Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання

Огляд присвячено аналізу експериментальних даних щодо біологічних ефектів низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання. Наявні на сьогодні результати досліджень свідчать про те, що радіочастотне випромінювання нетеплових інтенсивностей, взаємодіючи з іонами і локальними зарядами макромолекул,...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Чехун, В.Ф., Якименко, І.Л., Цибулін, О.С., Сидорик, Є.П., Кириленко, С.Д.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2016
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	Статті та огляди
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99361
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання / В.Ф. Чехун, І.Л. Якименко, О.С. Цибулін, Є.П. Сидорик, С.Д. Кириленко // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 2. — С. 73-86. — Бібліогр.: 104 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-99361
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-993612016-04-28T03:02:23Z Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання Чехун, В.Ф. Якименко, І.Л. Цибулін, О.С. Сидорик, Є.П. Кириленко, С.Д. Статті та огляди Огляд присвячено аналізу експериментальних даних щодо біологічних ефектів низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання. Наявні на сьогодні результати досліджень свідчать про те, що радіочастотне випромінювання нетеплових інтенсивностей, взаємодіючи з іонами і локальними зарядами макромолекул, може потенційно впливати на рівень метаболізму клітини, активізувати вільнорадикальні та пероксидні процеси, пригнічувати активність ензимів антиоксидантного захисту, призводити до окисного ушкодження ДНК. Наведені дані дають змогу класифікувати низькоінтенсивне радіочастотне випромінювання як стресовий/оксидативний чинник для клітини. Обзор посвящен анализу экспериментальных данных о биологических эффектах низкоинтенсивного радиочастотного излучения. Существующие на сегодня результаты экспериментальных исследований указывают на то, что радиочастотное излучение нетепловых интенсивностей способно взаимодействовать с ионами и локальными зарядами молекул, потенциально оказывая влияние на уровень метаболизма клетки, может активизировать свободнорадикальные и перекисные процессы, подавлять активность энзимов антиоксидантной защиты, приводить к окислительному повреждению ДНК. Приведенные данные позволяют классифицировать низкоинтенсивное радиочастотное излучение как стрессовый / оксидативный фактор для клетки. This review aims to analyze experimental data on biological effects of radiofrequency radiation. Recent experimental data indicate that the low-intensity radiofrequency radiation is able to interact with ions and local charges of molecules, potentially affects cell metabolism, leads to activation of free radical processes, accompanied by activation of peroxide processes, changes activity of antioxidant defense enzymes, and causes oxidative damage to DNA. These data allow to classify low-intensity radiofrequency radiation as an oxidative stress-factor for living cell. 2016 Article Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання / В.Ф. Чехун, І.Л. Якименко, О.С. Цибулін, Є.П. Сидорик, С.Д. Кириленко // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 2. — С. 73-86. — Бібліогр.: 104 назв. — укр. 0372-6436 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99361 537.8 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Статті та огляди Статті та огляди
spellingShingle	Статті та огляди Статті та огляди Чехун, В.Ф. Якименко, І.Л. Цибулін, О.С. Сидорик, Є.П. Кириленко, С.Д. Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання Вісник НАН України
description	Огляд присвячено аналізу експериментальних даних щодо біологічних ефектів низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання. Наявні на сьогодні результати досліджень свідчать про те, що радіочастотне випромінювання нетеплових інтенсивностей, взаємодіючи з іонами і локальними зарядами макромолекул, може потенційно впливати на рівень метаболізму клітини, активізувати вільнорадикальні та пероксидні процеси, пригнічувати активність ензимів антиоксидантного захисту, призводити до окисного ушкодження ДНК. Наведені дані дають змогу класифікувати низькоінтенсивне радіочастотне випромінювання як стресовий/оксидативний чинник для клітини.
format	Article
author	Чехун, В.Ф. Якименко, І.Л. Цибулін, О.С. Сидорик, Є.П. Кириленко, С.Д.
author_facet	Чехун, В.Ф. Якименко, І.Л. Цибулін, О.С. Сидорик, Є.П. Кириленко, С.Д.
author_sort	Чехун, В.Ф.
title	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
title_short	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
title_full	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
title_fullStr	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
title_full_unstemmed	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
title_sort	механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Статті та огляди
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/99361
citation_txt	Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання / В.Ф. Чехун, І.Л. Якименко, О.С. Цибулін, Є.П. Сидорик, С.Д. Кириленко // Вісник Національної академії наук України. — 2016. — № 2. — С. 73-86. — Бібліогр.: 104 назв. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT čehunvf mehanízmibíologíčnoíaktivnostínizʹkoíntensivnogoradíočastotnogovipromínûvannâ AT âkimenkoíl mehanízmibíologíčnoíaktivnostínizʹkoíntensivnogoradíočastotnogovipromínûvannâ AT cibulínos mehanízmibíologíčnoíaktivnostínizʹkoíntensivnogoradíočastotnogovipromínûvannâ AT sidorikêp mehanízmibíologíčnoíaktivnostínizʹkoíntensivnogoradíočastotnogovipromínûvannâ AT kirilenkosd mehanízmibíologíčnoíaktivnostínizʹkoíntensivnogoradíočastotnogovipromínûvannâ
first_indexed	2025-07-07T07:53:46Z
last_indexed	2025-07-07T07:53:46Z
_version_	1836973903602253824
fulltext	ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 73 УДК 537.8 МЕХАНІЗМИ БІОЛОГІЧНОЇ АКТИВНОСТІ НИЗЬКОІНТЕНСИВНОГО PАДІОЧАСТОТНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ Огляд присвячено аналізу експериментальних даних щодо біологічних ефектів низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання. Наявні на сьогодні результати досліджень свідчать про те, що радіочастотне ви- промінювання нетеплових інтенсивностей, взаємодіючи з іонами і локаль- ними зарядами макромолекул, може потенційно впливати на рівень мета- болізму клітини, активізувати вільнорадикальні та пероксидні процеси, пригнічувати активність ензимів антиоксидантного захисту, призводити до окисного ушкодження ДНК. Наведені дані дають змогу класифікувати низькоінтенсивне радіочастотне випромінювання як стресовий/оксида- тивний чинник для клітини. Ключові слова: вільні радикали, оксидативний стрес, радіочастотне ви- промінювання, активні форми кисню, ушкодження ДНК, апоптоз. Вступ Інтенсивний розвиток бездротових технологій протягом остан- ніх десятиліть зумовив різке зростання фону радіочастотного випромінювання (РЧВ) у навколишньому середовищі. Рівень цього фактора у житлових приміщеннях індустріально розви- нених країн з 1985 по 2005 р. зріс у 5000 разів [1]. Суттєве збіль- шення електромагнітного опромінення викликає закономірне занепокоєння щодо ризиків для здоров’я людини. Доказом та- кого впливу є серія епідеміологічних досліджень, у яких пока- зано зростання ризику виникнення онкологічних захворювань у активних користувачів мобільних телефонів [2—5]. Результа- ти