38МАРК, в
сравнении с остальными факторами. При этом соотношение прироста фосфорилированной формы р38МАРК спустя 3 и 24 часа после облучения составило 2,2 ед., превышая вдвое соответствующий эффект в отношении МЕК1. Уровень фосфорилирования терминальной проте-инкиназы ЩК1/2 под влиянием СВЧ-облучения повышался меньше всего. Вместе с тем, соотношение эффектов облучения спустя 3 и 24 часа после воздействия, составило 2,4 ед. Проведенный анализ так же показал, что максимальное соотношение прироста уровня фосфофор-мы в динамике наблюдения (2,6 ед.) было характерно для протеинкиназы ЕКК1/2.
Таким образом, низкоинтенсивное СВЧ-излучение на частоте прозрачности водных сред уже спустя 3 часа после воздействия способствует выраженному повышению в облученных культурах уровня фосфорилирования МЕК1 и р38МАРК, при минимальном влиянии на уровень ¡ЫК1/2. Спустя 24 часа после однократного воздействия наблюдалось повышение концентрации в клетке фосфорилированных форм всех трех терминальных протеинкиназ, при этом уровень терминальной протеинкина-зы ЕЯК1/2 возрастал в большей степени, чем ¡ЫК1/2 и р38МАРК. Однако в облученных культурах спустя 24 часа после воздействия из всех терминальных протеинкиназ, прирост концентрации р38МАРК оставался наибольшим.
Состояние МАРК/БАРК-сигнального пути в мононуклеарах цельной крови практически здоровых лиц под влиянием однократного СВЧ-воздействия представлено в табл. 5.
Таблица 5
Внутриклеточный уровень исследованных факторов в агранулоцитах практически здоровых лиц спустя 24 часа после однократного СВЧ-облучения (усл.ед.)
Фактор Подгруппы А, %
1 2
X Я25 Ме Я75 X Я25 Ме Я75
МЕК1 0,72 0,63 0,72 0,81 0,625 0,53 0,625 0,72 152,0; (р=0,022)
¡Ж1/2 1,7 1,59 1,7 1,81 1,625 1,51 1,625 1,74 46,2; (р=0,047)
ЕКК1/2 3,245 3,15 3,245 3,34 3,155 3,07 3,155 3,24 28,5; (р=0,052)
р38МАРК 0,455 0,42 0,455 0,49 0,375 0,33 0,375 0,42 213,3; (р=0,017)
Примечание: А - различие показателя между облученными и необлученными культурами (%о).
Проведенный анализ свидетельствует о том, что у практически здоровых лиц СВЧ-излучение в наибольшей степени стимулирует процессы фосфорилирования протеинкиназ р38МАРК и МЕК1. Наименьшее влияние излучение оказывает на уровень фосфорилирования протеинкиназы ERK1/2. При этом у практически здоровых лиц СВЧ-стимулированное повышение уровня протеинкиназы ERK1/2, было ниже, чем у пациентов с субклиническим воспалением, тогда как уровень МЕК1, ¡ЫК1/2 и р38МАРК, напротив, был выше.
Как известно, играя важную роль в клеточной жизнедеятельности, МАРК/БAPK-сигнальный путь обеспечивает клеточную реактивность на разнообразные стрессоры, включая митогены и физические факторы, такие как ультрафиолетовое излучение, осмотический шок. Активация сигнального пути сопровождается транскрипцией генов предранней реакции и развитием ответа острой фазы. При этом активация терминальной протеинкиназы ERK1/2 приводит к пролиферации и дифференциров-ке клеток, протеинкиназы ¡ЫК1/2 и p38MAPK обеспечивают активацию воспаления и апопто-за. Баланс активации терминальных протеин-киназ МАРК/БАРК-сигнального пути определяет состояние процессов саногенеза, а так же уровень неспецифической резистентности клеточной системы.
