Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector1072210.17816/ecogen17283-92Genetic toxicologyГенетическая токсикологияResearch ArticleImpact of electromagnetic uhf radiation on genome destabilization in bone marrow cell of rat strains with contrast nervous system excitabilityВлияние электромагнитного излучения УВЧ-диапазона на дестабилизацию генома клеток костного мозга крыс линий с контрастной возбудимостью нервной системыhttps://orcid.org/0000-0002-7550-118X6603486439J-7202-2018DyuzhikovaNatalia A.ДюжиковаНаталья Алековна
Russian Federation

Dr. Sci. (Biol.), Head of Lab of Genetics of Higher Nervous Activity

д-р биол. наук, заведующая лабораторией генетики высшей нервной деятельности

dyuzhikova@infran.ru1323-5153VaidoAlexander I.ВайдоАлександр Иванович

Dr. Sci. (Biol.), Chief Research Scientist

д-р биол. наук, главный научный сотрудник лаборатории генетики высшей нервной деятельности

vaidoai@infran.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2036-67906701779129D-1165-20138926-6034DaevEugene V.ДаевЕвгений Владиславович
Russian Federation

Leading Scientific Researcher; Dr. Sci. (Biol.) Professor

ведущий научный сотрудник лаборатории генетики высшей нервной деятельности; д-р биол. наук, профессор кафедры генетики и биотехнологии

e.daev@spbu.ruKopyltsovAlexander V.КопыльцовАлександр Васильевич
Russian Federation

Dr. Sci. (Eng.), Professor; Professor

д-р тех. наук, профессор кафедры информационных технологий; профессор кафедры высшей математики и механики

kopyl_2001@mail.ruSurmaSergey V.СурмаСергей Викторович
Russian Federation

PhD, Research Scientist

канд. тех. наук, научный сотрудник лаборатории информационных технологий и математического моделирования

surmasv@infran.ruShchegolevBoris F.ЩеголевБорис Федорович
Russian Federation

PhD, Senior Research Scientist

канд. хим. наук, старший научный сотрудник лаборатории нейрогенетики

shcheg19@infran.ruSerovIgor N.СеровИгорь Николаевич
Russian Federation

President

президент

director@aires.fundPavlov Institute of Physiology RASФГБУН «Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН»Saint Petersburg State UniversityФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»Saint Petersburg State Electrotechnical UniversityФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»Saint Petersburg State University of Aerospace InstrumentationФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»Aires Human Genome FoundationФонд исследований генома человека «Айрэс»190320191506201917283921612201828022019Copyright ©; 2019, Dyuzhikova N.A., Vaido A.I., Daev E.V., Kopyltsov A.V., Surma S.V., Shchegolev B.F., Serov I.N.Copyright ©; 2019, Дюжикова Н.А., Вайдо А.И., Даев Е.В., Копыльцов А.В., Сурма С.В., Щеголев Б.Ф., Серов И.Н.2019Dyuzhikova N.A., Vaido A.I., Daev E.V., Kopyltsov A.V., Surma S.V., Shchegolev B.F., Serov I.N.Дюжикова Н.А., Вайдо А.И., Даев Е.В., Копыльцов А.В., Сурма С.В., Щеголев Б.Ф., Серов И.Н.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/10722

Сhromosomal machinery of highly excited animals with low threshold of the nervous system excitability (LT strain) is more susceptible to the damaging effect of high frequency EMR compared against the animals with high threshold of the nervous system excitability (HT strain). High nervous system excitability determines greater decrease in chromosome aberrations level in the presence of additional reflecting elements – Aires Defender Pro resonators under UHF-waves of standard Wi-Fi router. It is shown that the genotype of animals and the functional state of their nervous system affect susceptibility to the UHF EMR and the action of resonators.