інших досліджень вказують на те, що тривалий вплив РЧВ спричинює також і неонкологічні розлади в організмі людини, наприклад головний біль, втому, депресію, шум у вухах, по- дразнення шкіри, гормональні порушення тощо [6—8]. Крім того, опубліковано переконливі дані щодо негативної дії РЧВ на зародкові клітини людини [9]. СТАТТІ СТАТТІ ТА ОГЛЯДИТА ОГЛЯДИ ЧЕХУН Василь Федорович — академік НАН України, доктор медичних наук, професор, директор Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України ЯКИМЕНКО Ігор Леонідович — доктор біологічних наук, професор кафедри біохімії та екологічного контролю Національного університету харчових технологій iyakymen@gmail.com ЦИБУЛІН Олександр Сергійович — кандидат біологічних наук, доцент кафедри вищої математики і фізики Білоцерківського національного аграрного університету СИДОРИК Євгеній Петрович — доктор медичних наук, професор, завідувач лабораторії біофізики Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України КИРИЛЕНКО Сергій Дмитрович — кандидат біологічних наук, професор факультету структурної та функціональної біології Університету Кампінаса, Бразилія doi: 10.15407/visn2016.02.073 74 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Слід зазначити, що в усіх наведених дослі- дженнях біологічні ефекти було виявлено за інтенсивності РЧВ, нижчої за норми безпеки, затверджені Міжнародною комісією із захисту від неіонізуючого випромінювання (ICNIRP) [10]. Незважаючи на те, що останнім часом було опубліковано кілька робіт [11—14] з вивчення метаболічних змін у живих клітинах за дії РЧВ, молекулярні механізми нетеплових ефектів РЧВ є «вузьким місцем» у розумінні впливу низькоінтенсивного РЧВ на здоров’я людини. Цей огляд присвячений аналізу молекулярних ефектів РЧВ низької інтенсивності у живих клітинах та модельних системах з особливим акцентом на оксидативні ефекти і вільноради- кальні процеси. Парадоксально, але РЧВ може призводити до значної активації вільноради- кальних процесів та гіперпродукції активних форм кисню (АФК) у живих клітинах. На нашу думку, аналіз останніх досліджень дозволить побачити загальну картину потенційного впли- ву РЧВ на здоров’я людини. Радіочастотне випромінювання РЧВ є електромагнітним випромінюванням з частотою від 30 кГц до 300 ГГц і класифікуєть- ся як неіонізуюче, оскільки не має достатньої енергії для іонізації атомів і молекул. РЧВ з найвищою частотою (від 300 МГц до 300 ГГц) належить до мікрохвильового діапазону і по- тенційно може зумовлювати теплові ефекти при взаємодії з речовиною. Основними харак- теристиками РЧВ є його частота, інтенсив- ність, або питома потужність випромінювання, та його природа — модульоване чи немодульо- ване, постійне чи імпульсне випромінювання. Для визначення кількості поглинутої тканина- ми електромагнітної енергії використовують величину SAR (Specific Absorption Rate). На сьогодні найпоширеніший у світі цифровий стандарт GSM використовує електромагнітні хвилі з частотою 850; 900; 1800 та 1900 МГц. Випромінювання є частотно модульованим з частотою зміни каналів 217 Гц [15]. Міжнародні норми безпеки встановлюють верхню межу РЧВ на рівні 450—1000 мкВт/см2 (залежно від частоти випромінювання), а рі- вень SAR не повинен перевищувати 2 Вт/кг при локальному опроміненні голови або ту- луба людини [10]. Ці норми були прийняті ICNIRP на основі експериментальних дослі- джень на лабораторних щурах з визначення інтенсивності мікрохвильового випроміню- вання (МХВ), за якої тварини фізично відчу- вали теплову дію випромінювання і намагали- ся залишити зону опромінення або припиняли вживати їжу [16]. Низькоінтенсивним РЧВ називають ви- промінювання з інтенсивністю, яка не викли- кає значного теплового ефекту в біологічних тканинах, тобто відповідає нормам ICNIRP. В огляді ми розглядатимемо вплив тільки низькоінтенсивного РЧВ. Фізичні/біофізичні ефекти низькоінтенсивного РЧВ у живих клітинах РЧВ, і особливо МХВ, може викликати те- плові ефекти в речовині внаслідок взаємодії із зарядженими частинками, зокрема вільни- ми електронами, іонами або полярними мо- лекулами, що спричинює їх коливальний рух в електромагнітному полі. Тепловий ефект МХВ ми спостерігаємо щоразу, підігріваючи їжу в мікрохвильовій печі. Ефект залежить від інтенсивності випромінювання і є незначним, коли йдеться про низькоінтенсивне МХВ. Енергії РЧВ/МХВ недостатньо не тільки для іонізації молекул, а й для змінення енергії ор- бітальних електронів. Саме тому РЧВ часто сприймають як фактор, що зумовлює виключ- но тепловий ефект. Однак виявлені біологічні ефекти низькоінтенсивного РЧВ спонукали до проведення досліджень з вивчення фізич- них механізмів нетеплових ефектів цього виду випромінювання. Було запропоновано біофізичну модель [17], у якій наголошено на значущості «сило- вих вібрацій», що діють з боку електромагніт- ного поля на вільні іони на поверхні клітинної мембрани. Це може призвести до порушення електрохімічного балансу клітини. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 75 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ Модель «взаємодії рухомих зарядів», запро- понована М. Бланком [18], ґрунтується на вза- ємодії магнітного поля з електричними заря- дами, які рухаються в молекулі ДНК, що при- зводить до активації синтезу білків теплового шоку під дією низькочастотного електромаг- нітного випромінювання. Також було проде- монстровано [18, 19], що електромагнітне ви- промінювання підвищує швидкість переносу електронів у цитохромоксидазі і змінює актив- ність Na/K-АТФази. Крім того, встановлено [20] прискорення автоколивальних процесів окисно-відновних реакцій (реакція Бі ло у со- ва—Жаботинського) у гомогенних роз чинах під дією низькочастотного електромагнітного поля. Показано [21], що низькоінтенсивне імпуль- сне магнітне поле здатне спричиняти «вми- кання» та «вимикання» потенціалу дії певних типів нейронів. Короткочасність магнітного стимулу (0,2 мс) навела авторів на думку про пряму взаємодію між полем та іонними кана- лами у плазматичній мембрані. Ще один фізичний механізм біологічно зна- чущих змін у живих клітинах під дією низь- коінтенсивного МХВ було запропоновано на основі можливої переорієнтації спіну елек- трона у «зв’язаних» парах вільних радикалів у магнітному полі електромагнітної хвилі [22]. Виявлено виражений нетепловий ефект МХВ на структурно-функціональні власти- вості феритину — залізовмісного білка, який є в більшості живих організмів, від бактерій до людини [23]. Під дією магнітного поля мікро- хвиль нетеплових інтенсивностей вивільнення іонів заліза з феритину зменшувалося більш ніж утричі. Автори зазначають, що магнітне поле РЧВ відіграє ключову роль у виявленому ефекті, який є виключно нетепловим. Механізм взаємодії магнітного поля радіохвиль з фери- тином, імовірно, пов’язаний з іонами заліза, що входять до його складу у формі парамагніт- них наночастинок. У результаті скорочується введення хелатів заліза у структуру феритину. Автори підкреслюють потенційну роль дис- функції феритину в оксидативних процесах у живій клітині завдяки участі іонів Fe2+ у реак- ції Фентона, продуктом якої є гідроксильний радикал. У цьому аспекті важливо відзначити результати дослідження з опромінення лімфо- цитів щурів у середовищі, що містило іони за- ліза [24]. За відсутності іонів заліза мікрохвилі частотою 930 МГц не спричинювали гіперпро- дукцію внутрішньоклітинних АФК, тоді як за наявності у середовищі FeCl2 спостерігалася достовірна гіперпродукція АФК. Інші роботи демонструють можливі кон- формаційні