Постклиническое течение воспалительной патологии зачастую сопровождается дисбалансом молекулярных механизмов гомеостаза, затрудняющим течение репаративных и регенеративных процессов, способствующим длительному сохранению воспалительной активации им-мунокомпетентных клеток и удлиняющим восстановление организма после перенесенного заболевания. В частности, у реконвалесцентов ВП отмечено снижение уровня фосфорилирования терминальной протеинкиназы ERK1/2, а так же тенденция к повышению уровня ЩК1/2 и p38MAPK на фоне статистически значимого повышения уровня фосфорилирования МЕК1.
Таким образом, повышенный уровень про-теинкиназ р38МАРК и ¡ЫК1/2 свидетельствует о незавершенности иммуновоспалительной реакции, сопровождающейся угнетением активности процессов репарации, контролируемых проте-инкиназой ERK1/2. На этом фоне однократное воздействие низкоинтенсивных микроволн час-
тотой 1000 МГц способствовало повышению уровня фосфорилирования всех исследованных факторов, при этом наиболее выраженная динамика прироста наблюдалась в отношении протеинкиназы ERK1/2. Выявленные изменения исследуемых показателей развивались уже спустя 3 часа после однократного воздействия на культуры клеток цельной крови низкоинтенсивного микроволнового излучения и продолжались в течение суток после облучения.
Анализ ранее проведенных исследований свидетельствует о том, что низкоинтенсивное излучение частотой 1000 МГц стимулирует продукцию иммунокомпетентными клетками цельной крови факторов, регулирующих пролиферацию мезенхимальных клеток, ограничивающих пере-кисное окисление и снижающих провоспали-тельную активацию цитотоксических лимфоцитов. В облученных культурах отмечается восстановление угнетенной функции фагоцитов цельной крови, а так же повышение антиоксидантно-го потенциала межклеточной жидкости [17,19]. Показано, что микроволновое излучение стимулирует повышение в клетках уровня белков теплового шока, а так же работу ионных каналов [21,24]. При этом фосфорилирование белков теплового шока, повышающее их функциональную активность обеспечивается протеинкиназами MAPK/SAPK-сигнального пути [23,26].
Быстрое наступление эффекта облучения, отмечающееся уже спустя 3 часа после воздействия, указывает на то, что эти эффекты не являются транскрипционными, т.е. не требуют синтеза белка de novo. Вместе с тем, наблюдаемые спустя сутки и более после облучения изменения, такие как модификация клеточного протеома, повышение продукции цитокинов, свидетельствуют о модификации под влиянием облучения так же и процессов транскрипции [21,22]. Однако первичной мишенью излучения, очевидно, являются белки, обладающие ферментативной активностью, в частности фосфа-тазы, ацетилазы, метилтрансферазы и т.п.
Физиологические механизмы облучения клеток низкоинтенсивным излучением могут быть рассмотрены с позиций теории гормезиса, при этом излучение является контролируемым молекулярным стрессором, приводящим к изменению конформационных соотношений в биологически-активных молекулах, в частности, протеинкиназах, гистонах и т.п. ферментах
[3,7,25]. Изменение функциональной активности регуляторных внутриклеточных молекул приводит к повышению эффективности работы соответствующих молекулярных механизмов и. следовательно, оптимизации функционального состояния клеточной системы.
Заключение. Результаты проведенного исследования указывают на то, что биологические эффекты низкоинтенсивного микроволнового излучения частотой 1000 МГц реализуются за счет повышения активности MAPK/SAPK-сигнального пути, в частности, активации терминальной про-теинкиназы ERK1/2 вследствие повышения фосфорилирования киназы MEK1. При этом очевидно, что повышение активности молекулярных процессов, контролируемых исследованными терминальными протеинкиназами, способствует восстановлению угнетенной клеточной реактивности и восстановлению чувствительности клеток к внешним и внутренним управляющим воздействиям регуляторных систем организма, в частности цитокины, факторы индукции апоптоза, ионы кальция и т.п. При этом, эффекты однократного низкоинтенсивного воздействия на клеточные культуры сохраняются в течение суток после воздействия и могут быть идентифицированы методом ИФА, позволяющим добиться высокой стандартизации и воспроизводимости результатов исследования, при существенно меньшей трудоемкости проведения анализа.
