VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Механизмы действия физико-химических факторов на биологические системы

Реакция клеток HeLa с аденовирусом на частотно - резонансные воздействия, выявляемая с помощью потенциал – чувствительного флуоресцентного зонда

Г.М. Морозова2*, О.А. Лопатина1, К.З. Аскарова2, О.М. Гринкевич 1, Е.Л. Фирсова1

1.ФГБУ НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалея;
2.Российский университет дружбы народов, г. Москва, РФ;

* gimorozova(at)mail.ru

Важной целью частотно-резонансных воздействий (ЧРВ) на живой организм является усиление его адаптационных механизмов при патологических процессах. Ранее показано, что изменение электрических трансмембранных потенциалов (ТМП) в клетках адекватно отражают изменения их физиологического и энергетического статусов [1- 4]. В модельных медико-биологических исследованиях для выявления физико-химических особенностей жизнедеятельности раковых клеток при разных воздействиях широко используется культура клеток карциномы шейки матки линии HeLa. С другой стороны, в последние годы возрастает интерес к микробиологическим способам борьбы с онкологией. В связи с этим целью данной работы является исследование сопряженных реакций онкоклеток культуры HeLa, инфицированной аденовирусом (АВ), на разные ЧРВ по флуоресценции потенциал-чувствительного зонда.

Для оценки биофизических показателей в клетках использовали витальный полихроматический флуоресцентный зонд–катион 4-n-диметиламностирил-1-метилпиридиний (ДСМ) [1]. Окрашивание клеток осуществляли путем добавления физиологического раствора зонда ДСМ к суспензиям клеток HeLa в эппендорфах до конечных рабочих концентраций с последующей инкубацией этих клеток в термостате (37°С). Витальные препараты с монослоем окрашенных клеток на покровных стёклах исследовали в свете флуоресценции ДСМ на микроскопе – флуориметре «ЛЮМАМ» аналогично [2]. Воздействие на клетки осуществляли индуктором аппарата Мини-эксперт-ДТ фирмы «Имедис» путем облучения клеточных препаратов с экспозицией 3 мин. частотами F86 (режим 1) и F87 (режим 2) [2]. Контролем служили необлученные препараты. Значения суммы отрицательных ТМП на плазматической и митохондриальной мембранах и положительного ТМП на ядерной мембране оценивали по интенсивности и цвету флуоресценции ДСМ в разных компартаментах клеток в монослое согласно [2,3]. Гистограммы распределения клеток по диапазонам ТМП-ов при разных экспериментальных условиях получали аналогично [3]. Установлено, что ТМП ≥ |- 200 мВ|, сопряженный с энергизацией митохондрий, достигается через 24 ч культивирования клеток. Сравнительный анализ наших результатов показал, что в онкоклетках чистой культуры обе частоты оказывают достоверный эффект деполяризации клеточных мембран, но в разной степени. Облучение в режиме 1 вызывает уменьшение пула клеток с высокими ТМП на 28 %., а также деэнергизацию митохондрий и снижение положительного ТМП на ядерной мембране у 12 % клеток, при этом катионы ДСМ проникают внутрь ядра. В режиме 2 только 11 % клеток сохраняют высокий ТМП, а пул деэнергизированных клеток возрастает на 20%. Следовательно, воздействие частотой F87 более эффективно для деактивации онкоклеток.

В эксперименте с препаратами клеток, зараженных АВ, выявлено уменьшение пула клеток с высокими ТМП на 35% и возрастание пула клеток с деэнергизированными митохондриями на 38%. При этом в цитоплазме и ядрах таких клеток появляются области с диффузной жёлто-зеленой флуоресценцией ДСМ связанного с активными вирусными скоплениями, нарушаются межмембранные контакты клеток в монослое. Можно заключить, что размножение АВ в культуре клеток приводит к значительному изменению электрических свойств клеточных мембран и хроматина в ядрах, и как следствие к нарушению жизнеспособность онкоклеток. Однако, этот эффект АВ может ослабевать на фоне ЧРВ. Реакция клеток культуры с АВ на ЧРВ имеет особенности, а именно: в режиме 1 растёт пул деполяризованных клеток в монослое на 25 %, в такой же степени уменьшается площадь скоплений АВ; в режиме 2 уже 60 % площади монослоя не содержат активных АВ. При этом у части клеток (13%) происходит реполяризация мембран и энергизация митохондрий. Следовательно, усиление эффекта деактивации АВ в клетках под влиянием облучения в режиме 2 может способствовать частичной реанимации клеток карциномы. С другой стороны, это указывает на возможный антивирусный эффект при облучении частотой F87 других инфицированных клеток.



1. Morozova G.I., ParkhomenkoT.V., Klitsenko O.E., Tomson V.V. Stimulating Effect of Erythropoietin on Thymocyte Energetics Established in vitro with Potential sensitive Fluorescent Probe. //Biochemistry Supple-ment Series A: Membrane and Cell Biology. Moscow: 2007.Vol.1. No 4. P. 325 -330.

2. Добрецов Г.Е., Косников В.В., Морозова Г.И. и др. Измерение градиента концентрации флуоресцентного зонда-катиона ДСМ на плазматической и митохондриальной мембранах лимфоцита. //Биологические мембраны.1986. Том 8. № 3. С. 266-273.

3. Морозова Г.И., Лопатина О.А., Михайлова Г.Р., Данлыбаева Г.А., Подчерняева Р.Я., Егорочкин Ю.В. Сравнительное исследование эффектов частотно-резонансных воздействий и голографической информационной копии на модели клеток мозга хорька с применением потенциал-чувствительного флуоресцентного зонда //Биомедицинская радиоэлектроника. 2013. № 5. С. 25-36.

