ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МИТОХОНДРИЙ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАЛЫМ КОЛИЧЕСТВОМ НАНОСЕКУНДНЫХ МИКРОВОЛНОВЫХ ИМПУЛЬСОВ

4. Graeber M.B., Streit W.J. // Acta Neuropathol. 2010. V. 119, P. 

89-105.

5. Kreutzberg G.W. // Trends Neurosci. 1996, V. 19, № 8. P. 312-318.

DOI:10.12737/12375

ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МИТОХОНДРИЙ ПОСЛЕ 

ВОЗДЕЙСТВИЯ МАЛЫМ КОЛИЧЕСТВОМ НАНОСЕКУНДНЫХ МИКРОВОЛНОВЫХ 

ИМПУЛЬСОВ

И.Р. Князева 1,2, М.А. Медведев1, М.А. Большаков 2,3, Л.П. Жаркова 2,3, 

О.П. Кутенков 2, А.Д. Чередова 1, В.В. Ростов 2

1 ГБОУ ВПО Сибирский государственный медицинский университет Минздрава 

РФ, Томск

2 ФГБУН Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, РФ

3 ФГБОУ ВПО Национальный исследовательский Томский государственный 

университет, Томск, РФ
knyazeva_irekle@mail.ru

Исследовано 
влияние 
микроволновых 
импульсов 
наносекундной 

длительности (количество импульсов за сеанс от 1 до 500; частота 
повторения 13 имп./с; пиковая плотность потока мощности 1500 Вт/см2) на 
митохондрии печени мышей по показателям их метаболической активности. 
Выявлена 
нелинейная 
зависимость 
изменения 
скорости 
потребления 

кислорода и степени сопряжения окисления и фосфорилирования от 
количества воздействующих импульсов. 

Введение.
В 
настоящее 
время 
в 
развитых 
странах 
активно 

разрабатываются новые биои медицинские технологии с применением 

импульсных физических факторов. Привлекательным для целей борьбы с 
раком является импульсно-периодическое рентгеновское излучение [2,3], 
для 
снятия 
болевых 
ощущений 
и 
заживления 
ран 
–
импульсное 

электромагнитное [5], для генной инженерии и адресной доставки лекарств 
–
электрические и микроволновые импульсы [4]. Чаще всего механизмы 

воздействия импульсов связывают с
дестабилизацией мембран. Для этих 

целей перспективны источники наносекундных импульсов, поскольку переход 
в наносекундный диапазон длительностей открывает широкие возможности 
воздействия на плазматическую мембрану и тонкого вмешательства в её 
метаболизм за счёт действия на внутриклеточные мембраны. В качестве 
мишени для данного вида излучений следует рассматривать клеточные 
структуры, основным функциональным элементом которых являются мембраны. 
К таковым по праву относятся митохондрии, и если микроволновые импульсы 
оказывают влияние на мембранные структуры, то в первую очередь должны 
измениться показатели функциональной активности этих органелл. Исходя 
из 
вышеизложенного, 
целью 
работы 
было 
определение 
количества 

микроволновых импульсов способных изменять дыхание митохондрий.
Ключевые 
слова:
наносекундные 
импульсы, 
микроволновое 
излучение, 

митохондрии

Методика исследования.
Эксперименты проведены на митохондриях 

печени беспородных белых мышей-самцов массой 25—30 г
изолированных 

методом дифференциального центрифугирования. В работе использовались 
облученные 
и 
ложнооблученные 
суспензии 
митохондрий. 
Суспензии 

митохондрий подвергались однократному воздействию 1, 10, 50, 100 и 500 
импульсов с частотой повторения 13 имп./с., пиковой плотностью потока 
мощности 1500 Вт/см2. Источник импульсный генератор на основе 

магнетрона МИ-505 (Россия, 10 ГГц, длительность импульса 80 нс). 
Функциональное 
состояние 
митохондрий 
определялось 
по 
скорости 

потребления кислорода в различных состояниях по Чансу и степени 
сопряжения окисления и фосфорилирования [1].

Результаты исследования и обсуждение.
Однократное воздействие 

микроволновых импульсов изменяет функционирование дыхательной цепи 
митохондрий. Эти изменения нелинейно зависят от количества импульсов.
Минимальное 
количество 
импульсов, 
способное 
изменить 
дыхание 
и 

сопряжение митохондрий равно 10. Следует отметить, что при этом 
сопряжение дыхания и фосфорилирования оказалось выше на 30% в сравнении 
с таковым в ложно-облученной группе и сохранялось на высоком уровне в 
течение двух часов после облучения. Один импульс не вызвал никаких 
изменений, как и 100 и 500 импульсов. Если в первом случае 
нечувствительность митохондрий следует связывать с крайне низкой 
вероятностью повреждающего действия, то после 100-500 импульсов эффект 
исчезает,
по-видимому, 
как 
результат 
включения 
компенсаторных 

механизмов адаптации. Повреждающим влиянием со снижением функциональных 
параметров 
обладало 
лишь 
воздействие 
50 
импульсами 
за 
сеанс. 

Разнообразие ответных реакций на разное число импульсов следует, 
вероятно, связывать с несколькими механизмами влияния.

Таким образом, митохондрии можно рассматривать как критические 

мишени для действия микроволновых импульсов наносекундной длительности, 
что может быть использовано, например,
для разработки стратегий по 

борьбе с раком или в сфере адресной доставки лекарств. В подтверждение 
этому то, что всего лишь за десятилетие, новые импульсные физические 
факторы показали свою способность решать проблемы со здоровьем

Литература.

1. Князева И.Р., Медведев М.А., Иванов В.В. и др. // Бюл. сиб. медицины 
2012. № 1. С. 33-38
2. Buldakov M.A., Klimov A.I., Kutenkov O.P. et al. // Известия ВУЗов 
Физика 2012. V. 55, № 10-3.P. 40-42
3. Breton M., Mir L.M. // Bioelectromagnetics 2012. V.33, P. 106-123
4. Chopinet L., Rols M.-P. // Bioelectrochemistry 2015. V. 103, P. 2–6
5. Markov M.S. Electromagnetic Fields in Biology and Medicine / M.S. 
Markov – CRC Press, 2015. 472 pp.

CHANGE IN THE FUNCTIONAL STATE OF MITOCHONDRIA AFTER EXPOSURE 

TO A SMALL AMOUNT OF NANOSECOND MICROWAVE PULSES

Irekle R. Knyazeva1,2, Michail A. Medvedev1, Michail A. Bolshakov3,2,
Lubov P. Zharkova3,2, Oleg P. Kutenkov2, Anastasia D. Cheredova1, 

Vladislav V. Rostov2

1Siberian State Medical University, Tomsk, Russia,

2Institute of High-Current Electronics, Siberian Division, Russian 

Academy of Sciences, Tomsk, Russia

3National Research Tomsk state university, Tomsk, Russia

knyazeva_irekle@mail.ru

The effect of repetitive pulsed microwaves (number of pulses per 

session from 1 to 500, pulse repetition rate of 13 pulses per second,
peak power density 1500 W/cm2) on mouse liver mitochondria in terms of 
their metabolic activity was investigated. A nonlinear dependence of 
the rate of oxygen consumption and the degree of oxidation and 
phosphorylation coupling on the amount of exposure pulses was revealed.

Introduction.
New biological and medical technologies based on 

pulsed physical factors are actively invented in developed countries 
now. Pulse-periodic X-rays are attractive for the purposes of the fight 
against cancer [1,2], pulsed electromagnetic radiation –
for wound 

healing and relief pain [5], electric and microwave pulses for 

genetic engineering and targeted drug delivery [3]. The most probable 
mechanism 
of 
the 
biological 
effects 
of 
the 
pulses 
is 
the 

destabilization of membranes.
Sources of nanosecond pulses are 

promising for these purposes. This is due to the fact that the use of 
nanosecond durations opens wide possibilities to influence the plasma 
membrane and its thin interference into the cell metabolism due to 
actions on intracellular membranes. The target for this type of 
radiation should be considered the cellular structure whose basic 
functional elements are membrane, as the mitochondria. And if microwave 
pulses affect the membrane structure, the first thing to be changed is 
parameters of the functional activity of these organelles. Based on the 
above, to determine the amount of microwave pulses capable of changing 
mitochondrial respiration was the purpose of the work. 
Keywords: nanosecond pulses, microwaves, mitochondria

