Гипомагнитное поле и влияние на лабораторных животных и клеточные культуры

Привет, Вы узнаете о том , что такое гипомагнитное поле, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое гипомагнитное поле, экранирование геомагнитного поля, компенсация геомагнитного поля , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Безопасность жизнедеятельности.

Гипогеомагнитное поле (ГГМП), это - ослабленное геомагнитное поле,- магнитное поле (МП) внутри обычного или экранированного помещения, или на планете с отсутствующим магнитным полем которое определяется суперпозицией МП, создаваемых ослабленным геомагнитным полем, полем от ферромагнитных частей конструкции помещения, полем постоянного тока, протекающего по шинам, отдельным частям конструкции или внутри нее.

Длительное воздействие ГГМП на человека приводит к снижению его работоспособности, негативному действию на его здоровье. Такие поля являются биологически активным фактором, вызывающим ряд изменений на физиологическом, биохимическом и морфологическом уровнях функционирования организма.

Вопросы воздействия магнитных и электромагнитных полей на биологические объекты изучаются достаточно давно. И, если механизмы действия ионизирующего излучения рассмотрены детально [1, 2], то механизмы воздействия электромагнитного
излучения ниже теплового порога до сих пор не известны.
Особый интерес представляет изучение воздействия сверхслабых электромагнитных
и магнитных полей, энергия квантов поля которых находится ниже характеристической
энергии химического превращения. Данных, подтверждающих наличие биологического
действия подобных полей, достаточно [3, 4], однако сам механизм воздействия поля
достоверно не известен.
Предпринималось множество попыток объяснения физической природы биологических эффектов сверхслабых полей [5–13], однако все они сталкиваются с необходимостью экспериментального подтверждения. Отсутствие ясных представлений о постановке эксперимента оставляет все разработки на уровне гипотез. Известно, что электромагнитный фон очень сильно различается не только в пространстве, но и во времени.
Одной из основных проблем, с которой сталкиваются экспериментаторы, является
невозможность стандартизировать условия проведения экспериментов [14]. Этот фактор лежит в основе низкой воспроизводимости опытов. По-видимому, условия «нулевого» магнитного поля позволяют унифицировать проведение экспериментов. Кроме
того, исследования «магнитного вакуума» играют важную роль в изучении возможности адаптации человека к условиям открытого космоса.

Все живые организмы на Земле подверглаются воздействию геомагнитное поле (ГМП, ~ 50 мкТл), составляющая среда природыобитаемости на протяжении всего эволюционного история. Однако магнитное поле окружающей среды (МП) в пространство геометрически уменьшается с удалением от
земля. Величина МП (| B |) в международном космосе. Станция (МКС; околоземная орбита) аналогична ГМП (~ 80% ГМП с ограниченными вариациями), за исключением того, что радиальная составляющая (Br) имеет значительные вариации как по направлению, так и по величине . МП окружающей среды в космическом пространстве чрезвычайно ниже, чем ГМП, называемое гипомагнитным полем. (HMF), например, MF Марса <5 мкТл, MF Луны <300 нТл а межпланетное МП составляет всего несколько нанотесла (рис. 1).

Рисунок 1 Магнитное поле окружающей среды в космическом пространстве и определение гипомагнитного поля. Слабое статическое магнитное поле с | B | <5 мкТл
определяется как гипомагнитное поле (ГМП, HMF) . Диапазон лунного магнитного поля: <300 нТл; Диапазон марсианского магнитного поля: 300 нТл- 5 мкТл. Межпланетное магнитное поле менее 10 нТл. Магнитная напряженность представлена ​​в логарифмическая шкала (модифицирована по рисунку в ).

