Frequency-dependent changes in the activity of blood enzymes under the action of modulated ultrasound.

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The subject of the study is frequency-dependent changes in the activity of blood enzymes of laboratory animals (rats) under the influence of modulated ultrasound of a therapeutic range of intensities. With equal-energy exposure to the enzyme systems under study, action spectra are shown for the following enzymes: creatine kinase, alkaline phosphatase, lactate dehydrogenase, aspartate aminotransferase, cholinesterase, indicating the possibility of frequency control of the functional state of enzymes, activation and inhibition of enzyme activity at frequencies specific for each enzyme. The activity of all enzymes is controlled in two ways: a) by changing the frequency of the influencing signal and b) by changing the energy (or amplitude) of the influencing signal at the biologically active frequency. Obtaining detailed action spectra is a necessary condition for developing the theoretical basis for determining biologically active frequencies and mechanisms of frequency-dependent responses of specific biological systems to external influences of modulated waves. The main conclusions of the study are: The main approach to studying modulated waves is to obtain and use action spectra for various biological systems. Using exposure at an active frequency, it is possible, by changing the energy of the impacting ultrasound, to obtain multidirectional effects. Thus, both the modulation frequency and the impact energy can be factors in controlling the functional state of enzyme systems using modulated ultrasonic waves. The purpose of the article is to show the presence of frequency-dependent responses of various enzyme systems when exposed to modulated ultrasonic waves of a therapeutic range of intensities - performed using the example of five enzyme systems. The action spectra for these systems and the possibility of transforming these spectra when changing the ultrasound intensity are presented. The possibility of controlling the magnitude and sign of the responses of the studied enzyme systems, both the modulation frequency and the energy of ultrasonic influence, has been demonstrated.

References

  1. Григорьев Ю.Г. (1996) Роль модуляции в биологическом действии электромагнитного излучения // Радиационная биология. Радиоэкология, Т. 36, № 5, С. 659-670.
  2. Гапеев А.Б., Соколов П.А., Чемерис Н.К. (2001) Модельный анализ особенностей действия модулированных электромагнитных полей на клеточном уровне при различных параметрах модулирующих сигналов // Биофизика, Т. 46, № 4, С. 661-675.
  3. Гапеев А.Б., Чемерис Н.К. (2000) Модельный подход к анализу действия модулированного электромагнитного излучения на клетки животных // Биофизика, Т. 45, № 2, С. 299-312.
  4. Гапеев А.Б., Якушина В.С., Чемерис Н.К., Фесенко Е.Е. (1997) Модулированное ЭМИ крайне высоких частот низкой интенсивности активирует или ингибирует респираторный взрыв нейтрофилов в зависимости от частоты модуляции // Биофизика, Т. 42, № 5, С. 1125-1134.
  5. Пашовкина М.С., Акоев И.Г. (1996) Действие импульсно-модулированного микроволнового излучения 2375 МГц на АТФазную активность актомиозина мышц крыс // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 36, № 5, С. 700-705.
  6. Пашовкина М.С., Акоев И.Г. (2000) Изменение активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови морских свинок in vitro при действии амплитудно-модулированного сверхвысокочастотного электромагнитного поля 2375 МГц // Биофизика. Т. 45, № 1, С. 130-136.
  7. Пашовкина М.С., Акоев И.Г. (2001) Влияние интенсивности СВЧ ЭМИ на направленность и выраженность реакции щелочной фосфатазы сыворотки крови при слабых амплитудно-модулированных воздействиях // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 41, № 1, С. 62-66.
  8. Пашовкина М.С., Акоев И.Г. (2000) Исследование изменения активности аспартатаминотрансферазы сыворотки крови человека при низких амплитудно-модулированных СВЧ ЭМИ воздействиях // Радиационная биология. Радиоэкология. Т. 40, № 6, С. 700-702.
  9. Пашовкина М.С., Акоев И.Г., Пашовкин Т.Н. (2002) Изменение активности некоторых ферментов животных и человека при воздействии модулированных микроволн и феномены выявленных нелинейных эффектов // В кн. Биологические эффекты слабых электромагнитных излучений. Пущино, С. 26-37.
  10. Гапеев А.Б., Чемерис Н.К. (1999) Действие непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ на клетки животных. Обзор. Часть I. Особенности и основные гипотезы о механизмах биологического действия ЭМИ КВЧ // Вестник новых медицинских технологий. – Т. VI, N 1. – С. 15-22.
  11. Свидовый В.И., Колмаков В.Н., Кузнецов Г.В. (1985) Изменение активности аминотрансфераз и проницаемости эритроцитарных мембран при воздействии инфразвука и низкочастотного шума // Гигиена и санитария. N 10, С. 73-74.
