Human PhysiologyHuman PhysiologyФизиология человека0131-16463034-6150The Russian Academy of Sciences66399410.31857/S0131164622600483APZSPMArticlesСтатьиStudy of the Protein Composition of Dry Blood Spots of Healthy Volunteers in the Experiment with Hypomagnetic ConditionsИсследование белкового состава сухих пятен крови здоровых добровольцев в эксперименте с гипомагнитными условиямиKashirinaD. N.КаширинаД. Н.daryakudryavtseva@mail.ruLarinaI. M.ЛаринаИ. М.Irina.larina@gmail.comNikolaevE. N.НиколаевЕ. Н.Irina.larina@gmail.comTyuzhinM. G.ТюжинМ. Г.Irina.larina@gmail.comPopovaO. V.ПоповаО. В.Irina.larina@gmail.comKukanovV. Yu.КукановВ. Ю.Irina.larina@gmail.comRusanovV. B.РусановВ. Б.Irina.larina@gmail.comKononikhinA. S.КононихинА. С.Irina.larina@gmail.comBrzhozovskiyA. G.БржозовскийА. Г.Irina.larina@gmail.comPastushkovaL. Kh.ПастушковаЛ. Х.Irina.larina@gmail.comOrlovO. I.ОрловО. И.Irina.larina@gmail.comInstitute of Biomedical Problems of the RASФГБУН ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАНSkolkovo Institute of Science and TechnologyСколковский институт науки и технологий0101202349110411525022025Copyright ©; 2022, Д.Н. Каширина, Л.Х. Пастушкова, А.Г. Бржозовский, А.С. Кононихин, В.Б. Русанов, В.Ю. Куканов, О.В. Попова, М.Г. Тюжин, Е.Н. Николаев, И.М. Ларина, О.И. ОрловCopyright ©; 2022, Д.Н. Каширина, Л.Х. Пастушкова, А.Г. Бржозовский, А.С. Кононихин, В.Б. Русанов, В.Ю. Куканов, О.В. Попова, М.Г. Тюжин, Е.Н. Николаев, И.М. Ларина, О.И. Орлов2022Д.Н. Каширина, Л.Х. Пастушкова, А.Г. Бржозовский, А.С. Кононихин, В.Б. Русанов, В.Ю. Куканов, О.В. Попова, М.Г. Тюжин, Е.Н. Николаев, И.М. Ларина, О.И. ОрловД.Н. Каширина, Л.Х. Пастушкова, А.Г. Бржозовский, А.С. Кононихин, В.Б. Русанов, В.Ю. Куканов, О.В. Попова, М.Г. Тюжин, Е.Н. Николаев, И.М. Ларина, О.И. Орловhttps://transsyst.ru/0131-1646/article/view/663994

Hypomagnetic conditions will be an integral part of the complex of factors affecting cosmonauts in long-term interplanetary missions outside the Earth’s magnetic field. Adaptation of the human body under these conditions will affect the regulatory processes in various physiological systems, the molecular pathways of which, with the participation of proteins, have not yet been studied. In order to fill this gap, dry blood spots collected on a special paper from healthy volunteers were studied by proteomic methods in two sessions of a model experiment: with hypomagnetic conditions and in a “placebo” session. The experiment was carried out by double-blind control, with the participation of the same volunteers in both sessions. 1219 different proteins were semiquantitatively determined in the samples. In the hypomagnetic conditions series, changes in three proteins: tropomyosin alpha-3 chain (TPM3), abhydrolase domain-containing protein 14B (ABHD14B), and acetylcholinesterase-associated protein (CUTA), relative to individual values before the experiment series were detected. However, comparison of the data obtained in the “placebo” session smoothed out the effect of hypomagnetic conditions on the changes in the aforementioned proteins. The results obtained, in our opinion, may either mean the absence of the influence of hypomagnetic conditions with a short exposure and the absence of a cumulative effect, or they are unreliable due to the insufficient number of subjects in the sample.

Гипомагнитные условия (ГМУ) будут являться неотъемлемой частью комплекса факторов, воздействующих на космонавтов в длительных межпланетных миссиях, за пределами магнитного поля Земли. Адаптация организма человека в этих условиях будет затрагивать регуляторные процессы в различных физиологических системах, молекулярные пути которых, с участием белков, до сих пор, не изучены. С целью восполнения этого пробела, протеомными методами исследованы сухие пятна крови, собранные на специальный ватман, здоровых добровольцев в двух сессиях модельного эксперимента: с гипомагнитными условиями и в сессии “плацебо”. Эксперимент проведен методом двойного слепого контроля, с участием одних и тех же добровольцев в обеих сессиях. В образцах полуколичественно определено 1219 различных белков. В серии с ГМУ выявлены изменения трех белков: цепи тропомиозина альфа-3 (TPM3), белка 14В, содержащего домен абгидролазы (ABHD14B) и белка, ассоциированного с ацетилхолинэстеразой (CUTA), относительно индивидуальных значений перед серией эксперимента. Однако сравнение данных, полученных в сессии “плацебо”, сгладило эффект влияния ГМУ на изменения вышеупомянутых белков. Полученные результаты, могут означать либо отсутствие влияния ГМУ при непродолжительном воздействии и отсутствие накопительного эффекта, либо являются недостоверными из-за недостаточной численности выборки испытуемых.