Таким образом, помимо микрогравитации (µ-гравитации) и космического излучения, астронавты должны подвергаться воздействию HMF и адаптироваться к ним.
состояние на борту в длительных и дальних космическиех миссиях.
Несмотря на то, что биологические эффекты ГМП были оценены в ранних исследованиях (1960-е годы) исследование космического ГМП имело
не быстро прогрессировала в последующие десятилетия. Причины могут быть следующие. Во-первых, учитывая силу МП на околоземной орбите составляет около 80% от ГМП, эффекты микрогравитации и излучения более заметны, чем ГМП в краткосрочных и ближних космических полетах.
Большое внимание было уделено наземному базированию.
имитационные эксперименты по микрогравитации и дозиметрии излучения в предыдущих космических проектах и ​​миссиях. Второй, для обслуживания высококачественного ГМП требуются сложные инструменты и дорогие материалы, такие как высокоточный магнитометр, магнитный экранирующий металл и Система катушек Гельмгольца. В предыдущих исследованиях различные условия применяемых экспериментальных установок часто повышают
дополнительные проблемы с воспроизводимостью и сопоставимостью . В-третьих, эффекты ГМП слабые или обратимые во многих случаях.
случаев, хотя некоторые биологические реакции заметно
нашел в последние годы. Было высказано предположение, что гравитация может скрыть эффекты ГМП в наземных экспериментах по моделированию HMF. К сожалению, отчеты о Испытаниях ГМП на МКС на сегодняшний день очень ограничены. Упущенные из виду эффекты HMF действительно могут принести большой риск для здоровье космонавтов во время длительного путешествия в открытом космосе.
Существенный результаты о влиянии ГМП были опубликованы в последнее десятилетие. Ряд экспериментов сделали это очевидно, что ГМП сильно нарушает функциональное состояние организмов [2,3]. Было показано, что воздействие ГМП изменяет эмбриональное развитие, пролиферацию клеток, состояние окислительного стресса и функцию иммунной системы [2,3].
У животных / людей, подвергшихся воздействию ГМП , наблюдались нарушения обучения и памяти, снижение когнитивных способностей и работоспособности. Недавно мы провели транскриптный анализ профиля нейробластомы человека, подвергшейся воздействию ГМП клеток и обнаружили, что воздействие ГМП значительно влияет на транскрипция генов, связанных с транспортом макромолекул, метаболический процесс и процессинг мРНК, а также последующие пути, участвующие в организации цитоскелета, регуляции конденсации хроматина, транскрипции и функции мозга . Учитывая сообщения о неблагоприятном воздействии HMF на многие аспекты жизненной системы, особенно на функции мозга, астронавты подвергаются воздействию ГМП и, следовательно, к потенциальным рискам для здоровья во время межпланетного полета. навигация. Таким образом, необходимо выяснить механизм
эффекта ГМП и разработать эффективные стратегии противодействовать ГМП для жизнеобеспечения и здравоохранения космонавтов в космосе.
Фактически, космическая μ-гравитация, излучение и HMF действуют на множественные аспекты организма, включая метастазы в кости,
мозг и познание, иммунная система, рост клеток и эмбриональное развитие, цитоскелет, стабильность генетических материалов (например, эпигенетические изменения), и реакции на окислительный стресс (таблица S1 в дополнительной информации), что подразумевает наличие взаимодействий между тремя факторами.
В текущих экспериментах рассматривалось комбинированное воздействие излучения с-гравитацией, в то время как взаимодействие HMF с излучением или-гравитацией на организм имеет не привлекла к себе должного внимания. Однако в исследованиях на наземной аппаратуре, эффекты μ-гравитации
и ГМП на самом деле часто смешивают с GMF и нормальным гравитации соответственно. Например, потенциальный эффект GMF в значительной степени упускается из виду в наблюдениях за Эффекты-гравитации с обычными подходами к моделированию μ-гравитации (например, 3D-клиностат). Более того, мы наблюдали усиление гравитропизма в прорастающих семенах сои за счет исключение помех от ГМП под наземным Система моделирования ГМП . Следовательно, было бы также целесообразно уточнить влияние ГМП при исследовании биологического эффекта-гравитации на наземных объектах.
экспериментов, например, установить 2D или 3D-клиностат в магнитном защитная камера (среда ГМП ), и наоборот (рис 2). Таким образом, магнитогравитационный эффект предлагает необходимость и возможность инициирования исследований на
комбинационные эффекты μ-гравитации, излучения и HMF в дальнейшие научные проекты, помимо практических нужно предвидеть реальный риск в космосе.