  12. Свидовый В.И., Колмаков В.Н., Кулеба В.А., Тимофеева В.М. (1987) Изменение проницаемости, общей АТФ-азной активности эритроцитов и супероксиддисмутазной активности плазмы крови при воздействии инфразвука // Гигиена и санитария. – N5, С. 78-79.
  13. Алексеев С.В., Колмаков В.Н., Свидовый В.И. (1984) Влияние низкочастотных акустических колебаний на некоторые свойства мембран эритроцитов //Гигиена и санитария, N2, С. 82-84.
  14. Колмаков В.Н., Свидовый В.И., Шлейкин А.Г. (1984) Влияние низкочастотных акустических колебаний на некоторые компоненты мембран эритроцитов //Гигиена труда и профзабол., N10, С. 48-49.
  15. Новиков А.М. (1976) Гистохимические исследования ферментативно-метаболических изменений в поперечно-полосатых мышечных волокон под действием инфразвука // Труды ЛСГМИ, Т. 114, С. 30-32.
  16. Габович Р.Д., Шутенко О.И., Кречковский Е.А. (1984) Влияние инфразвука на процессы биоэнергетики, ультраструктурную организацию органов и некоторые процессы регуляции //Гигиена и санитария, N3, С. 9-15.
  17. Барсегян В.О. (1981) Исследование действия химических агентов и ультразвука на активность щелочной фосфатазы.//Диссертация к.б.н., Ереван.
  18. Свидовый В.И., Шлейкин А.Г. (1987) О влиянии инфразвука на активность сукцинатдегидрогеназы тканей //Гигиена труда и профзабол., N 5, С. 50-52.
  19. Гончарова Л.П., Кадыскина Е.Н., Макарова И.Н., Родионова Л.П. (1984) Сравнительное изучение действия шума разной интенсивности на некоторые компоненты антиоксидантной системы клетки //Антиоксиданты и адаптация. Л., С. 22-26.
  20. Мелкоян М.М., Мелик-Агаева Е.А. (1984) Влияние шума на процессы липидной переоксидации //Биол. ж.Армении, Т. 37, N8, С. 668-677.
  21. Алексеев С.В., Свидовый В.И., Величко Л.Н. (1983) Влияние низкочастотных акустических колебаний на фосфолипидный состав цельной крови и некоторых тканей животных. // Гигиена труда и профзаболеваний. N3, С. 39-41.
  22. Sarvazyan A.P., Belousov L.V., Petropavlovskaya M.N., Ostroumova T,V. (2002) The action of low-intensity pulsed ultrasound on amphibian embrionic tissues // Ultrasound in Med. & Biol. 2002, № 8, С. 639-654.
  23. Е.В.Мельникова, В.К.Утешев, Т.Н.Пашовкин, А.А.Соколова, В.А.Яшин, В.Н.Карнаухов, Э.Н.Гахова. (2006) Изменение проницаемости зародышевых оболочек амфибий для флуоресцентных красителей под действием ультразвука.// Биофизика, 2005, Т. 50. Вып. 3, С. 500-504.
  24. Пашовкин Т.Н. (2005) Биологические эффекты амплитудно-модулированных ультразвуковых полей терапевтического диапазона интенсивностей. // В сб. материалов II Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика – 2005», Москва, 21-24 июня 2005 г., С. 223.
  25. Pashovkin, T.N., Pashovkina, M.S. (2005) Effects of amplitude-modulated therapeutic ultrasound on blood enzymes // 5TH International Symposium on Therapeutic Ultrasound. Abstracts. October 27–29 October, 2005, Harvard Medical School, Boston, T063, P. 39.
  26. Гахова Э.Н., Пашовкин Т.Н., Мельникова Е.В., Утешев В.К., Садикова Д.Г. (2007) Ультразвук может изменять проницаемость зародышевых оболочек амфибий. // Ветеринарная патология, № 1, С. 7-9.
  27. Утешев В.К., Пашовкин Т.Н., Гахова Э.Н. (2010) Выживаемость зародышей амфибий после воздействия модулированного ультразвука терапевтического диапазона интенсивностей. //Вестник новых медицинских технологий, № 4, С. 7-10.
  28. Олешкевич А.А., Пашовкин Т.Н. (2014) Количественный анализ действия модулированного ультразвука на некоторые клетки тканей животных. // Ветеринария, зоотехния и биотехнология/ Научно-практический журнал. ФГБОУ ВПО МГАВМиБ, – № 5. – С. 27-33.
  29. Oleshkevich, A.A., Pashovkin, T.N. (2015) Effect of modulated ultrasound in Natrinema Pallidum (Halobacterium halobium) and Avilibrio fisheri // Матер. Международного Симпозиума «МИКРООРГАНИЗМЫ И БИОСФЕРА» MICROBIOS-2015, 25-30 ноября 2015. Ташкент, Узбекистан.