Вместе с тем, характер последствий низкоинтенсивного облучения клеток позволяет предполагать, что активация изучаемого сигнального
Литература
пути излучением может реализовываться за счет активации более ранних членов MAPK/SAPK-сигнального пути, в частности, ключевого фактора пути - протеинкиназы Ras, а так же JAK-киназ и компонентов PI3P/AKТ/mTOR-сигнального пути [4,9]. Возможность стимуляции MAPK/SAPK-сигнального пути микроволнами, не прибегая к тепловым и высокоэнергетическим воздействиям, в частности лазерным, а так же крайневысокоча-стотным и терагерцовым излучениям, позволяет реализовать активационный стимул для отдельных внутриклеточных молекулярных систем, что потенциально может использоваться с целью восстановления реактивности и повышения чувствительности к управляющим сигналам клеток, со сниженной чувствительностью к факторам, подавляющим пролиферацию, а так же клеток, не способных активировать программу апоптоза, в виду нарушений молекулярных систем передачи информации от рецептора к исполнительному аппарату [14,20,21,26].
Учитывая актуальность разработки методов повышения эффективности функционирования внутриклеточных сигнальных систем у пациентов с субклиническими стадиями острых заболеваний, а так же при хронических инфекционных и неинфекционных иммуно-воспалительных процессах, представляется целесообразным проведение дальнейших исследований по изучению молекулярных последствий воздействия на клетки низкоинтенсивного излучения частотой 1000 МГц.
References
1. Бецкий О.В. Пионерские работы по миллиметровой Betskiy OV. Pionerskie raboty po milli-metrovoy elektro-электромагнитной биологии, выполненные в ИРЭ magnitnoy biologii, vy-polnennye v IRE RAN. РАН // Биомедицинские технологии и радиоэлектро- Biomeditsinskie tekh-nologii i radioelektronika. 2003;8:11-ника. 2003. №8. С. 11-20. 20. Russian.
2. Биорезонансные эффекты при воздействии элек- Gryzlova OYu, Subbotina TI, Khadartsev AA, et al. Bio-тромагнитных полей: физические модели и экспе- rezonansnye effekty pri vozdeystvii elektromagnitnykh римент: Монография / Грызлова О.Ю., Субботина poley: fizicheskie modeli i eksperiment: Monografiya. Т.И., Хадарцев А.А. [и др.] Под ред. А.А. Яшина. Pod red. A.A. Yashina. Moscow - Tver' - Tula: OOO Москва - Тверь - Тула: ООО «Издательство «Триа- «Izdatel'stvo «Triada»; 2007. Russian.
да», 2007. 160 с.
3. Власов В.В. Реакция организма на внешние воздей- Vlasov VV. Reaktsiya organizma na vneshnie ствия: общие закономерности развития и методоло- vozdeystviya: obshchie zakonomernosti razvitiya i гические проблемы исследования. Иркутск: Изд-во metodologicheskie problemy issledovaniya. Irkutsk: Иркут. ун-та, 1994. 344 с. Izd-vo Irkut. un-tazh 1994. Russian.
4. Влияние низкоинтенсивного СВЧ-облучения на внут- Terekhov IV, Solodukhin KA, Nikiforov VS, et al. Vliya-риклеточные процессы в мононуклеарах при пнев- nie nizkointensivnogo SVCh-oblucheniya na vnutrikle-монии / Терехов И.В., Солодухин К.А., Никифоров tochnye protsessy v mononuklearakh pri pnevmonii. В.С. [и др.] // Медицинская иммунология. 2012. Т.14, Meditsinskaya immunologiya. 2012;14(6):541-4. Russian.
№6. С. 541-544.
5. Антонишкис Ю.А., Лобзин Ю.В., Несмеянов А.А., Хадарцев А.А., Еськов В.М. Новые представления о механизме защитной реакции клеток крови на экстремальное воздействие // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т. 19, № 1. С. 24-28.