Хромосомный аппарат высоковозбудимых крыс линии НП (с низким порогом возбудимости) более подвержен повреждающему действию высокочастотных электромагнитных излучений по сравнению с линией ВП (с высоким порогом возбудимости). Высокая возбудимость нервной системы определяет большую выраженность снижения митотических нарушений в присутствии отражающих элементов — резонаторов Aires Defender Pro в условиях действия излучение ультравысокочастотного диапазона стандартного Wi-Fi-роутера. Показано, что генотип животных и функциональное состояние их нервной системы влияют на восприимчивость к электромагнитным излучениям ультравысокочастотного диапазона и действию резонаторов.

electromagnetic UHF radiationresonatorschromosome aberrationsbone marrownervous system excitabilityrat strainsэлектромагнитное излучение ультравысокочастотного диапазона (УВЧ-диапазона)резонаторы Aires Defender Proхромосомные аберрациикостный мозгвозбудимость нервной системыкрысыСеров И.Н., Копыльцов А.В., Лукьянов Г.Н. Взаимодействие полупроводниковой пластины с самоаффинным рельефом поверхности с электромагнитным излучением // Нанотехника. – 2006. – № 4. – С. 44–49. [Serov IN, Kopyltsov AV, Lukyanov GN. Interaction of a semiconductor plate with a self-affine surface relief with electromagnetic radiation. Nanotechnology. 2006;(4):44-49. (In Russ.)]Крюков В.И. Генетические эффекты электромагнитных полей // Вестник новых медицинских технологий. – 2000. – Т. VII. – № 2. – С. 8–13. [Kryukov VI. Genetic effects of electromagnetic fields. Bulletin of new medical technologies. 2000; VII(2):8-13. (In Russ.)]Дейнекина Т.А. Влияние электромагнитных полей на цитофизиологические параметры клеток животных и человека. Автореф. дис. … канд. биол. наук. – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т; 2002. – 24 c. [Deinekina TA. Effect of electromagnetic fields on the cytophysiological parameters of cells in animals and humans. [dissertation] Rostov-na-Donu: Rost. gos. un-t; 2002. 24 р. (In Russ.)]. Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01002898199. Ссылка активна на 14.01.2019.Бойко О.В., Лантушенко А.О., Лукьянчук Г.А., и др. Влияние микроволнового излучения на частотах мобильной связи и сети WIMAX на состояние хроматина клеток буккального эпителия человека. Серия «Биология, химия» // Учебные записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. – 2011. – Т. 23. – № 4. – С. 56–65. [Boyko OV, Lantushenko AO, Lukyanchuk GA, et al. Influence of microwave radiation on mobile communication frequencies and WIMAX network on the chromatin state of cells of buccal epithelium of man. Series “Biology, Chemistry”. Instructional notes of the Taurida National V. Vernadsky University. 2011;23(4):56-65. (In Russ.)]Гапеев А.Б. Физико-химические механизмы действия электромагнитного излучения крайне высоких частот на клеточном и организменном уровнях: Автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. – Пущино: Ин-т теорет. и эксперим. биофизики РАН, 2006. – 48 c. [Gapeyev AB. Physicochemical mechanisms of the action of electromagnetic radiation of extremely high frequencies at the cellular and organism levels. [dissertation] Pushchino: In-t teoret. i eksperim. biofiziki RAN; 2006. 48 р. (In Russ.)]. Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01003278794. Ссылка активна на 24.01.2019.Garaj-Vrhovac V, Fucic A, Horvat D. The correlation between the frequenc of micronuclei and specific chromosome aberrations in human lymphocytes exposed to microwave radiation in vitro. Mutat Res. 1992;281(3):181-186. https://doi.org/10.1016/0165-7992(92)90006-4.Тice R, Hook G, McRee DI. Chromosome aberrations from exposure to cell phone radiation. Microwave News. 1999;7-8:7.Tice RR, Hook GG, Donner M, et al. Genotoxicity of radiofrequency signals. I. Investigation of DNA damage and micronuclei induction in cultured human blood cells. Bioelectromagnetics. 