  30. Олешкевич А.А., Василевич Ф.И., Пашовкин Т.Н. (2015) Биохимические и биофизические эффекты непрерывных и модулированных ультразвуковых волн на Alivibrio fisheri и Natrinema pallidum. //Ветеринария, зоотехния и биотехнология, № 12, С. 50-56.
  31. Gapeyev, A.B., Lysenko, Yu.N., Pashovkin, T.N. (2016) Combined drug and ultrasound on cancer treatment // Приглашенный устный доклад на International Conference on "New Approaches fighting Cancer and Aging", December 2-3, 2016 in Nanjing, China.
  32. Пашовкин Т.Н., Шильников Г.В., Сарвазян А.П. (1986) Способ визуализации ультразвукового поля // А.с. № 1206693 . Б.и. № 3, 23.01.86 г.
  33. Пашовкин Т.Н., Шильников Г.В. (2000) Регистрация и анализ распределений интенсивностей в ультразвуковых пучках с использованием красителей // Научное приборостроение, Т. 10, № 3. С. 17-26.
  34. Садикова Д.Г., Пашовкин Т.Н. (2005) Распределение интенсивностей в сечениях ультразвуковых пучков терапевтических и диагностических излучателей в жидких средах // В сб. материалов II Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика – 2005», Москва, 21-24 июня 2005 г., С. 225.
  35. Пашовкин Т.Н., Пашовкина М.С., Садикова Д.Г., Шильников Г.В. (2006) Распределение интенсивностей в ультразвуковых пучках терапевтических излучателей с использованием красителей: 3-мерное представление распределений интенсивностей в сечениях ультразвуковых пучков и 3D-реконструкция ультразвуковых полей в водных средах. Вестник новых медицинских технологий, Т. XIII, № 3, С. 155-159.
  36. Bawin SM, Gavalas-Medici R, Adey WR (1973): Effects of modulated very high frequency fields on specific brain rhythms in cats. Brain Res N 58. Pp. 365–384.
  37. Bawin S.M., Kaczmarek L.K., Adey W.R. (1975). Effects of modulated VHF fields on the central nervous system. Ann NY Acad Sci N 247, Pp. 74–80.
  38. Blackman CF, Elder JA, Weil CM, et al. (1979). Induction of calcium ion efflux from brain tissue by radio frequency radiation: effects of modulation frequency and field strength. Radio Sci N 14, Pp. 93–98.
  39. Blackman C.F., Benane S.G., House D.E., et al. (1985). Effects of ELF (1–120 Hz) and modulated (50 Hz) RF fields on the efflux of calcium ions from brain tissue in vitro. Bioelectromagnetics N 6, Pp. 327–338.
  40. Byus C.V., Lundak R.L., Fletcher R.M. et al. (1984). Alterations in protein kinase activity following exposure of cultured lymphocytes to modulated microwave fields. Bioelectromagnetics N 15. Pp. 217–238.
  41. Litovitz T, Krause D, Penafiel M, et al. (1993). The role of coherence time in the effects of microwaves on ornithine decarboxylase activity. Bioelectromagnetics N 14. Pp. 395–404.
  42. Dalecki, D., Raeman, C.H., Child, S.Z. and Carstensen, E.L., (1995). Intestinal hemorrhage from exposure to pulsed ultrasound, Ultrasound in medicine & biology. V 21, N 8. Pp. 1067-1072.
  43. [Bialek and Wit, 1984] Bialek W, Wit HP (1984). Quantum limits to oscillator stability: theory and experiments on acoustic emissions from the human ear. Phys Lett N 104A. Pp. 173–178.
  44. Lennart D. Johns (2002). Nonthermal Effects of Therapeutic Ultrasound: The Frequency Resonance Hypothesis Journal of Athletic Training, V 37, N 3. Pp. 293–299.
  45. Pinamonti S., Gallenga P.E., Masseo V. (1982). Effects of pulsed ultrasound onhuman erythrocytes in vitro. Ultrasound Med Biol. N 8. Pp. 631–638.
  46. Nykanen M. (1995). Pulsed ultrasound treatment of the painful shoulder: a randomized, double-blind, placebo-controlled study. Scand J Rehabil Med. N 27. Pp. 105–108.
  47. Dyson M. (1987). Mechanisms involved in therapeutic ultrasound. Physiotherapy. N 73. Pp. 116–120.
  48. Kitchen S.S., Partridge C.J. (1990). A review of therapeutic ultrasound. Physiotherapy. N 76. Pp. 593–600.
  49. Nilsson A.M., Odselius R., Roijer A., Olsson S.B. (1995). Pro- and antifibrinolytic effects of ultrasound on streptokinase-induced thrombolysis. Ultrasound Med Biol. V 21. Pp. 833–840.
  50. Ter Haar G. (1999). Therapeutic ultrasound. Eur J Ultrasound. N 9. Pp. 3–9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».