Рисунок 2 Экспериментальная концепция для выяснения биологических эффектов μ -гравитации и ГМП в различных экспериментальных средах.

Биологические реакции на три фактора следует тщательно различать, используя комбинированные экспериментальные установки, которые
расширяет их функции за пределы простого моделирования «истинной» космическрй среды. Дизайн посильный, практичный и надежная экспериментальная установка, которая может точно обеспечить сложные сочетания ионизирующего излучения, μ -гравитации и / или ГМП имеет решающее значение для улучшения прогресса в космосе наука о жизни. Тесное сотрудничество между опытными биологами и инженерами будет очень ценным и необходимым.

Для понимания биологического действия ослабленного геомагнитного поля исследователями применяются 2 принципиально различных похода. Первый основан на принципе активной компенсации геомагнитного поля, например с помощью трех пар взаимно перпендикулярных колец (кольца Гельмгольца), и заключается в создании магнитного поля, равного по величине, но противоположного по направлению геомагнитному.
Недостатки такого подхода следующие: во-первых, область практически однородного
скомпенсированного магнитного поля крайне невелика и составляет ∼ 20% от объема,
ограниченного кольцами, что серьезно затрудняет размещение там лабораторного животного; во-вторых, сам биологический объект полностью открыт для всевозможных наводок переменных электромагнитных полей техногенного характера 50–100 и 400 Гц,
а также высокочастотных наводок.
Второй подход — это экранирование замкнутого объема материалом с большой магнитной проницаемостью. В данном случае техногенные наводки не страшны, однако при использовании в качестве экранов аморфных магнитомягких материалов требуется размещение биологических объектов по оси экранирующих цилиндров или в центре экранирующих сфер, что продиктовано особенностью прохождения магнитно-силовых
линий в таких материалах.
В наших исследованиях были использованы оба этих подхода. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . При изучении воздействия ослабленного геомагнитного поля на уровне целого организма в компенсационную установку помещалось лабораторное животное — крыса линии SHR. Было обнаружено, что в условиях компенсированного поля у животного наблюдались резкие колебания АД (артериальное давление) и ЧСС (частота сердечных сокращений), но систематизировать данные эффекты не удалось вследствие влияния индивидуальных особенностей лабораторных животных на степень и характер проявления магнитобиологического эффекта. Сложности интерпретации результатов на уровне целого организма явились побудительным мотивом для проведения экспериментов на более простом по организации биологическом уровне.
В качестве моделей были выбраны две клеточные линии: эпителиоидная карцинома HeLa и первичные фибробласты человека VH-10. Предполагалось, что растущие в условиях нормального геомагнитного поля клетки будут воспринимать его экранирование как стрессорное воздействие и, возможно, демонстрировать классический клеточный ответ на повреждение. К настоящему времени механизм глобального клеточного ответа
хорошо изучен [15]: большинство генов, продукты которых вовлечены в него, клонированы и секвенированы. Основным белком, вовлеченным в процессы поддержания клеточной стабильности, является антионкоген Р-53, появление которого в фосфорилированной форме может служить маркером запуска глобального клеточного ответа
на повреждение [16–18].

Известно, что любое клеточное изменение требует энергетических ресурсов. Источником АТФ в клетке являются митохондрии, которые в нормально пролифирирующих
клетках культуры образуют сеть, выполняющую интегрирующую функцию в «энергетической системе» клетки. В работе [19] показано, что структура митохондриальной
сети является крайне пластичной и способна к реорганизации при действии повреждающих агентов. Таким образом, для предварительного анализа реакции клетки на гипогеомагнитное поле нами было выбрано исследование Р-53 статуса и митохондриальной
сети изучаемых клеток.