6. Терехов И.В., Солодухин К.А., Никифоров В.С. Исследование возможности использования нетеплового СВЧ-излучения в реабилитационном периоде у больных внебольничной пневмонией // Физиотерапевт. 2011. №4. С. 12-17.
7. Хадарцев А.А., Еськов В.М., Хадарцев В.А., Иванов Д.В. Клеточные технологии с позиций синергетики // Вестник новых медицинских технологий. 2009. № 4. С. 7-9.
8. Лебедева М.Н., Грищенко А.В. Особенности течения повторных внебольничных пневмоний у военнослужащих по призыву // Военно-медицинский журнал. 2009. Т. 330, № 7. С. 24-28.
9. Молекулярные механизмы иммунореабилитации при использовании низкоинтенсивного СВЧ-излучения / Терехов И.В., Петросян В.И., Дягилев Б.Л. [и др.] // Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2011. Т.1, № 5. С. 34-37.
10. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Морфо-функциональные проявления острого респираторного дистресс-синдрома и его коррекция СВЧ-излучением в эксперименте // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2014. № 1. Публикация 2-58. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/ E2014-1/4817.pdf. (Дата публикации: 30.06.2014). DOI: 10.12737/5026
11. Особенности биологического действия низкоинтенсивного СВЧ-излучения на продукцию цитокинов клетками цельной крови при внебольничной пневмонии / Терехов И.В., Солодухин К.А., Ицкович В.О. [и др.] //Цитокины и воспаление. 2012. Т.11, №4. С. 67-72.
12. Петросян В.И. Резонансное излучение воды в радиодиапазоне // Письма в ЖТФ. 2005. Т.31, вып. 23. С. 2933.
13. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Продукция цитокинов клетками цельной крови реконвалесцентов внебольничной пневмонии под влиянием низкоинтенсивного СВЧ-облучения // Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2014. № 1. Публикация 2-57. URL: http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/ Bulletin/E2014-1/4815.pdf. (Дата обращения: 30.06.2014). DOI: 10.12737/5025
14. Роль молекулярно-волновых процессов в природе и их использование для контроля и коррекции состояния экологических систем / Петросян В.И., Си-ницын Н.И., Елкин В. А. [и др.] // Биомедицинская радиоэлектроника. 2001. №5-6. С. 62-129.
15. Способ терапевтического воздействия на биологиче-
Antonishkis YuA, Lobzin YuV, Nesmeyanov AA, Khadartsev AA, Es'kov VM. Novye predstavleniya o mekhanizme zashchitnoy reaktsii kletok krovi na ekstremal'noe vozdeystvie. Vestnik novykh
meditsinskikh tekhnologiy. 2012;19(1):24-8. Russian. Terekhov IV, Solodukhin KA, Nikiforov VS. Issledova-nie vozmozhnosti ispol'zovaniya neteplovogo SVCh-izlucheniya v reabilitatsi-onnom periode u bol'nykh vnebol'nichnoy pnevmoniey. Fizioterapevt. 2011;4:12-7. Rus-sian.
Khadartsev AA, Es'kov VM, Khadartsev VA, Ivanov DV. Kletochnye tekhnologii s pozitsiy sinergetiki. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2009;4:7-9. Russian.
Lebedeva MN, Grishchenko AV. Osobennosti techeniya povtornykh vnebol'nichnykh pnevmoniy u voennosluz-hashchikh po prizyvu. Voenno-meditsinskiy zhurnal. 2009;330(7):24-8. Russian.
Terekhov IV, Petrosyan VI, Dyagilev BL, et al. Mo-lekulyarnye mekhanizmy immunoreabilitatsii pri is-pol'zovanii nizkointensivnogo SVCh-izlucheniya. Byulleten' meditsinskikh internet-konferentsiy. 2011;1(5):34-7. Russian.
Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov VS, Bondar' SS. Morfo-funktsional'nye proyavleniya ostrogo respirator-nogo distress-sindroma i ego korrektsiya SVCh-izlucheniem v eksperimenteyu Vestnik novykh medit-sinskikh tekhnologiy. Elek-tronnoe izdanie [internet]. 2014 [cited 2014 Jon];1[about 7 p.]. Russian. Availablr from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulle-tin/E2014-1/4817.pdf. DOI: 10.12737/5026.