Experimental setup and procedure. Experiments were carried out on 

mitochondria isolated by differential centrifugation from the liver 
purebred white male mice. Irradiated and sham-irradiated mitochondrial 
suspensions were used. The suspensions of mitochondria were subjected 
by single exposure of 1, 10, 50, 100 and 500 pulses with a repetition 
rate of 13 pulses per second (peak flux density of 1500 W / cm2). The 
laboratory generator based on the MI-505 magnetron (Russia, 10 GHz, 80 
ns pulse duration) served as RPM source. The functional state of 
mitochondria was determined by the rate of oxygen consumption in 
different metabolic states by Chance and the degree of oxidation and 
phosphorylation coupling [4]. 

Rеsults and discussion. An investigation of the effect of microwave 

pulses on mitochondrial suspension has shown that
a single exposure 

changed the functioning of the mitochondrial respiratory chain. The 
effects showed a non-linear dependence on the number of pulses. The 
minimum number of pulses that could change 
the mitochondrial 

respiration and coupling was 10. It should be noted that respiration 
and phosphorylation coupling in exposure samples was higher by 30% 
compared with sham-irradiated and the effect persisted at a high level 
within two hours after irradiation. One pulse has not caused any 

changes, as well as 100 and 500 pulses. In the case of 10 pulses the 
insensitivity of mitochondria should be associated with an extremely 
low probability of damaging effect, then after 100-500 pulses effect 
disappeared 
apparently 
in 
connection 
with 
the 
launch 
of 
the 

compensatory adaptation mechanisms. The damaging impact accompanied by 
a decrease in functional parameters was only in the case of exposure to 
50 pulses per session. A variety of responses to the different number 
of pulses should probably be associated with multiple mechanisms of 
influence. 

Thus, the mitochondria can be considered as the critical target for 

the action of microwave nanosecond pulses. This can be used, for 
example, to develop strategies for the fight against cancer or in the 
targeted drug delivery. In support of this the facts that in just a 
decade, the new pulsed physical factors have shown their ability to 
solve health problems.

References.

1.Breton M., Mir L.M. // Bioelectromagnetics 2012. V.33, P. 106-123
2.Buldakov M.A., Klimov A.I., Kutenkov O.P. et al. // Izvestiya VUZov 
Fizika 2012.V. 55, № 10-3.P. 40-42
3.Chopinet L., Rols M.-P. // Bioelectrochemistry 2015. V. 103, P. 2–6
4.Knyaseva I.R., Medvedev М.А., Ivanov V.V. et al. // Bul. Sib. 
medicini 2012. № 1. С. 33-38
5.Markov M.S. Electromagnetic Fields in Biology and Medicine / M. S. 
Markov – CRC Press, 2015. 472 pp.
DOI:10.12737/12376

ПРИВОДИТ ЛИ НАРУШЕНИЕ КОНСОЛИДАЦИИ ИЛИ РЕКОНСОЛИДАЦИИ ПАМЯТИ 

ИНГИБИТОРОМ СИНТЕЗА БЕЛКА К РАЗВИТИЮ АМНЕЗИИ ИЛИ НОВОМУ 

ОБУЧЕНИЮ?

С.А. Козырев, С.В. Солнцева, В.П.Никитин

ФГБНУ «НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина», Москва

nikitin.vp@mail.ru - В.П. Никитин

В исследованиях на виноградных улитках обнаружено, что инъекции 

ингибитора синтеза белка циклогексимида во время обучения условной 
пищевой аверсии или реконсолидации памяти приводили к развитию стойкой 
амнезии. 
Повторное 
обучение 
животных 
не 
вызывало 
формировании 

долговременной памяти. Однако у этих же улиток вырабатывался навык 
отвергания нового для них вида пищи. Предположена гипотеза, согласно 
которой нарушение консолидации или реконсолидации памяти индуцирует 
формирование новой, специфической памяти о том, что определенный вид 
пищи не может быть опасным и, поэтому, повторное обучение не приводит к 
выработке аверсивного навыка на ее предъявление.

Ключевые слова:
консолидация памяти, реконсолидация, амнезия, 

ингибитор синтеза белка.

Показано, что действие ингибиторов синтеза белков или РНК во время 

консолидации или реконсолидации долговременной памяти приводило к