2002;23(2):113-126. https://doi.org/10.1002/bem.104.Гапеев А.Б., Чемерис Н.К. Действие непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ на клетки животных Физико-химические механизмы действия электромагнитного излучения крайне высоких частот на клеточном и организменном уровнях. Обзор. Часть IV. Биологические эффекты модулированных электромагнитных излучений // Вестник новых медицинских технологий. – 2000. – Т. 7. – № 3–4. – С. 61–64. [Gapeyev AB, Chemeris NK. The effect of continuous and modulated EMI EHF on animal cells Physico-chemical mechanisms of the action of electromagnetic radiation of extremely high frequencies at the cellular and organism levels. Overview. Part IV. Biological effects of modulated electromagnetic radiation. Bulletin of New Medical Technologies. 2000;7(3-4):61-64. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1081/jbc-100100294.Гапеев А.Б., Соколов П.А., Чемерис Н.К. Модельный анализ особенностей действия модулированных электромагнитных полей на клеточном уровне при различных параметрах модулирующих сигналов // Биофизика. – 2001. – Т. 46. – № 4. – С. 661–675. [Gapeyev AB, Sokolov PA, Chemeris NK. Model analysis of the features of the action of modulated electromagnetic fields at the cellular level for various parameters of modulating signals. Biophysics. 2001;46(4):661-675. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1081/jbc-100103163.Вайдо А.И. Физиолого-генетический анализ возбудимости нервной системы и поведения лабораторной крысы: Дис. … д-ра биол. наук. – СПб., 2000. – 197 c. [Vaido AI. Physiological and genetic analysis of the excitability of the nervous system and the behavior of the laboratory rat. [dissertation] Sankt-Peterburg; 2000. 197 р. (In Russ.)]. Доступно по: https://search.rsl.ru/ru/record/01000262039. Ссылка активна на 12.12.2018.Вайдо А.И., Ситдиков М.Х. Селекция линий крыс по долгосрочному порогу возбудимости нервно-мышечного аппарата // Генетика. – 1979. – Т. ХV. – № 1. – С. 144–148. [Vaido AI, Sitdikov MH. Selection of rat lines along the long-term threshold of the excitability of the neuro-muscular apparatus. Genetics. 1979; ХV(1):144-148. (In Russ.)]Вайдо А.И., Дюжикова Н.А., Ширяева Н.В., и др. Системный контроль молекулярно-клеточных и эпигенетических механизмов долгосрочных последствий стресса // Генетика. – 2009. – Т. 45. – № 3. – С. 342–348. [Vaido AI, Dyuzhikova NA, Shiryaeva NV, et al. Systemic control of molecular-cellular and epigenetic mechanisms of long-term consequences of stress. Genetics. 2009;45(3):342-348. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s1022795409030065.Дюжикова Н.А., Скоморохова Е.Б., Вайдо А.И. Эпигенетические механизмы формирования постстрессорных состояний // Успехи физиологических наук. – 2015. – Т. 45. – № 1. – С. 47–74. [Dyuzhikova NA, Skomorokhova EB, Vaido AI. Epigenetic mechanisms in post-stress states. Uspehi physiol nauk. 2015;45(1):47-74. (In Russ.)]Жабрев В.А., Лукьянов Г.Н., Марголин В.И., и др. Исследование фрактальных структур Си, полученных методом ионного магнетронного распыления // Конструкции из композиционных материалов. – 2005. – № 4. – С. 53–62. [Zhabrev VA, Lukyanov GN, Margolin VI, et al. Investigation of fractal Cu structures obtained by ion magnetron sputtering method. Constructions from composite materials. 2005;(4):53-62 (In Russ.)]. https://doi.org/10.1109/phycon.2005.1514091.Макаров В.Б., Сафронов В.В. Цитогенетические методы анализа хромосом. – М.: Наука; 1978. – 85 с. [Makarov VB, Saphronov VV. Tsitogeneticheskie metody analiza khromosom. Moscow: Nauka; 1978. 85 р. (In Russ.)]Даев Е.В., Казарова В.Э., Выборова А.М., Дукельская А.