Материалы и методы исследования

компенсация геомагнитного поля . Компенсация геомагнитного поля осуществлялась с помощью трех пар взаимно перпендикулярных колец Гельмгольца. Для
управления токами в обмотках колец установки был разработан и создан трехканальный усилитель тока, позволяющий раздельно регулировать каждую из трех компонент
вектора индукции магнитного поля.
экранирование геомагнитного поля . Для исследования влияния сверхслабых
магнитных полей на биологические объекты клеточного и субклеточного уровней была
создана экранирующая камера, представляющая собой цилиндр (D = 26 см, L = 84 см),
покрытый десятками слоев экранирующего материала, изготовленного на основе сплава из аморфного магнитомягкого материала АМАГ-172. Общее количество слоев равно 40. Все слои «намотаны» в одну сторону и сгруппированы в 4 независимых пакета
по 10 слоев в каждом с воздушными промежутками 3 мм между пакетами. С одного торца у цилиндра фиксированная заглушка, с другого — съемная крышка. Заглушка и крышка имеют экранирующее покрытие, идентичное покрытию цилиндра. Конструкция съемной крышки позволяет избежать появления «магнитных дыр» в экране.
Внутри камеры предусмотрена подставка из немагнитного материала, позволяющая

устанавливать биологические объекты в центре экранирующей камеры. Многослойная
организация магнитного экрана позволила получить коэффициент экранирования, равный 250 по постоянной составляющей внешнего магнитного поля, ослабляя магнитное
поле земли (48 мкТл) до величины 0,192 мкТл в центре закрытой камеры. Принимая
во внимание заявленные производителем магнитомягкого материала АМАГ-172 его частотные характеристики, следует отметить высокую степень экранирования и от любых
высокочастотных помех и наводок.
Приборы для измерений и обработка данных. Измерения магнитных полей
проводились однокоординатным магнитометром FLUXMASTER (1 нTл to 200 мкTл)
производства Германии, а также трехкоординатным магнитометром HB0302.1А (Россия) с разрешающей способностью 0,1 мкТл, снабженного специально разработанным
для PC (персонального компьютера) программным обеспечением для контроля как
составляющих, так и суммарного вектора магнитного поля в режиме реального времени. Для регистрации переменных составляющих электромагнитного поля в рабочих
объемах используются преобразователи (датчики) индукции магнитного поля НВ-0303
и НВ-0303.1 с рабочим диапазоном частот (плоский участок АЧХ) соответственно
5–10000 Гц и 1–1000 кГц. Для снятия данных с указанных датчиков (оцифровки и
ввода сигнала в компьютер) используется PC-осциллограф PCS-500 фирмы Welleman
(Бельгия). Анализ частотного спектра осуществлялся с помощью программного пакета
PC-Lab 2000SE.
Исследования воздействия магнитного поля на гомеостаз сердечно-сосудистой системы биологического объекта (лабораторная крыса): 1) АД и его вариабельности;
2) ЧСС и ее вариабельности — в зависимости от исходного состояния (уровень АД, тип
наркоза, состояние антиоксидантной системы) этого объекта проводилось с помощью
оригинального АД- и ЧСС-измерительного комплекса, созданного на основе датчика
для прямого измерения артериального давления Baxter, и оригинальной компьютерной программы KardioPlus, которая позволяет оценивать частоту сокращения сердца,
а также изменение влияния на вариабельность ритма разных регуляторных систем.
Микроскопия и анализ изображений. Анализ фиксированных на предметных
стеклах клеток проводили при помощи лазерного сканирующего конфокального микроскопа LSM-5 Pascal (C. Zeiss, Германия), оборудованного объективом 63/1.4 и аргоновым лазером (458/488 нм).
Статистическая обработка результатов. Статистическая обработка и
представление графиков проводились с использованием пакета программ Excel (Microsoft).
Модельные системы. Для экспериментов в условиях компенсации использовались как широко известные крысы (живые системы) линии Wistar, так и обычный модельный объект для