зміни білкових молекул під дією РЧВ. Так, низькоінтенсивне РЧВ частотою 2,45 ГГц зумовлює конформаційні зміни β-лак- тоглобуліну через збудження так званих вну- трішніх мод [25], що свідчить про принципо- ву можливість РЧВ модулювати невипадкові синхронні рухи цілих ділянок білка. Також спостерігався частотозалежний ефект змінно- го електричного поля на внутрішню структуру молекули інсуліну [26]. Крім того, модульо- ване РЧВ стандарту GSM спричинювало зна- чні зміни макромолекулярної структури ци- тоскелета фібробластів китайського хом’ячка [27]. Так, 3-годинне опромінення фібробластів призвело до зміни структури мікротрубочок та актинових мікрофіламентів, які є полярними структурами цитоскелета, тоді як неполярні віментинові структури залишилися без змін. Враховуючи широкі регуляторні можливості білків цитоскелета, ці дані, очевидно, можуть мати істотне значення для розуміння природи біологічних ефектів радіовипромінювання. Показано, що активність орнітиндекарбок- силази зазнає суттєвих змін при дії низькоін- тенсивного РЧВ [28]. Крім того, продемонстровано так звані «каль- цієві ефекти» в живих клітинах за дії РЧВ [29], що проявлялися у значному зростанні рівнів внутрішньоклітинного Сa2+. З огляду на те, що кальцій є поширеним регулятором метаболіз- му клітини, ці дані вказують на те, що нетепло- ві ефекти радіовипромінювання можуть акти- вувати сигнальні каскади, регулятором яких є саме іони Сa2+. І нарешті, було продемонстровано [30] мож- ливість дисоціації незначної кількості молекул води під дією низькоінтенсивного МХВ. По- 76 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ казано, що МХВ частотою 10 ГГц та інтенсив- ністю 30 мВт продукує значний рівень Н2О2 у деіонізованій воді (а також у розчині MgSO4) за сталої температури. На думку авторів, кі- нетичне збудження води після поглинання МХВ спричинює втрату в’язкості через тертя між кластерами молекул води С(Н2О2), що рухаються. Внаслідок механохімічної реакції відбувається часткове незворотне розкладан- ня води, зокрема розриви внутрішньомолеку- лярних зв’язків (Н—ОН) та генерування Н•, ОН•, Н+ та ОН–-груп. Гідроксильний радикал (ОН•), як найагресивніша форма АФК, може розірвати будь-який хімічний зв’язок оточу- ючих молекул [31]. Враховуючи потужний окисний потенціал гідроксилу, навіть незна- чні кількості ОН• можуть істотно впливати на формування оксидативного стресу в кліти- ні. Наприклад, один ОН•-радикал спричинює утворення сотень молекул пероксидів ліпідів у клітині [32]. Отже, на сьогодні виявлено свідчення вза- ємодії нетеплових інтенсивностей РЧВ із за- рядженими частинками, молекулами і клітин- ними структурами, що може мати важливі на- слідки для клітинного метаболізму. Генерування активних форм кисню в живих клітинах під дією РЧВ Для життєдіяльності всіх аеробних організ- мів потрібен молекулярний кисень. Проте порушення у використанні кисню клітиною в процесі нормального метаболізму призводить до утворення АФК [31]. Так, супероксидний аніон-радикал (О2 –•) генерується НАДН- оксидазою при порушенні транспорту елек- тронів у мітохондріях, при печінковому мета- болізмі деяких молекул, а також у результаті розкладання оксигемоглобіну [32]. Пероксид водню (H2O2) утворюється в реакції дисмутації супероксидного радика- ла. Пероксид водню не є вільним радикалом, але за наявності перехідних металів у реакції Фентона він швидко перетворюється на гідро- ксильний радикал [33], який вступає в хіміч- ні реакції практично з будь-якою молекулою в живій клітині (ліпіди, цукри, амінокислоти, нуклеотиди тощо) з дуже високими констан- тами швидкості [34], внаслідок чого відбува- ються порушення метаболізму аж до нейро- дегенеративних змін, аутоімунних процесів та онкотрансформації клітин [35—37]. Організм має кілька захисних механізмів, які видаляють АФК з внутрішньоклітинного середовища. Першою лінією захисту клітини є антиоксидантні ензими, які перетворюють ці токсичні агенти на нешкідливі побічні продук- ти. Наприклад, супероксиддисмутаза (СОД) перетворює О2 –• на H2O2. Два ензими — пе- роксидаза і каталаза — беруть участь у вида- ленні H2O2 з внутрішньоклітинного середови- ща. Найпоширенішою пероксидазою є глута- тіонпероксидаза (GSH-Px), що міститься як у цитозолі, так і в мітохондріях. Цей фермент в активному центрі має перехідний метал селен і використовує відновлений глутатіон (GSH) як субстрат для передачі електронів H2O2 (та інших пероксидів), перетворюючи його на дві молекули води. Другим ензимом, який захищає клітину від надлишку H2O2, є каталаза (КAT), що міститься переважно у пероксисомах і має у своїй структурі іони Fe3+. Каталаза перетво- рює молекули Н2О2 на молекулярний кисень і воду [38]. Коли рівновага між вільними ради- калами (оксидантами) та системою антиокси- дантного захисту зміщується в бік оксидантів, виникає оксидативний стрес, який може мати негативні наслідки для метаболізму клітини. Отже, поява в клітині підвищених рівнів АФК, як і пригнічення активності ензимів ан- тиоксидантного захисту під дією того чи іншо- го фактора, є ознакою оксидативного стресу і свідченням згубного, негативного впливу цього фактора на клітину. З розвитком оксидатив- ного стресу в клітинах пов’язують цілу низку серйозних патологій, у тому числі процеси кан- церогенезу, старіння тощо. Тому не дивно, що вільнорадикальні процеси за участі АФК стали предметом досліджень щодо біологічних ефек- тів випромінювання систем мобільного зв’язку. На роль акцептора РЧВ у живих клітинах було запропоновано НАДН-оксидазу клітин- ної мембрани [39]. Використовуючи очищені ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 77 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ мембрани культури клітин HeLa, автори ро- боти [39] експериментально довели, що вна- слідок дії РЧВ 875 МГц (200 мкВт/см2) про- тягом 5 або 10 хв активність НАДН-оксидази достовірно зростала майже втричі. НАДН-ок- сидази — це мембранозв’язані ензими, що ка- талізують одноелектронне відновлення кисню в супероксидні радикали, використовуючи НАДН як донора електрона і генеруючи по- тужні АФК. Цей ензим став відомим завдяки виявленню його ролі в індукції окисного ви- буху у фагоцитах як частини імунної відповіді. Пізніше існування нефагоцитарної НАД(Ф)Н- оксидази було встановлено у різних типах клітин, зокрема у фібробластах, ендотеліоци- тах, міокардіоцитах тощо [40]. Очевидно, що наявність ензиму, який генерує супероксид у багатьох типах нефагоцитарних клітин, вка- зує на вагому регуляторну роль АФК у жи- вих клітинах. З іншого боку, здатність низь- коінтенсивного РЧВ модулювати активність НАДН-оксидази автоматично робить цей фак- тор небезпечним для клітинного метаболізму. Автори дослідження також показали, що про- дукція О2 – була зумовлена активністю НАДН- оксидази, а не НАДФН-оксидази, яка також міститься у плазматичній мембрані [41]. Іншим потужним джерелом АФК у клітинах є мітохондріальний електрон-транспортний ланцюг (ЕТЛ) мітохондрій, який може гене- рувати супероксид унаслідок порушення тран- спорту електронів [42]. На сперматозоїдах людини було показано, що генерування АФК мітохондріями може бути активоване дією на них РЧВ частотою 1,8 ГГц [43]. Значне зрос- тання рівня АФК у сперматозоїдах було вияв- лено при дії РЧВ з SAR=1 Вт/кг, що є нижчим за офіційні санітарні норми, прийняті у бага- тьох країнах. У нашій лабораторії було показа- но, що опромінення перепелиних ембріонів in ovo наднизькою інтенсивністю РЧВ протягом перших діб ембріогенезу призводить до зна- чної гіперпродукції