Terekhov IV, Solodukhin KA, Itskovich VO, et al. Oso-bennosti biologicheskogo deystviya nizkointensivnogo SVCh-izlucheniya na produktsiyu tsitokinov kletkami tsel'noy krovi pri vnebol'nichnoy pnevmonii. Tsitokiny i vospalenie. 2012;11(4):67-72. Russian.
Petrosyan VI. Rezonansnoe izluchenie vody v ra-diodiapazone. Pis'ma v ZhTF. 2005;31(23):29-33. Russian.
Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov VS, Bondar' SS. Produktsiya tsitokinov kletkami tsel'-noy krovi rekon-valestsentov vnebol'nichnoy pnevmonii pod vliyaniem nizkointensivnogo SVCh-oblucheniya. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. Elektronnoe izdanie [internet]. 2014 [cited 2014 Jun 30];1[about 6 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu. tu-la.ru/VNMT/Bulletin/E2014-1/4815.pdf. DOI: 10.12737/5025 Russian.
Petrosyan VI, Sinitsyn NI, Elkin VA, et al. Rol' moleku-lyarno-volnovykh protsessov v prirode i ikh ispol'zovanie dlya kontrolya i korrektsii sostoyaniya ekologicheskikh sistem. Biomeditsinskaya radioelektronika. 2001;5-6:62-129. Russian.
Vlaskin SV, Terekhov IV, Petrosyan VI, et al, inven-tors.
ские объекты электромагнитными волнами и устройство для его осуществления / Власкин С.В., Терехов И.В., Петросян В .И. [и др.]: пат. 2445134 Рос. Федерация, 2010.
16. Терехов И.В., Дзюба М.А., Наджарьян Л.С. Оценка альвеолярно-капиллярных нарушений при развитии тяжелого гемодинамического отека легких у крыс и их коррекция с помощью СВЧ-излучения // Саратовский научно-медицинский журнал. 2011. Т. 7, № 2. С. 389-392.
17. Терехов И.В., Солодухин К.А., Никифоров В.С. Особенности биологического эффекта низкоинтенсивного СВЧ-облучения в условиях антигенной стимуляции мононуклеаров цельной крови // Физиотерапевт. 2013. №1. С. 26-32.
18. Ушаков И.Б., Штемберг А.С., Шафиркин А.В. Реактивность и резистентность организма млекопитающих. М.: Наука, 2007. 493 с.
19. Терехов И.В., Хадарцев А.А., Никифоров В.С., Бондарь С.С. Функциональное состояние клеток цельной крови при внебольничной пневмонии и его коррекция СВЧ-излучением // Фундаментальные исследования. 2014. №10 (4). С. 737-741.
20. Экспериментальная магнитобиология: воздействие полей сложной структуры / Грязев М.В., Куротченко Л.В., Куротченко С.П. [и др.]. Монография под ред. Т.И. Субботиной и А.А. Яшина: Москва - Тверь -Тула: ООО "Издательство "Триада", 2007. 112 с.
21. Морфофункциональные аспекты противоопухолевого эффекта низкоинтенсивного микроволнового резонансного излучения в эксперименте / Гудцкова Т.Н., Жукова Г.В., Гаркави Л.Х. [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 150, № 11. С. 595-600.
22. Immunotropic influence of 900 MHz microwave GSM signal on human blood immune cells activated in vitro / Stankiewicz W., Dabrowski M.P., Kubacki R. [et al.] // Electromagn Biol Med. 2006. 25(1). P. 45-51.
23. Leszczynski D. Effects of radiofrequency-modulated electromagnetic fields on proteome // Adv Exp Med Biol. 2013. 990. P. 101-106.
24. Leszczynski D., Joenvaara S., Reivinen J., Kuokka R. Non-thermal activation of the hsp27/p38MAPK stress pathway by mobile phone radiation in human endo-thelial cells: molecular mechanism for cancer- and blood-brain barrier-related effects // Differentiation. 2002. 70. P. 120-129.