исследования фармакологического действия гипотензивных препаратов — гипертензивные крысы линии SHR. Для контроля брали крыс линии WKY, близкой к опытной.
Животное помещалось на немагнитный столик в геометрическом центре установки,
где поле наиболее однородно. Крыса наркотизировалась раствором оксибутирата натрия внутрибрюшинно. Датчик ЧСС и АД вводился в бедренную артерию животного,
сигнал с которого поступал на усилитель и через аналого-цифровой преобразователь
РПГ-ВЧ на персональный компьютер, где и анализировался.
Клетки выращивали в пластиковых флаконах на чашках Петри (Nunclon, США)
и предметных стеклах, помещенных в чашку Петри, на среде F-10 или DMEM (Биолот, Россия или Sigma, США) с добавлением 10%-ной фетальной сыворотки крупного
рогатого скота (Sigma) и антибиотиков (100 ед./мл пенициллина, 100 мкг/мл стрепто101
мицина) при 37◦С в атмосфере с содержанием 5% СО2. Клетки HeLa — эпителиоидная
карцинома человека, полученная из коллекции клеточных культур Института цитологии РАН. Клеточный штамм VH-10 — диплоидные фибробласты крайней плоти мальчика 11 лет, используемые в исследовании в качестве клеток здорового донора [20, 21].
Клетки любезно предоставлены профессором А. Кольман (A. Kolman, Стокгольмский
университет, Швеция).
Регистрация Р-53. Иммунофлуоресцентный анализ Р-53 проводили на фиксированных клетках. Выращенные на покровных стеклах до субконфлуэнтного состояния
клетки фиксировали 4%-ным раствором формальдегида в PBS (фосфатный буфер) на
льду в течение 10 мин. После интенсивной промывки PBS клетки пермеабилизировали
в 0,5%-ном растворе Тритона X-100 (Sigma) в PBS в течение 5 мин, промывали PBS и
помещали на 30 мин в 1%-ный раствор бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma)
в PBS. Для визуализации дикого типа и большинства мутантных форм белка Р-53 методом непрямой иммунофлуоресценции клетки сначала в течение 60 мин инкубировали с
коммерческими поликлональными кроличьими антителами к человеческому белку Р-53
(1:50 Santa Cruz, США), затем — 30 мин с козьими антителами к кроличьему гаммаглобулину, сконьюгированными с флуоресцеинизотиоционатом (FITC, Sigma), в разведении 1:300. Между инкубациями с антителами стекла промывали 30 мин в 0,1%-ном
растворе Tween 20 (Sigma) в PBS. После окрашивания препараты заключали в раствор
пропилгаллата в 90%-ном глицерине, препятствующий выгоранию флуоресценции.
Исследование митохондриальной сети. Окрашивание митохондрий производили на живых клетках. Клетки линий HeLa и VH-10 выращивались на покровных стеклах в чашках Петри. Митохондрии окрашивали коммерческими красителями
MitoTrackerr Orange CM-H2TMRos и MitoTrackerr Green FM (Molecular Probes, USA),
которые флюоресцировали лишь при попадании в митохондрию. Краситель инкубировали c культурой клеток в концентрациях Orange — 100 нМ, Green — 50 нМ в течение
40 мин в инкубаторе, затем отмывали чистой культуральной средой. После окрашивания препараты заключали в раствор пропилгаллата в 90%-ном глицерине, препятствующий выгоранию флуоресценции. Клетки помещали в экранирующую камеру на 0,5, 1
и 3 ч, вне камеры находились контрольные клеточные культуры, экспозиция проводилась в термостате при 37◦С и предварительно прогретой камере. Через заданные промежутки времени экспериментальные и контрольные клетки прижизненно окрашивались
MitoTrackerr Orange CM-H2TMRos и MitoTrackerr Green. Визуально подсчитывалось
количество клеток с реорганизующейся митохондриальной сетью в 10 полях зрения
на каждый препарат при сравнительно одинаковой плотности посева. Составлялись
таблицы зависимости количества клеток от времени экспозиции в камере.
Обработка H₂O₂. Клетки обрабатывались H₂O₂ в концентрации 500 мкM в течение 1 ч перед окрашиванием в стандартных условиях культивирования.

Обзор результатов исследований и результатов в области зрения, памяти и познания у плодовой мухи Drosophil

Обзор результатов исследований и результатов в области зрения, памяти и познания у плодовой мухи Drosophila melanogaster за последние годы. Когнитивные аспекты восприятия, обучения, памяти и принятия решений выделяются в рамках минимального интеллекта более низкого уровня, в отличие от высокого уровня интеллекта.

Когнитивные дефекты у плодовых мушек дикого типа, выращенных в гипомагнитном поле (HMF). (A) Катушки Гельмгольца для компенсации геомагнитного поля (ГМП) с мухами, поднятыми в центральной части. (B) Визуальное обучение и память были проверены с помощью стимулятора полета. Индекс памяти шестого поколения мух HMF (HMF6) был значительно снижен (P <0,01). (C) Показатели обучения и запоминания мух HMF постепенно снижались по мере увеличения числа поколений в HMF. (D) Когда 10-я муха HMF вернулась к нормальному GMF, способность к обучению и памяти постепенно восстановилась. Адаптировано и изменено с разрешения Zhang, B., Lu, H., Xi, W., Zhou, X., Xu, S., Zhang, K., Jiang, J., Li, Y., Guo, A. , 2004. Воздействие космического гипомагнитного поля на несколько поколений вызывает амнезию у Drosophila melanogaster. Neurosci. Lett.

ОЦЕНКА ФУНГИЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ IN VITRO В СВЕРХСЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ

Ранее было показано, что сверхслабые магнитные поля предположительно имеют плеотропические механизмы действия на микроскопические грибы. Целью данной работы явилось исследование комбинированного воздействия экранированных сверхслабых магнитных полей (B ≈ 100 нТ) и антифунгальных препаратов, различающихся по клеточным мишеням их действия, на колонии микроскопических грибов. Были выбраны: (i) полиеновые антибиотики - амфотерицин В (АМФ-В) и нистатин, которые формируют комплексы с эргостеролом, нарушают плазматическую мембрану клеток грибов, что приводит к увеличению ее проницаемости, утечке ионов из цитоплазмы и к гибели грибной клетки; (ii) aзолы – клотримазол, итроконазол, флуконазол, ингибирующие у грибов фермент С14-ά-деметилазу системы цитохрома Р450, которая отвечает за конверсию ланостерола в эргостерол. Это ведет к истощению эргостерола в мембране грибной клетки и ее гибели.

В исследовании использовались грибы Ulocladium consortiale, Aspergillus sp., Trichoderma sp., Mucor sp., Penicillium sp. Использовали 2 альтернативных метода тестирования фунгицидов, во-первых, стандартный диск-диффузионный метод по Keurby-Bauer с оценкой величины зоны ингибирования роста грибов, при этом чашки Петри заражали спорами грибов сплошным газоном; и, во-вторых, оценивали скорость роста по приращению диаметра колонии при заражении в центр чашки Петри, на которой располагали по оси два диска, как и в первом варианте опытов. В обоих вариантах заражения грибы культивировали в условиях гипомагнитного поля (в экранирующей камере при B ≈ 100 нТ) и в земном поле при одинаковых условиях освещенности и температуры в контроле и опыте.

Результаты по диффузионному методу показали, что чувствительность грибов к антибиотикам как в контроле, так и в опыте уменьшается в ряду нистатин > итраконазол > АМФ-В > флуконазол > клотримазол, причем статистически достоверные различия в диаметрах зон ингибирования в гипомагнитных условиях и геомагнитном поле не обнаружены (см. например, рис.1). Однако, для метода посева в центр чашки для АМФ-В и нистатина обнаружены статистически достоверные различия между средними значениями скорости роста колонии по линии между дисками антибиотика выборок контроля и опыта (р=0,01474<0,05). Например, для дисков с АМФ-В удельная скорость роста U. consortiale составила μ_МПЗ = 3,345± 0,108 мм/сут, μ_ГМП = 2,293± 0,308 мм/сут. (см. рис.2). Таким образом, результаты опытов продемонстрировали, что глубокое экранирование МПЗ влияет на скорость роста колоний (но не на конечный ее размер) в присутствии антибиотиков полиенового типа (АМФ- В и нистатин). Можно предположить, что мишенью магнитного поля могут выступать водородные связи, образующиеся при связывании антибиотиков-макролидов с эргостеролом в клеточной мембране микромицетов, что приводит в синергическому эффекту.