супероксидного радикала та оксиду азоту в мітохондріях ембріональних клітин [44]. Невідомо, яка саме ділянка ЕТЛ відповідає за взаємодію з РЧВ, але було пока- зано три можливих місця генерації суперокси- ду в ЕТЛ: комплекс І [42], комплекс ІІ [45] та комплекс ІІІ [46]. Встановлено обернену коре- ляцію між мембранним потенціалом мітохон- дрій та рівнем АФК у живій клітині [47]. Як за- значають автори роботи, такий зв’язок зумов- лений двома пов’язаними між собою явищами: АФК призводять до пошкодження мембрани мітохондрій, а пошкоджені мембрани мітохон- дрій збільшують продукцію АФК. Крім ключової ролі мітохондрій в енергетич- ному метаболізмі, ці органели виконують ще одну важливу функцію — регуляцію апоптозу. Це пов’язано з тим, що мітохондрії є потужним внутрішньоклітинним джерелом АФК. Міто- хондріально генеровані АФК відіграють важ- ливу роль у звільненні цитохрому С та інших проапоптичних білків, які можуть викликати активацію каспаз і апоптоз [48]. Експеримен- тальні дані вказують на активацію апоптозу за дії низькоінтенсивного РЧВ. На культурі лінії КВ-клітин епідермоїдного раку людини було встановлено, що РЧВ частотою 1950 МГц викликає часозалежний апоптоз (45 % після 3 год опромінення), що супроводжується зни- женням у 2,5 раза експресії генів Ras і Raf-1 та активності Ras і Erk-1/2 [49]. Активацію каспаз-2, каспаз-6 та Asc (цитозольний адап- терний протеїн) продемонстровано на пер- винно культивованих нейронах та астроцитах унаслідок дії РЧВ GSM 1900 МГц протягом 2 годин [50]. Активація в нейронах відбувала- ся в режимах «розмова» та «очікування», а в астроцитах — тільки у режимі «розмова». Слід підкреслити, що в цьому дослідженні було про- демонстровано надзвичайно високу біологічну чутливість до РЧВ, враховуючи, що інтенсив- ність випромінювання мобільних телефонів у режимі «очікування» мізерно мала (до сотих мкВт/см2). Ми проаналізували всі доступні експери- ментальні роботи, опубліковані в рецензова- них журналах, щодо розвитку оксидативного стресу в живих клітинах/організмах під дією низькоінтенсивного РЧВ [51]. Усього було ви- явлено 100 відповідних публікацій. При цьо- му у 93 роботах показано достовірні ефекти розвитку оксидативного стресу в біологічних 78 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ об’єктах унаслідок дії мікрохвильового випро- мінювання, у 7 роботах таких ефектів не вияв- лено. Серед цих робіт — 18 досліджень in vitro, 73 виконано на тваринних організмах, 3 — на рослинах, у 6 дослідженнях аналізували стан людей, що зазнавали дії мікрохвиль. Більшість досліджень було проведено на лабораторних щурах (58 робіт, у 54 з яких виявили позитив- ний результат), водночас 4 дослідження з 6, проведених на людині, також дали позитив- ний результат. З усіх експериментів in vitro 17 (94,4 %) були позитивними, в тому числі 2 екс- перименти на сперматозоїдах людини і 2 — на клітинах крові. У більшості аналізованих досліджень як джерела РЧВ використовували тестові або комерційні моделі мобільних телефонів, тоб- то рівні опромінення були відповідні тим, які реально отримують користувачі засобів мо- більного зв’язку. Інтенсивність випромінюван- ня в цих дослідженнях варіювала від 0,1 дo 680 мкВт/cм2, величина поглинутої енергії (SAR) — від 3 до рекомендованих ICNIRP 2 Вт/кг, час опромінення — від 5 хв до 12,5 ро- ків, 29,6 год/місяць [51]. Найбільш уживаними індексами оксида- тивного стресу в цих дослідженнях були рів- ні продукції АФК, пероксидів ліпідів (ПОЛ), малонового діальдегіду (МДА), окисне ушко- дження протеїнів, оксиди азоту (NOx), рівень глутатіону (GSH) та активність ензимів- антиоксидантів. В окремих дослідженнях ви- явлено гіперпродукцію радикальних форм кисню та оксиду азоту як першу реакцію на опромінення [39, 44]. Як зазначалося раніше, експериментально було доведено пряму акти- вацію НАДН-оксидази [39] та мітохондріаль- ний шлях гіперпродукції супероксиду [43, 44]. Крім того, в деяких дослідженнях вказується на гіперпродукцію оксиду азоту після дії РЧВ [44, 52, 53]; проте залишається незрозумілим, чи причиною цього є індукція NO-синтази, чи пряма активація ензиму. Однак очевидно, що достовірне зростання рівнів цих вільних ради- калів (супероксиду та оксиду азоту) в клітинах унаслідок опромінення РЧВ призводить до ак- тивації пероксидного окиснення та зниження активності ключових ензимів антиоксидантної системи. У ряді модельних досліджень проде- монстровано ефективність класичних антиок- сидантів для зменшення оксидативного стресу в організмі тварин за дії мікрохвильового опро- мінення. Такі ефекти було виявлено для мела- тоніну [54], вітамінів E і C [55, 56], фенетиле- фіру кавової кислоти [54], селену, L-карнітину [57] та екстракту часнику [52, 53]. Варто підкреслити, що в цитованих дослі- дженнях гіперпродукція АФК відбувалася ви- ключно за нетеплових інтенсивностей РЧВ. Було продемонстровано [44, 58], що для сти- муляції значного оксидативного стресу в жи- вих клітинах достатньо інтенсивності РЧВ 0,1 мкВт/см2 та SAR 0,3 мкВт/кг. Ці дані осо- бливо важливі з огляду на те, що сучасні норми «безпечних» рівнів РЧВ ґрунтуються виключ- но на теплових ефектах випромінювання і пе- ребувають у межах від 450 до 1000 мкВт/см2, SAR 2 мкВт/кг [59]. Крім того, при вивченні дії високих (теплових) інтенсивностей РЧВ на біологічні об’єкти не було виявлено окси- дативних ефектів [60—62], що може вказувати на відмінність молекулярних механізмів біо- логічної дії РЧВ за різних інтенсивностей ви- промінювання. Отже, проведений аналіз виявив переконли- ві експериментальні докази розвитку оксида- тивного стресу в біологічних об’єктах під дією низькоінтенсивного РЧВ. Оксидативне ушкодження ДНК за дії РЧВ На сьогодні опубліковано понад 100 робіт, присвячених мутагенній дії РЧВ, у більшості з яких ідеться про значні ефекти [63]. У ба- гатьох дослідженнях показано формування мікроядер [64—66] або структурні аномалії метафазних хромосом [67—69] у клітинах під дією низькоінтенсивного РЧВ. Деякі автори успішно використовували метод ДНК-комет [70—75]. У частині досліджень визначали спе- цифічний маркер оксидативного ушкодження ДНК 8-гідрокси-2'-дезоксигуанозин (8-OH- dG) [43, 44, 76—78]. Так, рівень 8-OH-dG у ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 79 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ сперматозоїдах людини достовірно зростав після in vitro опромінення низькоінтенсивним РЧВ [43]. Ми показали, що опромінення пере- пелиних ембріонів in ovo РЧВ (GSM 900 МГц, 0,25 мкВт/см2) протягом кількох діб достатньо для достовірного зростання у 2—3 рази рівня 8-OH-dG в ембріональних клітинах [44]. Логічно було б припустити, що більшість виявлених мутагенних ефектів при дії РЧВ зумовлені оксидативним ушкодженням ДНК внаслідок гіперпродукції АФК у живих клі- тинах за низькоінтенсивного РЧВ. Відомо, що сам по собі супероксид не впливає на ДНК. Найагресивнішою формою АФК, що здатна впливати безпосередньо на молекулу ДНК, є гідроксильний радикал [79], який утворюєть- ся в клітині у реакції Фентона (Fe2+ + H2O2 → → Fe3+ + OH• + OH–) та Хабера—Вейса (O2 • + + H2O2 → O2 + OH• + OH–) [80]. З іншого боку, зростання концентрації NO в клітині разом із супероксидом під дією РЧВ може призвести до утворення іншої АФК — пероксинітриту (ONOO–), який також може спричинювати ушкодження ДНК [81]. Індукція вільних радикалів під дією РЧВ та сигнальні каскади клітини Спираючись на викладені вище дані, можна стверджувати, що результатом взаємодії РЧВ з живою клітиною є гіперпродукція вільних радикалів/АФК. На сьогодні