В. Влияние феромоноподобных пиразинсодержащих соединений на стабильность генетического аппарата в клетках костного мозга самцов домовой мыши Mus. Musculus L. // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2009. – Т. 45. – № 5. – С. 486–491. [Daev EV, Kazarova VE, Vyborova AM, Dukel’skaya AV. Effects of “Pheromone-Like” pyrazine-containing compounds on stability of genetic apparatus in bone marrow cells of the male house mouse Mus musculus L. J Evolutionary Biochemistry Physiology. 2009;45(5):486-491. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s0022093009050053.Глотов Н.В., Животовский Л.А., Хованов Н.В., Хромов-Борисов Н.Н. Биометрия. – Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1982. – 264 с. [Glotov NV, Zhivotovsky LA, Khovanov NV, Khromov-Borisov NN. Biometrics. Leningrad: Izd-vo Leningr. un-ta; 1982. 264 р. (In Russ.)]Jasaitis D, Vasiliauskiene V, Miskinis P, et al. Investigation of the circle fractal structure interaction with gigahertz frequency electromagnetic waves. Proceedings of the 12th International Scientific Conference Intelligent Technologies in Logistics and Mechatronies Systems (ITELMS2018). Ed by L.T. Koczy, D. Zostautiene, O. Strikuliene, E. Zacharoviene. Panevezys, Lithuania; 2018. pр. 82-87.Lai Н. Biological effects of radiofrequency electromagnetic field. Encyclopedia of biomaterials and biomedical engineering. 2nd edition. Ed. by G.E. Wnek, G.L. Bowlin. New-York; London: Informa, healthcare, Taylor and Francis Group; 2005. P. 254-261.Keangin P, Vafai K, Rattanadecho P. Electromagnetic field effects on biological materials. International Journal Heat Mass Transfer. 2013;65:389-399. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.06.039.Васильева Е.Г. Механизм влияния электромагнитных полей на живые организмы // Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2008. – № 3. – С. 186–191. [Vasil’eva EG. The mechanism of influence of electromagnetic fields on living organisms. Vestnik Astrakhanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2008;(3):186-191. (In Russ.)]Шеин А.Г., Никулин Р.Н. Моделирование воздействия низкоэнергетического электромагнитного излучения сверхвысокой частоты на пассивную составляющую ионного транспорта веществ через биологические мембраны // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – 2004. – № 4. – С. 4–11. [Shein AG, Nikulin RN. Simulation of the low energy electromagnetic radiation of ultrahigh frequency impact on the inactive component of substance ion transport through biological membrane. Biomedical technologies and radioelectronics. 2004;(4):4-11. (In Russ.)]Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // Успехи физических наук. – 2003. – Т. 173. – № 3. – С. 265–300. [Binhi VN, Savin AV. Physical problems of magnetic fields impact on biological systems. Uspehi physich nauk. 2003;173(3):265-300. (In Russ.)]Shahabi S, Hassanzadeh Taji I, Hoseinnezhaddarzi M, et al. Exposure to cell phone radiofrequency changes corticotrophin hormone levels and histology of the brain and adrenal glands in male Wistar rat. Iran J Basic Med Sci. 2018;21(12):1269-1274. https://doi.org/10.22038/ijbms.2018.29567.7133.Aguilera A, Garcia-Muse T. Causes of genome instability. Annu Rev Genet. 2013;47:1-32. https://doi.org/10.1146/annurev-genet-111212-133232.Meijer L, Guidet S, Vogel L. Progress in cell cycle research. Springer Science & Bussines Media; 2012. 284 р.Achudume A, Onibere B, Aina F, Tchokossa P. Induction of oxidative stress in male rats subchronically exposed to electromagnetic fields at non-thermal intensities. J Electromagnetic Anal Applications. 2010;2(8):482-487. https://doi.org/10.4236/jemaa.2010.28064.Flint MS, Baum A, Chambers WH, Jenkins FJ. Induction of DNA damage, alteration of DNA repair and transcriptional activation by stress hormones. Psychoneuroendocrinology. 2007;32(5):470-479. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2007.02.013.Hara MR, Kovacs JJ, Whalen EJ, et al. A stress response pathway regulates DNA damage through β2-adrenoreceptors and β-arrestin-1. Nature. 