Результаты исследования и их обсуждения

Лабораторные животные. Проведенные опыты показали, что динамика изменения регистрируемых параметров у гипертензивных и нормотензивных крыс под воздействием компенсационного поля направлена в противоположные стороны. У нормотензивных животных наблюдалось повышение уровня артериального давления (со 140
до 163 мм рт. ст.) с последующим медленным снижением до исходного уровня. Параллельно (а возможно, упреждающе) наблюдалось увеличение частоты сердечных сокращений. И если уровень артериального давления через 100–110 мин восстанавливался
до исходного уровня, то частота сердечных сокращений оставалась высокой.

В таких же условиях у гипертензивной крысы (линия SHR) уровень артериального давления под воздействием компенсационного поля монотонно снижался (со 165 до
137 мм рт. ст.). Одновременно наблюдался рост частоты сердечных сокращений. Момент выключения компенсационного поля сопровождался развитием аритмии и резким
снижением артериального давления. В течение последующих 100–120 мин регистрируемые параметры восстанавливались до исходного уровня.
Однако данные отклонения были нерегулярными и плохо воспроизводимыми в различных сериях опыта. Вероятно, это связано с тем, что ответ целого организма является комплексным, и различные его системы взаимно компенсируют стрессорное воздействие с целью сохранения общего гомеостаза. Таким образом, выделить мишень действия поля на организменном уровне достаточно сложно. Это стало причиной поиска
более просто организованной модели, которой, например, является клеточная культура.
Клеточные культуры. Клеточные культуры сейчас — основная модель для исследований действия различных факторов на биологические объекты.
К настоящему времени сформулировано достаточно подробное представление об активации и взаимодействии различных сигнальных путей клетки в ответ на стрессорные
условия. Наиболее полно изучены клеточные реакции на повреждение ДНК.
Большинство повреждений ДНК не являются результатом только ошибок репликации. Множество повреждений возникает в любое время клеточного цикла под действием как экзогенных, так и эндогенных факторов. Так, ультрафиолетовые лучи вызывают образование пиримидиновых димеров, 6,4-фотопродуктов, аддуктов, разрывов
и прочие повреждения ДНК. Под действием химических агентов происходят разного
рода модификации нуклеотидов, возникают межнитевые сшивки, конформационные
дефекты [22].
Наиболее подробно изучены эффекты действия ионизирующего рентгеновского излучения [1, 2], в результате которого в молекуле ДНК возникают двунитевые разрывы
[23, 24]. Они могут приводить к клеточной гибели или стабильным хромосомным перестройкам [25–27], что и является главной причиной летального и мутагенного действия
ионизирующей радиации. Появление в ДНК двунитевых разрывов запускает каскад
внутриклеточных реакций, опосредуемых различными сигнальными путями, и приводит к развитию глобального клеточного ответа на повреждение, включающего активацию специфических чекпойнтов, возникающих в ответ на повреждение ДНК. Следствием этого являются возможная остановка клеточного цикла, усиление репарационных
процессов и изменение конформации хроматина [1, 25–27].
Известно, что любое клеточное изменение требует энергетических ресурсов. Источником АТФ в клетке являются митохондрии, которые в нормально пролифирирующих
клетках культуры образуют сеть, выполняющую интегрирующую функцию в «энергетической системе» клетки. Показано [19], что структура митохондриальной сети является крайне пластичной и способна к реорганизации в ответ на действие повреждающих агентов. В качестве модели мы исследовали два типа клеток — нормальные и
опухолевые, поскольку ответ этих типов клеток на повреждение может различаться.
В качестве маркеров реакции клетки на стрессорные воздействия был выбран белок
Р-53, так как он является основным белком, вовлеченным в процессы поддержания
клеточной стабильности, появление которого в фосфорилированной форме может служить маркером запуска глобального клеточного ответа на повреждение ДНК [16–18] и
состояние митохондриальной сети исследуемых клеток.
Изучение влияния гипогеомагнитных условий на культуры клеток HeLa и VH-10
проводили в два этапа. Первым шагом было определение присутствия белка Р-53 в детектируемых количествах. Через 1 ч после экспозиции клеток в экранированных
геомагнитных условиях, как в клетках линии HeLa, так и VH-10, в ядрах выявляется яркое специфическое зеленое свечение, соответствующее появлению детектируемых