зрозуміло, що вільні радикали/АФК є невід’ємною частиною сигнальних каскадів клітини [82]. Так, перок- сид водню є вторинним месенджером у транс- дукції інсуліну та сигнальних каскадах факто- ра росту [83]. Вони беруть участь у біохімічних механізмах окиснення етанолу та інших мета- болічних процесах [84], а також необхідні для ініціювання репарації ран [85]. Крім того, АФК за відносно низьких концентрацій здатні регу- лювати перебіг запальних процесів за рахунок NF-kB [86]. Тому здатність РЧВ генерувати АФК навіть у незначній кількості може мати вагомі біологічні наслідки. Ми показали сигнальні ефекти невеликих рівнів вільних радикалів в експериментах на перепелиних ембріонах, які піддавали опромі- ненню РЧВ від комерційної моделі мобільного телефону. Виявлено, що за тривалого опро- мінення перепелиних ембріонів in ovo спо- стерігається пригнічення їх розвитку [44, 87], що супроводжується значною гіперпродук- цією супероксидного радикала (рис. 1а) та NO (рис. 1б), зростанням рівня пероксидного окиснення ліпідів (рис. 1в) та оксидативним ушкодженням ДНК. Водночас менш тривале Рис. 1. Дія мікрохвильового випромінювання (GSM 900 МГц, 0,25 мкВт/см2, 158 год; n = 5—7; М±m; ум.од.) на клітини перепелиних ембріонів: а — швидкість ге- нерування супероксидного радикала; б — швидкість генерування NO; в — рівень пероксидів ліпідів [44, 87] 80 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ випромінювання комп’ютерних моніторів, мо- більних телефонів та інших електромагнітних пристроїв проявляється з боку шкіри та слизо- вих оболонок (свербіж, печіння, біль, відчуття жару) або серцево-судинної та нервової систем. Проблема полягає в тому, що відсоток таких людей стрімко зростає: починаючи від 0,06 % населення країн Європи у 1985 р. до 9—11 % у 2005 р. [91]. У Швеції, наприклад, ЕГЧ є офі- ційно визнано патологічним станом людини. Опитування, проведені в різних країнах, ви- являють, що від 18 до 63 % молоді відчувають біль у голові або вухах під час або після розмов з мобільного [8, 92]. Крім того, велику кіль- кість психофізичних і доклінічних розладів, зокрема втому, роздратування, головний біль, порушення сну, гормональні дисбаланси, було виявлено у багатьох людей, що проживають поблизу базових станцій мобільного зв’язку [7, 93]. Алергічну реакцію на РЧВ підтвердже- но значним зростанням кількості мастоцитів у шкірі обличчя внаслідок дії електромагнітних пристроїв [94]. Крім того, виявлено високий рівень дегранульованих мастоцитів у шкірі лю- дей з ЕГЧ [90]. У свою чергу, активовані масто- цити можуть виділяти гістамін та інші медіа- тори таких реакцій, що проявляється алергіч- ною гіперчутливістю, свербежем, дерматозами тощо. Слід зазначити, що в алергічних реак- ціях важливу роль відіграють АФК. Напри- клад, у разі алергічного запалення дихальних шляхів клітини легень унаслідок антигенної стимуляції генерують супероксид у наномо- Рис. 2. Мікрофотографії (×40) ДНК-комет перепелиних ембріонів: контроль (а); після опромінення in ovo мікро- хвильовим випромінюванням (GSM 900 MГц, 0,25 мкВт/см2) протягом 38 год інкубації (б), протягом 5 діб до та 38 год інкубації (в) [88] опромінення привело до стимуляції ембріо- нального розвитку [44, 88]. Встановлено по- зитивні ефекти малих доз опромінення і на молекулярному рівні. Так, короткочасне опро- мінення РЧВ зумовило вірогідне зменшення довжини хвоста ДНК-комет в ембріональних клітинах (рис. 2) порівняно з неопроміненим контролем, що вказує на активацію механізмів зменшення розривів ДНК. «Корисні» наслід- ки опромінення можна пояснити ефектом гор- мезису [89]. Проте можливо, що такі ефекти пояснюються сигнальною дією вільних ради- калів, яка проявляється за рівнів, нижчих від тих, що можуть спричинити ушкодження. Од- нак до будь-якого позитивного ефекту впливу зовнішніх факторів потрібно ставитися з обе- режністю і намагатися мінімізувати їх, при- наймні до точної оцінки віддалених наслідків. Загалом це дає чіткий попереджувальний сигнал про негативну дію низькоінтенсивного РЧВ на здоров’я людини, що може бути викли- кана як прямим оксидативним ушкодженням, так і внаслідок порушення сигнальних каска- дів клітини. Оксидативні ефекти РЧВ та неонкологічні патології На початку 1980-х років лікарі деяких країн почали діагностувати нову патологію, названу згодом електрогіперчутливістю (ЕГЧ), на яку люди страждають унаслідок впливу РЧВ [90]. Як правило, реакція організму таких людей на ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 81 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ лярних концентраціях [95]. Також мастоцити виробляють АФК унаслідок агрегації FcɛRI, близькоспорідненого рецептора IgE [96]. Крім того, НАДФН-оксидаза пилку швидко підви- щує рівень АФК в епітелії легень [97], а вида- лення НАДФН-оксидази пилку із введеного матеріалу зменшує антиген-зумовлене алергіч- не запалення дихальних шляхів. Отже, цілком імовірно, що однією з передумов виникнення ЕГЧ є гіперпродукція АФК у клітинах унаслі- док впливу РЧВ. Оксидативні ефекти РЧВ та потенційна канцерогенність Епідеміологічні дослідження останніх років вказують на значне зростання ризиків виник- нення різних форм раку в осіб, які активно або тривалий час користуються мобільним теле- фоном [98]. Зокрема, у них спостерігається зростання ризиків виникнення пухлин голов- ного мозку, неврином слухового нерва, пухлин привушної залози, семіном, меланом та лімфом [98]. Є також повідомлення про значне збіль- шення випадків онкозахворювань у людей, які проживають поблизу базових станцій мобіль- ного зв’язку [99]. Крім того, в експерименталь- них дослідженнях було виявлено поширення різних форм раку у лабораторних тварин уна- слідок довготривалої дії низькоінтенсивного РЧВ [100]. Встановлено зростання в опромі- нених РЧВ клітинах активності орнітиндекар- боксилази [101], яка бере участь у процесах росту та поділу клітин, її активність зростає також у пухлинних клітинах. Хоча надекспре- сії цього ензиму недостатньо для онкологічної трансформації, підвищення його активності стимулює розвиток пухлин з передпухлинних клітин [102]. Значна гіперпродукція АФК призводить до оксидативного стресу в клітинах, спричи- няє оксидативне ушкодження ДНК, а отже, може призвести до перетворення клітин на злоякісні [80]. Відомо, що крім мутагенних ефектів АФК відіграють роль вторинного ме- сенджера внутрішньоклітинних сигнальних каскадів, які, у свою чергу, можуть зумовити онкогенні трансформації [81]. Раніше ми [44] висунули припущення, що низькоінтенсивне РЧВ викликає дисфункцію мітохондрій, що призводить до гіперпродукції супероксиду та NO і АФК-опосередкованого мутагенезу. Відомо також, що оксидативний стрес і кан- церогенез пов’язані між собою. Наприклад, оксидативний стрес, зумовлений матриксною металопротеїназою-1, бере участь як у патоге- незі, так і в прогресії раку простати [103]. Крім того, гіперпродукція мітохондріальних АФК на фоні гіпоксії та/або низького рівня глюко- зи, що приводить до стабілізації клітин шля- хом підвищеної експресії HIF-2 alpha, також може спричинювати злоякісну трансформацію [104]. Висновки Аналіз сучасних даних щодо біологічної дії низькоінтенсивного РЧВ дає змогу зробити висновок, що цей фізичний агент є потуж- ним оксидативним стрес-фактором для живої клітини. Оксидативні ефекти РЧВ можуть бути пов’язані зі змінами у функціонуванні ключових АФК-генеруючих систем клітин, у тому числі ЕТЛ мітохондрій та нефагоцитар- них НАДН-оксидаз; безпосереднім впливом на молекули води; конформаційними змінами важливих макромолекул тощо. Значний пато- генний потенціал АФК та їх участь у регуля- ції клітинного метаболізму пояснює широкий спектр біологічних ефектів низькоінтенсивно- го РЧВ, зокрема як онкологічні, так і неонко- логічні патології. 82 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ REFERENCES 1. Maes W. Stress caused by electromagnetic fields and radiation. (Neubeuern, 2005). 2. Hardell L., Carlberg M., Hansson M.K., Eriksson M. Case-control study on the use of mobile and cordless phones and the risk for malignant melanoma in the head and neck region. Pathophysiology. 2011. 18(4): 325. 3. Hardell L., Carlberg M., Soderqvist F., Mild K.H., Morgan L.L. Long-term use of cellular phones and brain tumours: increased risk associated with use for > or =10 years. Occup. Environ. Med. 2007. 64(9): 626. 4. Sadetzki S., Chetrit A., Jarus-Hakak A., Cardis E., Deutch Y., Duvdevani S., Zultan A., Novikov I., Freedman L.,Wolf M. Cellular phone use and risk of benign and malignant parotid gland tumors — a nationwide case-control study. Am. J. Epidemiol. 2008. 167(4): 457. 5. Sato Y., Akiba S., Kubo O., Yamaguchi N. A case-case study of mobile phone use and acoustic neuroma risk in Japan. Bioelectromagnetics. 2011. 32(2): 85. 6. Abdel-Rassoul G., El-Fateh O.A., Salem M.A., Michael A., Farahat F., El-Batanouny M., Salem E. Neurobehavioral effects among inhabitants around mobile phone base stations. Neurotoxicology. 2007. 28(2): 434. 7. Buchner K., Eger H. Changes of Clinically Important Neurotransmitters under the Influence of Modulated RF Fields. A Long-term Study under Real-life Conditions. Umwelt-Medizin-Gesellschaft. 2011. 24(1): 44. 8. Chu M.K., Song H.G., Kim C., Lee B.C. Clinical features of headache associated with mobile phone use. A cross- sectional study in university students. BMC Neurol. 2011. 11: 115. 9. Agarwal A., Desai N.R., Makker K., Varghese A., Mouradi R., Sabanegh E., Sharma R. Effects of radiofrequency elec- tromagnetic waves (RF-EMW) from cellular phones on human ejaculated semen. An in vitro pilot study. Fertil. Steril. 2009. 92(4): 1318. 10. Guidelines for limiting exposure to time-varying elecrtic, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz). Health Phys. 1998. 74(4): 494. 11. Belyaev I. Dependence of non-thermal biological effects of microwaves on physical and biological variables. Implica- tions for reproducibility and safety standards. Eur. J. Oncol. Library. 2010. 5: 187. 12. Consales C., Merla C., Marino C., Benassi B. Electromagnetic fields, oxidative stress, and neurodegeneration. Int. J. Cell Biol. 2012. 683897. 13. Desai N.R., Kesari K.K., Agarwal A. Pathophysiology of cell phone radiation: oxidative stress and carcinogenesis with focus on male reproductive system. Reprod. Biol. Endocrinol. 2009. 7: 114. 14. Yakymenko I., Sidorik E., Tsybulin O. Metabolic changes in living cells under electromagnetic radiation of mobile communication systems. Ukrainian Biochem. J. 2011. 83(2): 5. [in Russian]. 15. Hyland G.J. Physics and biology of mobile telephony. Lancet. 2000. 356(9244): 1833. 16. Gandhi O.P., Morgan L.L., de Salles A.A., Han Y.Y., Herberman R.B., Davis D.L. Exposure limits. the underestima- tion of absorbed cell phone radiation, especially in children. Electromagn. Biol. Med. 2012. 31(1): 34. 17. Panagopoulos D.J., Karabarbounis A., Margaritis L.H. Mechanism for action of electromagnetic fields on cells. Bio- chem. Biophys. Res. Commun. 2002. 298(1): 95. 18. Goodman R., Blank M. Insights into electromagnetic interaction mechanisms. J. Cell Physiol. 2002. 192(1): 16. 19. Blank M., Soo L. Electromagnetic acceleration of electron transfer reactions. J. Cell Biochem. 2001. 81(2): 278. 20. Blank M., Soo L. Electromagnetic acceleration of the Belousov-Zhabotinski reaction. Bioelectrochemistry. 2003. 61(1): 93. 21. Marino A.A., Carrubba S., Frilot C., Chesson A.L. Evidence that transduction of electromagnetic field is mediated by a force receptor. Neurosci. Lett. 2009. 452(2): 119. 22. Georgiou C.D. Oxidative stress-induced biological damage by low-level EMFs. Eur. J. Oncol. 2010. 5: 63. 23. Céspedes O., Ueno S. Effects of radio frequency magnetic fields on iron release from cage proteins. Bioelectromagnet- ics. 2009. 30(5): 336. 24. Zmyslony M., Politanski P., Rajkowska E., Szymczak W., Jajte J. Acute exposure to 930 MHz CW electromagnetic radiation in vitro affects reactive oxygen species level in rat lymphocytes treated by iron ions. Bioelectromagnetics. 2004. 25(5): 324. 25. Bohr H., Bohr J. Microwave-enhanced folding and denaturation of globular proteins. Phys. Rev. E. 2000. 61: 4310. 26. Budi A., Legge F.S., Treutlein H., Yarovsky I. Effect of frequency on insulin response to electric field stress. J. Phys. Chem. B. 2007. 111(20): 5748. 27. Pavicic I., Trosic I. Interaction of GSM modulated RF radiation and macromolecular cytoskeleton structures. In: Biological Effects of Electromagnetic Fields: Proc. 6th Int. Workshop (10—14 Oct. 2010, Bodrum, Turkey). 28. Hoyto A., Juutilainen J., Naarala J. Ornithine decarboxylase activity is affected in primary astrocytes but not in sec- ondary cell lines exposed to 872 MHz RF radiation. Int. J. Radiat. Biol. 2007. 83(6): 367. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 83 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 29. Pall M.L. Electromagnetic fields act via activation of voltage-gated calcium channels to produce beneficial or adverse effects. J. Cell. Mol. Med. 2013. 17(8): 958. 30. Vaks V.L., Domrachev G.A., Rodygin Y.L., Selivanovskii D.A., Spivak E.I. Dissociation of water by microwave radia- tion. Radiophys. Quantum Electron. 1994. 37(1): 85. 31. Halliwell B. Biochemistry of oxidative stress. Biochem. Soc. Trans. 2007. 35: 1147. 32. Halliwell B. Reactive oxygen species in living systems: source, biochemistry, and role in human disease. Am. J. Med. 1991. 91(3): 14S. 33. Halliwell B., Gutteridge J.M. Biologically relevant metal ion-dependent hydroxyl radical generation. FEBS Lett. 1992. 307(1): 108. 34. Halliwell B., Gutteridge J.M. The importance of free radicals and catalytic metal ions in human diseases. Mol. Aspects Med. 1985. 8(2): 89. 35. Halliwell B. Oxidants and human disease: some new concepts. FASEB J. 1987. 1(5): 358. 36. Gutteridge J.M. Hydroxyl radicals, iron, oxidative stress, and neurodegeneration. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1994. 738: 201. 37. Feig D.I., Reid T.M., Loeb L.A. Reactive oxygen species in tumorigenesis. Cancer Res. 1994. 54: 1890s. 38. Mates J.M. Effects of antioxidant enzymes in the molecular control of reactive oxygen species toxicology. Toxicology. 2000. 153(1): 83. 39. Friedman J., Kraus S., Hauptman Y., Schiff Y., Seger R. Mechanism of short-term ERK activation by electromagnetic fields at mobile phone frequencies. Biochem. J. 2007. 405(3): 559. 40. Griendling K.K., Sorescu D., Ushio-Fukai M. NAD(P)H oxidase. Role in cardiovascular biology and disease. Circ. Res. 2000. 86(5): 494. 41. Low H., Crane F.L., Morre D.J. Putting together a plasma membrane NADH oxidase. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2012. 44(11): 1834. 42. Inoue M., Sato E.F., Nishikawa M., Park A.M., Kira Y., Imada I., Utsumi K. Mitochondrial generation of reactive oxygen species and its role in aerobic life. Curr. Med. Chem. 2003. 10(23): 2495. 43. De Iuliis G.N., Newey R.J., King B.V., Aitken R.J. Mobile phone radiation induces reactive oxygen species production and DNA damage in human spermatozoa in vitro. PLoS One. 2009. 