25. Pall M. Electromagnetic fields act via activation of voltage-gated calcium channels to produce beneficial or adverse effects // J. Cell. Mol. Med. 2013. 17(8). P. 958965.
26. Special function of the "millimeter wavelength waves -aqueous medium" system in nature / Sinitsyn N.I., Yol-kin V.A., Gulyaev Yu.V. [et al.] // Critical Reviews in Biomedical Engineering. 2000. 28 (1-2). P. 269-305.
27. The effect of 900MHz microwave GSM signal on the proliferation of endothelial cells in vitro / Stankiewicz
Sposob terapevticheskogo vozdeystviya na biologi-cheskie ob"ekty elektromagnitnymi vol-nami i ustroyst-vo dlya ego osushchestvleniya. Russian Federation patent RU 2445134. 2010. Russian. Terekhov IV, Dzyuba MA, Nadzhar'yan LS. Otsenka al'veolyarno-kapillyarnykh narusheniy pri razvi-tii tyazhelogo gemodinamicheskogo oteka legkikh u krys i ikh korrektsiya s pomoshch'yu SVCh-izlucheniya. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal.
2011;7(2):389-92. Russian.
Terekhov IV, Solodukhin KA, Nikiforov VS. Oso-bennosti biologicheskogo effekta nizkointen-sivnogo SVCh-oblucheniya v usloviyakh antigennoy stimulyat-sii mononuklearov tsel'noy krovi. Fi-zioterapevt. 2013;1:26-32. Russian.
Ushakov IB, Shtemberg AS, Shafirkin AV. Reak-tivnost' i rezistentnost' organizma mlekopi-tayushchikh. Moscow: Nauka; 2007. Russian.
Terekhov IV, Khadartsev AA, Nikiforov VS, Bondar' SS. Funktsional'noe sostoyanie kletok tsel'noy krovi pri vne-bol'nichnoy pnevmonii i ego korrektsiya SVCh-izlucheniem. Fundamental'nye issledovaniya.
2014;10(4):737-41. Russian.
Gryazev MV, Kurotchenko LV, Kurotchenko SP, et al. Eksperimental'naya magnitobiologiya: vozdeystvie poley slozhnoy struktury. Monografiya pod red. T.I. Subbotinoy i A.A. Yashina: Moskva - Tver' - Tula: OOO "Izdatel'stvo "Triada"; 2007. Russian.
Gudtskova TN, Zhukova GV, Garkavi LKh, et al. Mor-fofunktsional'nye aspekty protivoopukholevogo effekta nizkointensivnogo mikrovolnovogo rezonansnogo izlu-cheniya v eksperimente. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny. 2010;150(11):595-600. Russian.
Stankiewicz W, Dabrowski MP, Kubacki R, et al. Immunotropic influence of 900 MHz microwave GSM signal on human blood immune cells activated in vitro. Electromagn Biol Med. 2006;25(1):45-51. Leszczynski D. Effects of radiofrequency-modulated electromagnetic fields on proteome. Adv Exp Med Biol. 2013;990:101-06.
Leszczynski D, Joenvaara S, Reivinen J, Kuokka R. Nonthermal activation of the hsp27/p38MAPK stress pathway by mobile phone radiation in human endothelial cells: molecular mechanism for cancer- and blood-brain barrier-related effects. Differentiation. 2002;70:120-9.
Pall M. Electromagnetic fields act via activation of voltage-gated calcium channels to produce beneficial or adverse effects. J. Cell. Mol. Med. 2013;17(8):958-65.
Sinitsyn NI, Yolkin VAGulyaev YuV, et al. Special function of the "millimeter wavelength waves - aqueous medium" system in nature. Critical Reviews in Biomedical Engineering. 2000;28(1-2):269-305. Stankiewicz W, Zdanowski R, Skopinska-Rosewska E, et al. The effect of 900MHz microwave GSM signal on