Рис. 1. Выявление белка Р-53 в клетках культуры VH-10:
A — свечение Р-53 в ядрах клеток, экспонированных в течение 1 ч в условиях экранирования; Б —
отсутствие свечения в клетках контроля

Рис. 2. Выявление митохондриальной сети интерколирующим красителем MitoTrackerr
Green FM
Клеточная культуры VH-10. A — контроль: упорядоченная, регулярная митохондриальная сеть;
Б — состояние митохондриальной сети после трехчасовой экспозиции в условиях экранирования

Рис. 3. Среднее количество клеток в культуре (в
процентах) с реорганизованной митохондриальной сетью после 0,5, 1 и 3 ч экспозиции в гипомагнитных
условиях
Темные столбцы — опыт, светлые — контроль
данных методом количеств белка Р-53 (рис. 1). Это свидетельствует о стабилизации
белка Р-53 в ядре клетки и показывает, что Р-53 и опосредуемые им сигнальные пути
активно вовлечены в адаптацию клетки к условиям уменьшения геомагнитного поля.
Наблюдаемый эффект на обеих клеточных линиях был одинаков, но в дальнейшем мы
продолжим работу на первичных фибробластах VH-10, так как эти клетки крупнее и
результаты более наглядны.
Следующим этапом было выявление состояния митохондриальной сети в контроле
и после различных экспозиций в условиях экранированного геомагнитного поля. Во
всех клетках, экспонированных на 1 и 3 ч в условиях экранирования, наблюдалась
реорганизация митохондриальной сети, которая в норме упорядочена и располагается
преимущественно вокруг ядра (см. рис. 1; 2). Уже через час после помещения клеток
в измененные условия, митохондриальная сеть распадалась, образуя как одиночные
скопления, так и крупные нерегулярные конгломераты в цитоплазме клетки (рис. 1, А;
2, Б). Количество клеток с такой реорганизованной сетью росло с увеличением времени
экспозиции (рис. 3). Следует отметить, что и в контрольной группе также встречались
клетки с нерегулярной митохондриальной сетью, но их число не велико.

Выводы

1. В условиях экранированного геомагнитного поля на клетках линии HeLa и VH-10
показано, что белок Р-53 и опосредуемые им сигнальные пути активно вовлечены в
адаптацию клетки к условиям гипогеомагнитного поля.
2. Обнаруженный эффект по исследованным параметрам оказался сходным с клеточным ответом на повреждение ДНК.
∗ ∗ ∗
Авторы выражают глубокую признательность за сотрудничество и помощь сотрудникам лаборатории экспериментальной физиологии и фармакологии «Федерального
центра сердца, крови и эндокринологии им. В. А. Алмазова» и коллегам из Института
конструкционных материалов «Прометей».

∗Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 09-04-01208), Министерства образования и
науки России (грант № 2.1.1/485) и программы ПРАН (Генофонды и генетическое разнообразие).

c М. Л. Куранова, А. Е. Павлов, И. М. Спивак, С. В. Сурма, Б. Ф. Щеголев, П. А. Кузнецов,
В. Е. Стефанов, 2010

Данная статья про гипомагнитное поле подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое гипомагнитное поле, экранирование геомагнитного поля, компенсация геомагнитного поля и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Безопасность жизнедеятельности

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.