4(7): e6446. 44. Burlaka A., Tsybulin O., Sidorik E., Lukin S., Polishuk V., Tsehmistrenko S., Yakymenko I. Overproduction of free radical species in embryonal cells exposed to low intensity radiofrequency radiation. Exp. Oncol. 2013. 35(3): 219. 45. Liu Y., Fiskum G., Schubert D. Generation of reactive oxygen species by the mitochondrial electron transport chain. J. Neurochem. 2002. 80(5): 780. 46. Guzy R.D., Schumacker P.T. Oxygen sensing by mitochondria at complex III: the paradox of increased reactive oxy- gen species during hypoxia. Exp. Physiol. 2006. 91(5): 807. 47. Wang X., Sharma R.K., Gupta A., George V., Thomas A.J. Jr., Falcone T., Agarwal A. Alterations in mitochondria mem- brane potential and oxidative stress in infertile men: a prospective observational study. Fertil. Steril. 2003. 80: 844. 48. Ott M., Gogvadze V., Orrenius S., Zhivotovsky B. Mitochondria, oxidative stress and cell death. Apoptosis. 2007. 12(5): 913. 49. Caraglia M., Marra M., Mancinelli F., D’Ambrosio G., Massa R., Giordano A., Budillon A., Abbruzzese A., Bismuto E. Electromagnetic fields at mobile phone frequency induce apoptosis and inactivation of the multi-chaperone complex in human epidermoid cancer cells. J. Cell Physiol. 2005. 204(2): 539. 50. Zhao T.Y., Zou S.P., Knapp P.E. Exposure to cell phone radiation up-regulates apoptosis genes in primary cultures of neurons and astrocytes. Neurosci. Lett. 2007. 412(1): 34. 51. Yakymenko I., Tsybulin O., Sidorik E., Henshel D., Kyrylenko O., Kyrylenko S. Oxidative mechanisms of biological activity of low intensity radiofrequency radiation. Electromag. Biol. Med. 2015. PMID: 26151230. 52. Avci B., Akar A., Bilgici B.,Tuncel O.K. Oxidative stress induced by 1.8 GHz radio frequency electromagnetic radia- tion and effects of garlic extract in rats. Int. J. Radiat. Biol. 2012. 88(11): 799. 53. Bilgici B., Akar A., Avci B., Tuncel O.K. Effect of 900 MHz radiofrequency radiation on oxidative stress in rat brain and serum. Electromagn. Biol. Med. 2013. 32(1): 20. 54. Ozguner F., Bardak Y., Comlekci S. Protective effects of melatonin and caffeic acid phenethyl ester against retinal oxidative stress in long-term use of mobile phone. A comparative study. Mol. Cell Biochem. 2006. 282(1): 83. 55. Jelodar G., Akbari A., Nazifi S. The prophylactic effect of vitamin C on oxidative stress indexes in rat eyes following exposure to radiofrequency wave generated by a BTS antenna model. Int. J. Radiat. Biol. 2013. 89(2): 128. 56. Oral B., Guney M., Ozguner F., Karahan N., Mungan T., Comlekci S., Cesur G. Endometrial apoptosis induced by a 900-MHz mobile phone: preventive effects of vitamins E and C. Adv. Ther. 2006. 23(6): 957. 84 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 57. Turker Y., Naziroglu M., Gumral N., Celik O., Saygin M., Comlekci S., Flores-Arce M. Selenium and L-carnitine reduce oxidative stress in the heart of rat induced by 2.45-GHz radiation from wireless devices. Biol. Trace Elem. Res. 2011. 143(3): 1640. 58. Oksay T., Naziroğlu M., Doğan S., Güzel A., Gümral N., Koşar P.A. Protective effects of melatonin against oxidative injury in rat testis induced by wireless (2.45 GHz) devices. Andrologia. 2014. 46(1): 65. 59. Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields. Health Phys. 2009. 96: 504. 60. Hong M.N., Kim B.C., Ko Y.G., Lee Y.S., Hong S.C., Kim T., Pack J.K., Choi H.D., Kim N., Lee J.S. Effects of 837 and 1950 MHz radiofrequency radiation exposure alone or combined on oxidative stress in MCF10A cells. Bioelectro- magnetics. 2012. 33(7): 604. 61. Kang K.A., Lee H.C., Lee J.J., Hong M.N., Park M.J., Lee Y.S., Choi H.D., Kim N., Ko Y.G., Lee J.S. Effects of com- bined radiofrequency radiation exposure on levels of reactive oxygen species in neuronal cells. J. Radiat. Res. 2014. 55(2): 265. 62. Luukkonen J., Hakulinen P., Maki-Paakkanen J., Juutilainen J., Naarala J. Enhancement of chemically induced reac- tive oxygen species production and DNA damage in human SH-SY5Y neuroblastoma cells by 872 MHz radiofre- quency radiation. Mutat. Res. 2009. 662(1): 54. 63. Ruediger H.W. Genotoxic effects of radiofrequency electromagnetic fields. Pathophysiology. 2009. 16: 89. 64. Garaj-Vrhovac V., Fucic A., Horvat D. The correlation between the frequency of micronuclei and specific chromo- some aberrations in human lymphocytes exposed to microwave radiation in vitro. Mutat. Res. 1992. 281(2): 181. 65. Tice R.R., Hook G.G., Donner M., McRee D.I., Guy A.W. Genotoxicity of radiofrequency signals. I. Investigation of DNA damage and micronuclei induction in cultured human blood cells. Bioelectromagnetics. 2002. 23(2): 113. 66. Zotti-Martelli L., Peccatori M., Maggini V., Ballardin M., Barale R. Individual responsiveness to induction of micro- nuclei in human lymphocytes after exposure in vitro to 1800-MHz microwave radiation. Mutat. Res. 2005. 582(1): 42. 67. Garson O.M., McRobert T.L., Campbell L.J., Hocking B.A., Gordon I. A chromosomal study of workers with long- term exposure to radio-frequency radiation. Med. J. Aust. 1991. 155(5): 289. 68. Kerbacher J.J., Meltz M.L., Erwin D.N. Influence of radiofrequency radiation on chromosome aberrations in CHO cells and its interaction with DNA-damaging agents. Radiat. Res. 1990. 123(3): 311. 69. Maes A., Collier M., Verschaeve L. Cytogenetic investigations on microwaves emitted by a 455.7 MHz car phone. Folia Biol. 2000. 46(5): 175. 70. Baohong W., Jiliang H., Lifen J., Deqiang L., Wei Z., Jianlin L., Hongping D. Studying the synergistic damage effects induced by 1.8 GHz radiofrequency field radiation (RFR) with four chemical mutagens on human lymphocyte DNA using comet assay in vitro. Mutat. Res. 2005. 578(1): 149. 71. Belyaev I.Y., Koch C.B., Terenius O., Roxstrom-Lindquist K., Malmgren L.O., Sommer W.H., Salford L.G., Pers- son B.R. Exposure of rat brain to 915 MHz GSM microwaves induces changes in gene expression but not double stranded DNA breaks or effects on chromatin conformation. Bioelectromagnetics. 2006. 27(4): 295. 72. Diem E., Schwarz C., Adlkofer F., Jahn O., Rudiger H. Non-thermal DNA breakage by mobile-phone radiation (1800 MHz) in human fibroblasts and in transformed GFSH-R17 rat granulosa cells in vitro. Mutat. Res. 2005. 583(2): 178. 73. Kim J.Y., Hong S.Y., Lee Y.M., Yu S.A., Koh W.S., Hong J.R., Son T., Chang S.K., Lee M. In vitro assessment of clas- togenicity of mobile-phone radiation (835 MHz) using the alkaline comet assay and chromosomal aberration test. Environ. Toxicol. 2008. 23(3): 319. 74. Lai H., Singh N.P. Single- and double-strand DNA breaks in rat brain cells after acute exposure to radiofrequency electromagnetic radiation. Int. J. Radiat. Biol. 1996. 69(4): 513. 75. Liu C., Duan W., Xu S., Chen C., He M., Zhang L., Yu Z., Zhou Z. Exposure to 1800 MHz radiofrequency electro- magnetic radiation induces oxidative DNA base damage in a mouse spermatocyte-derived cell line. Toxicol. Lett. 2013. 218(1): 2. 76. Guler G., Tomruk A., Ozgur E., Sahin D., Sepici A., Altan N., Seyhan N. The effect of radiofrequency radiation on DNA and lipid damage in female and male infant rabbits. Int. J. Radiat. Biol. 2012. 88(4): 367. 77. Khalil A.M., Gagaa M.H., Alshamali A.M. 8-Oxo-7,8-dihydro-2’-deoxyguanosine as a biomarker of DNA damage by mobile phone radiation. Hum. Exp. Toxicol. 2012. 31(7): 734. 