4. Тарнопольская О. В., Непомнящая Е. М., Бирбраер В. М., Тюрбеева М. Л., Макарова Е. И. Средний мембранный потенциал клеток опухолей пяти гистотипов. //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 10. С.108-109.

Response of HeLa cells with adenovirus to frequency- resonance influences detected using the potential sensitive fluorescent probe

G.M. Morozova2*, O.A. Lopatina1, K.Z. Askarova2, O.M. Grinkevich1, E.L. Firsova1

1.Epidemiology and Microbiology Research Gamaleya Institute , Moscow, Russian Federation;
2.Peoples' Friendship University of Russia, Moscow;

* gimorozova(at)mail.ru

An important goal of frequency-resonance effects (FRI) on a living system is to enhance its adaptive mechanisms during of pathological processes. An important meaning of the frequency-resonance influence impact (FRI) application on a living system is to enhance its adaptive mechanisms in pathological processes. Previously, it was shown that changes in electrical transmembrane potentials (TMP) in cells adequately reflect changes in their physiological and energy status [1–4]. Тhe cervical carcinoma culture cell HeLa line is widely used in model biomedical studies to identify the physicochemical characteristics of the cancer cells vital activity under various influences. In recent years there has been an increasing interest in microbiological methods of combating oncology. On the other hand сurrently there is a growing interest in microbiological methods of combating oncology. In this regard, the purpose of this work is to study the coupled reactions of HeLa cells infected with adenovirus (AV) to different FRI by the potentia-sensitive probe fluorescence.

Biophysical parameters were assessed using a vital polychromatic fluorescent probe–cation DSM (4-n-dimethylaminostyryl-1-methylpyridinium) [1]. Cell staining was carried out by adding the DSM probe physiological solution to HeLa cells suspensions in Eppendorfs to the final working concentrations, followed by these cells incubation in a thermostat (37°C). Preparations with stained cells monolayer on coverslips were studied in the DSM fluorescence light on the microscope - fluorimeter «Lumam» similarly [2]. Cell preparations were exposed to the inductor of the Mini-expert-DT apparatus (Imedis) by irradiating cell preparations with F86 (mode 1) and F87 (mode 2) frequencies with an exposure of 3 min [2]. Non-irradiated preparations serve as controls. The sum values of negative TMР on the plasma and mitochondrial membranes, the positive TMP on the nuclear membrane were estimated from the DSM intensity and color fluorescence in different cell compartments in monolayer [2, 3]. Histograms of cell distribution over TMP ranges under different experimental conditions were obtained similarly to [2]. It has been established that TMP ≥ |-200 mV |, associated primarily with the mitochondria energization, is achieved after 24 hours of cell cultivation. A comparative analysis of our results showed that in pure cancer cell culture, both frequencies cause depolarization of membranes in cells, but to different degrees. Irradiation in mode 1 causes a decrease in the pool of cells with high TMPs by 28%, as well as mitochondria deenergization and a decrease in positive nuclear TMP in 12% of cells. While DSM cations penetrate into the nucleus. Irradiation in mode 2 only 11% of cells retain a high TMP, and the deenergized cells pool increases by 20%. Therefore, exposure to the F87 frequency is more effective for the oncocells deactivation.

Experiment with AV-infected cell preparations revealed a 35% decrease in the cells pool with high TMP and an increase in the cells pool with deenergized mitochondria by 38%. At the same time, areas with diffuse yellow-green DSM fluorescence appear in the cytoplasm and nuclei of such cells, associated with active viral accumulations, and intermembrane contacts of cells in the monolayer are disturbed. It can be concluded that the multiplication of antibodies in cell culture leads to a significant change in the electrical properties of cell membranes and chromatin in the nuclei and, as a result, the viability of cancer cells is impaired. It was found that this effect can be weakened against the FRI background. The reaction of cells with AV has some peculiarities, namely: in mode 1 the depolarized cells pool in the monolayer increases by 25 %, the area of AV clusters decreases to the same extent; in mode 2 - 60% of the monolayer area does not contain active AV. At the same time, the cells pool (13 %) undergo membranes repolarization and mitochondria energization. Therefore, an increase in the effect of AV deactivation in cells under the influence of irradiation in mode 2 can contribute to partial resuscitation of carcinoma cells. On the other hand, this indicates a possible antiviral effect when other infected cells are irradiated with the F87 frequency.



1. Morozova G.I., ParkhomenkoT.V., Klitsenko O.A., Tomson V.V. Stimulating Effect of Erythropoietin on

Thymocyte Energetics Established in vitro with Potential-sensitive Fluorescent Probe. //Biochemistry Supple-ment Series A: Membrane and Cell Biology, Moscow: 2008. Vol.1. № 4. P. 325 -330.

2. Morozova G.I., Lopatina O.A., Mikhailova G.R., Danlybaeva G.A., Podchernyaeva R.Ya., Egorochkin Yu.V.

Comparative study of the frequency-resonance and holographic information copy effects on the ferret brain cells as model using a potential-sensitive fluorescent probe. //Biomedical radioelectronics. 2013. № 5. P. 25-36.

3. Dobretsov G.E., Kosnikov V.V., Morozova G.I., et al. Measurement of the fluorescent probe-cation DSM

concentration gradient on plasmatic and mitochondrial membranes in the lymphocytes. // Biological membranes. 1986. Vol. 8. № 3. P. 266-273.

4. Tarnopolskaya O.V., Nepomnyashchaya E. M., Birbraer V. M., Tyurbeeva M. L., Makarova E. I. //Average membrane potential of five histotypes tumor cells. International Journal of Applied and Basic Research. 2014. № 10. P. 108-109.



Докладчик: Морозова Г.М.
182
2023-03-16

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists