Effects of rotating electric fields on liver biopolymers: an experimental study

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: According to the classic works of H. Selye, a variety of factors can impact humans and trigger a complex bodily response known as a stress reaction. This can lead to an imbalance in the body's regulatory physiological systems.

AIM: To investigate the effects of a technogenic rotating electric field (REF) on the levels of carbohydrate-containing liver biopolymers in experimental animals.

MATERIAL AND METHODS: A total of 54 rats were used in the experiment. The levels of sialic acids, mucoproteins, fucose, and α-L-fucosidase were measured in the liver homogenate before the study, on the 10th and 20th day of the experiment. To ensure accurate results, the rats were first diagnosed using the open field method to determine their stress resistance levels. Based on the results, the rats were then divided into three groups: stress-resistant, stress-unstable, and ambivalent.

RESULTS: By the 10th day of REF exposure, an increase in all the studied parameters in the liver homogenate in rats was observed indicating catabolic processes. Sialic acids concentration in stress-resistant, unstable and ambivalent rats increased by 14% (p=0.024), 29% (p=0.020) and 26% (p=0.021), respectively. Corresponding elevations of fucose concentration were 24% (p=0.019), 27% (p=0.019), 31% (p=0.019) while the activity of α-L-fucosidase increased by 55% (p=0.024), in 63% (p=0.024) and 55% (p=0.011) in the abovementioned categories of rates. Mucoproteins concentrations increased by 58% (p=0.011) in stress-resistant, 76% (p=0.011) in stress-unstable and 65% (p=0.021) in stress-ambivalent rats. By the 20th day of the experiment, decomposition of carbohydrate-containing biopolymers slowed in all groups. When compared with the 10th day 10, sialic acids concentration decreased in stress resistant, unstable and ambivalent rats by 12% (p=0.041), 17% (p=0.021) and 20% (p=0.011), respectively. Corresponding decrease in of mucoproteins was 26% (p=0.011), 33% (p=0.024), and 32% (p=0.024). Fucose concentration increased by 34% (p=0.024) in stress-resistant, by 22% (p=0.024) in stress-unstable and by 28% (p=0.010) in stress-ambivalent rats. Correspondingly, α-L-fucosidase activity increased by 15% (p=0.021), 46% (p=0.02) and 31% (p=0.011).

CONCLUSION: The study's findings indicate that technogenic REF can alter the levels of carbohydrate-containing biopolymers in animal livers, leading to the activation of catabolic processes. The group of stress-unstable individuals exhibited the most significant catabolic processes. Our results may have implications for occupations exposures to REF.

About the authors

Tatyana S. Vorontsova

Izhevsk State Medical Academy

Author for correspondence.
Email: solnoshko@udm.ru
ORCID iD: 0009-0005-6343-8549
SPIN-code: 3899-4753

Assistant Lecturer

Russian Federation, Izhevsk

Natalia N. Vasileva

Izhevsk State Medical Academy

Email: doctornava@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-7062-9988
SPIN-code: 9263-3209

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Izhevsk

Evgeny G. Butolin

Izhevsk State Medical Academy

Email: kld.igma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4555-4969

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Izhevsk

Vadim G. Ivanov

Izhevsk State Medical Academy

Email: kld.igma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2194-0571
SPIN-code: 5289-8197

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Izhevsk

Larisa S. Isakova

Izhevsk State Medical Academy

Email: norm-phys_igma@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4780-8720
SPIN-code: 6669-6007