78. Xu S., Zhou Z., Zhang L., Yu Z., Zhang W., Wang Y., Wang X., Li M., Chen Y., Chen C., He M., Zhang G., Zhong M. Exposure to 1800 MHz radiofrequency radiation induces oxidative damage to mitochondrial DNA in primary cul- tured neurons. Brain Res. 2010. 1311: 189. 79. Halliwell B. Oxidative stress and cancer. Have we moved forward? Biochem. J. 2007. 401(1): 1. ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2016, № 2 85 СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ 80. Valko M., Leibfritz D., Moncol J., Cronin M.T., Mazur M., Telser J. Free radicals and antioxidants in normal physi- ological functions and human disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2007. 39(1): 44. 81. Valko M., Rhodes C.J., Moncol J., Izakovic M., Mazur M. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress- induced cancer. Chem. Biol. Interact. 2006. 160(1): 1. 82. Forman H.J., Ursini F., Maiorino M. An overview of mechanisms of redox signaling. J. Mol. Cell. Cardiol. 2014. 73(2): 9. 83. Sies H. Role of metabolic H2O2 generation: redox signaling and oxidative stress. J. Biol. Chem. 2014. 289(13): 8735. 84. Oshino N., Jamieson D., Sugano T., Chance B. Optical measurement of the catalase-hydrogen peroxide intermediate (Compound I) in the liver of anaesthetized rats and its implication to hydrogen peroxide production in situ. Bio- chem. J. 1975. 146(1): 67. 85. Enyedi B., Niethammer P. H2O2 a chemoattractant? Methods Enzymol. 2013. 528: 237. 86. Hayden M.S., Ghosh S. NF-kappaB in immunobiology. Cell Res. 2011. 21(2): 223. 87. Tsybulin O., Sidorik E., Kyrylenko S., Henshel D., Yakymenko I. GSM 900 MHz microwave radiation affects embryo development of Japanese quails. Electromagn. Biol. Med. 2012. 31(1): 75. 88. Tsybulin O., Sidorik E., Brieieva O., Buchynska L., Kyrylenko S., Henshel D., Yakymenko I. GSM 900 MHz cellular phone radiation can either stimulate or depress early embryogenesis in Japanese quails depending on the duration of exposure. Int. J. Radiat. Biol. 2013. 89(9): 756. 89. Calabrese E.J. Hormesis: why it is important to toxicology and toxicologists. Environ. Toxicol. Chem. 2008. 27(7): 1451. 90. Johansson O. Electrohypersensitivity: state-of-the-art of a functional impairment. Electromagn. Biol. Med. 2006. 25(4): 245. 91. Hallberg O., Oberfeld G. Letter to the editor: Will we all become electrosensitive? Electromagn. Biol. Med. 2006. 25(3): 189. 92. Yakymenko I., Sidorik E., Tsybulin O., Chekhun V. Potential risks of microwaves from mobile phones for youth health. Environ. Health. 2011. 56: 48. 93. Santini R., Santini P., Danze J.M., Ruz P.L., Seigne M. Study of the health of people living in the vicinity of mobile phone base stations. Influences of distance and sex. Pathol. Biol. 2002. 50(6): 369. 94. Johansson O., Gangi S., Liang Y., Yoshimura K., Jing C., Liu P.-Y. Cutaneous mast cells are altered in normal healthy volunteers sitting in front of ordinary TVs/PCs — results from open-field provocation experiments. J. Cutan. Pathol. 2001. 28(10): 513. 95. Nagata M. Inflammatory cells and oxygen radicals. Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy. 2005. 4(4): 503. 96. Okayama Y. Oxidative stress in allergic and inflammatory skin diseases. Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy. 2005. 4(4): 517. 97. Boldogh I., Bacsi A., Choudhury B.K., Dharajiya N., Alam R., Hazra T.K., Mitra S., Goldblum R.M., Sur S. ROS generated by pollen NADPH oxidase provide a signal that augments antigen-induced allergic airway inflammation. J. Clin. Invest. 2005. 115(8): 2169. 98. Yakymenko I., Sidorik E., Kyrylenko S., Chekhun V. Long-term exposure to microwave radiation provokes cancer growth: evidences from radars and mobile communication systems. Exp. Oncol. 2011. 33(2): 62. 99. Wolf R.,Wolf D. Increased incidence of cancer near a cell-phone transmitter station. In: Trends in cancer prevention. (Nova Sci. Pub. Inc., 2007). 100. Repacholi M.H., Basten A., Gebski V., Noonan D., Finnie J., Harris A.W. Lymphomas in E mu-Pim1 transgenic mice exposed to pulsed 900 MHz electromagnetic fields. Radiat. Res. 1997. 147(5): 631. 101. Hoyto A., Juutilainen J., Naarala J. Ornithine decarboxylase activity of L929 cells after exposure to continuous wave or 50 Hz modulated radiofrequency radiation — a replication study. Bioelectromagnetics. 2007. 28(7): 501. 102. Clifford A., Morgan D., Yuspa S.H., Soler A.P., Gilmour S. Role of ornithine decarboxylase in epidermal tumorigen- esis. Cancer Res. 1995. 55(8): 1680. 103. Nguyen H.L., Zucker S., Zarrabi K., Kadam P., Schmidt C., Cao J. Oxidative stress and prostate cancer progression are elicited by membrane-type 1 matrix metalloproteinase. Mol. Cancer Res. 2011. 9(10): 1305. 104. Ralph S.J., Rodríguez-Enríquez S., Neuzil J., Saavedra E., Moreno-Sánchez R. The causes of cancer revisited. “Mi- tochondrial malignancy” and ROS-induced oncogenic transformation. Why mitochondria are targets for cancer therapy. Mol. Aspects Med. 2010. 31(2): 145. Стаття надійшла 22.09.2015. 86 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2016. (2) СТАТТІ ТА ОГЛЯДИ В.Ф. Чехун 1, И.Л. Якименко 1, 2, А.С. Цыбулин 3, Е.П. Сидорик 1, С.Д. Кириленко 4 1 Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого (Киев) 2 Национальный университет пищевых технологий (Киев) 3 Белоцерковский национальный аграрный университет (Белая Церковь) 4 Университет Кампинаса (Бразилия) МЕХАНИЗМЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО PАДИОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Обзор посвящен анализу экспериментальных данных о биологических эффектах низкоинтенсивного радиочас- тотного излучения. Существующие на сегодня результаты экспериментальных исследований указывают на то, что радиочастотное излучение нетепловых интенсивностей способно взаимодействовать с ионами и локальными зарядами молекул, потенциально оказывая влияние на уровень метаболизма клетки, может активизировать свободнорадикальные и перекисные процессы, подавлять активность энзимов антиоксидантной защиты, приво- дить к окислительному повреждению ДНК. Приведенные данные позволяют классифицировать низкоинтенсив- ное радиочастотное излучение как стрессовый / оксидативный фактор для клетки. Ключевые слова: свободные радикалы, оксидативный стресс, радиочастотное излучение, активные формы кис- лорода, повреждения ДНК, апоптоз. V.F. Chekhun 1, І.L. Yakymenko 1, 2, О.S. Tsybulin 3, E.P. Sidorik 1, S.D. Kyrylenko 4 1 Kavetsky Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology of NAS of Ukraine (Kyiv) 2 National University of Food Technologies (Kyiv) 3 Bila Tserkva National Agrarian University (Ukraine) 4 University of Campinas (Brazil) MECHANISMS OF BIOLOGICAL ACTIVITY OF LOW-INTENSITY RADIOFREQUENCY RADIATION This review aims to analyze experimental data on biological effects of radiofrequency radiation. Recent experimental data indicate that the low-intensity radiofrequency radiation is able to interact with ions and local charges of molecules, potentially affects cell metabolism, leads to activation of free radical processes, accompanied by activation of peroxide processes, changes activity of antioxidant defense enzymes, and causes oxidative damage to DNA. These data allow to classify low-intensity radiofrequency radiation as an oxidative stress-factor for living cell. Keywords: free radicals, oxidative stress, radiofrequency radiation, reactive oxygen species, DNA damage, apoptosis.

Механізми біологічної активності низькоінтенсивного радіочастотного випромінювання

Institution

Ähnliche Einträge