2011;477(7346):349-353. https://doi.org/10.1038/nature10368.Flach J, Bakker ST, Mohrin M, et al. Replication stress is a potent driver of functional decline in ageing hematopoetic stem cells. Nature. 2014;512(7513):198-202. https://doi.org/10.1038/nature13619.Розенфельд С.В., Того Е.Ф., Михеев В.С., и др. Возрастная динамика частоты хромосомных повреждений у самцов мышей разных линий // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2001. – № 5. – С. 568–570. [Rozenfeld SV, Togo EF, Mikheev VS, et al. Age dynamics of the frequency of chromosomal lesions in male mice of different lines. Bull Exp Biol Med. 2001;5:568-570. (In Russ.)]Семенов Х.Х., Карнищенко Н.Н, Бескова Т.В., Матвеенко Е.Л. Межвидовые различия в чувствительности клеток костного мозга у мышей и крыс к индукции мутаций тиофосфамидом // Биомедицина. – 2010. – № 5. – С. 26–32. [Semenov KhKh, Karnishchenko NN, Beskova TV, Matveenko EL. Mezhvidovye razlichiya v chuvstvitel’nosti kletok kostnogo mozga u myshei i krys k induktsii mutatsii tiofosfamidom. Biomedicine. 2010;5:26-32. (In Russ.)]Ковалева О.А. Цитогенетические аномалии в соматических клетках млекопитающих // Цитология и генетика. – 2008. – № 1. – С. 58–72. [Kovaleva OA. Cytogenetic abnormalities in mammalian somatic cells. Cytology Genetics. 2008;(1):58-72. (In Russ.)]Irons SL, Serra V, Bowler D, et al. The effect of genetic background and dose on non-targeted effects of radiation. Int J Radiat Biol. 2012;88(10):735-742. https://doi.org/10.3109/09553002.2012.715793.Верещако Г.Г. Влияние электромагнитного излучения мобильных телефонов на состояние мужской репродуктивной системы и потомство. – Минск: Белорусская наука, 2015. – 191 c. [Vereshchakо GG. Vliyanie elektromagnitnogo izlucheniya mobil’nykh telefonov na sostoyanie muzhskoi reproduktivnoi sistemy i potomstvo. Minsk: Belorusskaya nauka; 2015. 191 р. (In Russ.)]Быковская Н.В., Дюжикова Н.А., Вайдо А.И., и др. Частота хромосомных аберраций, индуцированных стрессорным воздействием и циклофосфаном в клетках костного мозга крыс, селектированных по порогу возбудимости нервной системы // Генетика. – 1994. – Т. 30. – № 9. – С. 1224–1228. [Bykovskaya NV, Dyuzhikova NA, Vaido AI, et al. Frequency of chromosomal aberrations induced by stress and cyclophosphamide in bone marrow cells of rats selected on the excitability threshold of the nervous system. Genetics. 1994;30(9):1224-1228. (In Russ.)]Дюжикова Н.А., Быковская Н.В., Вайдо А.И., и др. Частота хромосомных нарушений, индуцированных однократным стрессорным воздействием у крыс, селектированных по возбудимости нервной системы // Генетика. – 1996. – Т. 32. – № 6. – С. 851–853. [Dyuzhikova NA, Bykovskaya NV, Vaido AI, et al. Frequency of chromosomal abnormalities induced by a single stress in rats selected by excitability of the nervous system. Genetics. 1996;32(6):851-853. (In Russ.)]Дюжикова Н.А., Копыльцов А.В., Коршунов К.А., и др. Действие электромагнитного излучения высокой частоты и влияние резонаторов-преобразователей на частоту хромосомных аберраций в клетках костного мозга самцов крыс линии Вистар // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2018. – Т. 23. – № 1. – C. 12–18. [Dyuzhikova NA, Kopyltsov AV, Korshunov KA, et al. The effect of high-frequency electromagnetic radiation and the effect of resonator-converters on the frequency of chromosomal aberrations in bone marrow cells of male Wistar rats Electromagnitnije volny i electronnije systemy. 2018;23(1):12-18. (In Russ.)]Ковешников И.В., Антипенко Е.Н. Об участии тиреоидных гормонов в модификации мутагенного эффекта микроволн // Радиобиология. – 1991. – Т. 31. – № 1. – С. 147–149. [Koveshnikov IV, Antipenko EN. On participation of thyroid hormones in modyfing of mutagenic effects of microwave. Radiobiologiya. 1991;31(1):147-149. (In Russ.)]