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Izhevsk

References

  1. Selye H. Essays on the adaptation syndrome. Moscow: Medgiz; 1960. 254 p. (In Russ).
  2. Bashkatova VG, Sudakov SK. Modern approaches to the study of genetically determined resistance of laboratory animals to stress loads (review). Bulletin of Medical Science. 2018;1:34–38. (In Russ).
  3. Ebzeeva EYu, Polyakova OA. Stress and stress-induced disorders. Medical Council. 2022;16(2):127–133. (In Russ). doi: 10.21518/2079-701X-2022-16-2-127-133
  4. Zajnaeva TP, Yegorkina SB. Impact of the low-frequency rotating electric field on the «mother–placenta–fetus» system in rats with various prognostic stress resistance. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2016;23(8):3–7. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2016-8-3-7
  5. Prjahin EA. Adaptivnye reakcii pri vozdejstvii faktorov jelektromagnitnoj prirody. Vestnik Cheljabinskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2006;(6):136–145. (In Russ).
  6. Ryabov YuG, Lomaev HV, Tyurenkov SN. Rotating electromagnetic field — physical factor to sanitary inspection. Technologies of electromagnetic compatibility (Tekhnologii elektromagnitnoi sovmestimosti). 2017;1:38–45. (In Russ).
  7. Amanbaeva GM. Issledovanie vlijanija jelektromagnitnogo izluchenija na zhivoj organism. Problems of Modern Science and Education. 2018;13:19–22. (In Russ).
  8. Mizrahi M, Adar T, Lalazar G, et al. Glycosphingolipids prevent APAP and HMG-CoA reductase inhibitors-mediated liver damage: a novel method for “safer drug” formulation that prevents drug-induced liver injury. J Clin Transl Heparol. 2018;6(2):127–134. doi: 10.14218/JCTH.2017.00071
  9. Vorontsova TS, Isakova LS, Vasiliev YuG, Vasilyeva NN. Influence of technogenic rotating electric field on the structure of the liver in rats. Morphology. 2020;157(2-3):52–53. (In Russ).
  10. Visser EA, Moons SJ, Timmermans SBPE, et al. Sialic asid O-acetylation: from biosynthesis to roles in health and disease. J Biol Chem. 2021;297(2):100906. doi: 10.1016/j.jbc.2021.100906
  11. Watanabe Y, Watanabe S, Fukui Y, et al. Functional and structural characterization of a novel L-fucoze mutarotase involved in non-phosphorylative pathway of L-fucose metabolism. Biochem Biophys Res Commun. 2020;528(1):21–27. doi: 10.1016./j.bbrc.2020.05.094
  12. Jin X, Zhou R, Huang Y. Role of inflammasomes in HIV-1 infection and treatment. Trends Mol Med. 2022;28(5):421–434. doi: 10/1016/j.molmed.2022.02.010
  13. Abramova AYu, Koplik EV, Alekseeva IV, Pertsov SS. Blood glucoselevelin ratswith different behavioral activityin the dynamics of repeated stress exposures. I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald. 2019;27(1):10–19. (In Russ). doi: 10.23888/PAVLOVJ201927110-19
  14. Permjakov AA, Eliseeva EV. Analiz povedencheskih reakcij u jeksperimental'nyh zhivotnyh s razlichnoj stress-ustojchivost'ju. Isakova LS, editor. Izhevsk: KnigoGrad; 2017. (In Russ).
  15. Sudakov KV, Umrjuhin PE. Sistemnye osnovy jemocional'nogo stressa. Moscow: GJeOTAR-Media; 209. 105 p. (In Russ).
  16. Volkhina IV. Izmenenie soderzhanija sialovyh kislot v plazme krovi krys pri stressovyh vozdejstvijah. Medicine: Theory and Practice. 2019;4:144. (In Russ).
  17. Volkhina IV, Butolin EG. Oxidative stress and changes in liver sialoglycoconjugate metabolic parameters in rats with alloxanic diabetes mellitus. Diabetes Mellitus. 2022;25(3):249–255. (In Russ). doi: 10.14341/DM12763
  18. Miller ES, Apple CG, Kannan KB, et al. Chronic stress induces persistent low-grade inflammation. Am J Surg. 2019;218(4):677–683. doi: 10.1016/j.amjsurg.2019.07.006
  19. Oksuzyan AV. Тhe Dalargin influence on the exchange of sialоglycoproteins in the tissues of rats stomach with different resistance to stress in prolonged immobilization. Postgraduate Bulletin of the Volga Region. 2011;(1-2):199–201. (In Russ).
  20. Iumatov EA, Meshcheriakov OA. The prediction of resistance to emotional stress based on the individual testing of behavior. Zh Vyssh Nerv Deiat Im I P Pavlova. 1990;40(3):575–580. (In Russ).
  21. Pshennikova MG. Stress: reguljatornye sistemy i ustojchivost' k stressornym povrezhdenijam. Dizreguljacionnaja patologija. 2002. P. 307–329. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Sialic acids concentration in rat liver homogenate by the duration of exposure to rotating electric field, μmol/l.

Download (87KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Fucosa concentration in rat liver homogenate by the duration of exposure to rotating electric field, mg/kg.

Download (97KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Fucosidase level in rat liver homogenate by the duration of exposure to rotating electric field, U/g.

Download (90KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Mucoproteins concentration in rat liver homogenate by the duration of exposure to rotating electric field, μU/kg.

Download (99KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».