hypomagnetic conditionshealthy volunteersproteomicschromato-mass spectrometrydry blood spots.гипомагнитные условияздоровые добровольцыпротеомикахромато-масс-спектрометриясухие пятна крови.Zhadin M.N. Review of russian literature on biological action of DC and low-frequency AC magnetic fields // Bioelectromagnetics. 2001. V. 22. № 1. P. 27.Xue X., Ali Y.F., Luo W. et al. Biological Effects of Space Hypomagnetic Environment on Circadian Rhythm // Front. Physiol. 2021. V. 12. P. 643943.Binhi V.N. Theoretical concepts in magnetobiology // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 1. P. 43.Wang X., Jing C., Selby C.P. et al. Comparative properties and functions of type 2 and type 4 pigeon cryptochromes // Cell. Mol. Life Sci. 2018. V. 75. № 24. P. 4629.Binhi V.N., Prato F.S. Biological effects of the hypomagnetic field: An analytical review of experiments and theories // PLoS One. 2017. V. 12. № 6. P. e0179340.Breus T.K., Binhi V.N., Petrukovich A.A. Magnetic factor of the solar terrestrial relations and its impact on the human body: physical problems and prospects for research // Physics–Uspekhi. 2016. V. 59. № 5. P. 502.Zhang B., Tian L. Reactive Oxygen Species: Potential Regulatory Molecules in Response to Hypomagnetic Field Exposure // Bioelectromagnetics. 2020. V. 41. № 8. P. 573.Цетлин В.В., Зотин А.А., Мойса С.С. Влияние изменения магнитного поля на развитие роговой катушки Planorbarius corneus (Gastropoda, Planorbidae) // Авиакосм. и экол. мед. 2014. Т. 48. № 3. С. 36. Tsetlin V.V., Zotin A.A., Moisa S.S. [Effect of altered magnetic field on the development of great ramshorn Planorbarius corneus (gastropoda, planorbidae)] // Aviakosm. Ekolog. Med. 2014. V. 48. № 3. Р. 36.Baek S., Choi H., Park H. et al. Effects of a hypomagnetic field on DNA methylation during the differentiation of embryonic stem cells // Sci. Rep. 2019. V. 9. № 1. P. 1333.Sarimov R.M., Binhi V.N., Milyaev V.A. The influence of geomagnetic field compensation on human cognitive processes // Biophysics. 2008. V. 53. № 5. P. 433.Zhang B., Wang L., Zhan A. et al. Long-term exposure to a hypomagnetic field attenuates adult hippocampal neurogenesis and cognition // Nat. Commun. 2021. V. 12. № 1. P. 1174.Ciorba D., Morariu V.V. Life in zero magnetic field. III. Activity of aspartate aminotransferase and alanine aminotransferase during in vitro aging of human blood // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 3. P. 313.Ciortea L.I., Morariu V.V., Todoran A., Popescu S. Life in zero magnetic field. III. Effect on zinc and copper in human blod serum during in vitro aging // Electro Magnetobiol. 2001. V. 20. № 2. P. 127.Куликов В.Ю., Козяева Е.А., Тимофеева Ю.С., Емельяненко Т.А. Осмотическая резистентность эритроцитов в ослабленном геомагнитном поле и при действии дигоксина in vitro // Медицина и образование в Сибири. 2010. № 3. С. 10. Kulikov V.Y., Kozyaeva E.A., Timofeeva Y.S., Emeliyanenko T.A. Erythrocytes osmotic resistance in a weakened geomagnetic field and under the action of digoxin in vitro // J. Sib. Med. Sci. 2010. № 3. P. 10.Martino C.F., Perea H., Hopfner U. et al. Effects of weak static magnetic fields on endothelial cells // Bioelectromagnetics. 2010. V. 31. № 4. P. 296.Gurfinkel Y.I., At’kov O.Y., Vasin A.L. et al. Effect of zero magnetic field on cardiovascular system and microcirculation // Life Sci. Space Res. (Amst). 2016. V. 8. P. 1.Каширина Д.Н., Пастушкова Л.Х., Бржозовский А.Г. и др. Исследование белкового профиля плазмы в сопоставлении с биохимическими параметрами крови добровольцев в 21-суточной антиортостатической гипокинезии // Физиология человека. 2020. Т. 46. № 4. С. 88. Kashirina D.N., Pastushkova L.Kh., Brzhozovskiy A.G. et al. Research of the plasma protein profile in comparison with the biochemical parameters of blood of volunteers in a 21-day head down bed rest // Human Physiology. 2020. V. 46. № 4. P. 423.Rajendran A., Vaidya K., Mendoza J. et al. Functional annotation of ABHD14B, an orphan serine hydrolase enzyme // Biochemistry. 2020. V. 59. № 2. P. 183.Fong S.T., Camakaris J., Lee B.T. Molecular genetics of a chromosomal locus involved in copper tolerance in Escherichia coli K-12 // Mol. Microbiol. 1995. V. 15. № 6. P. 1127.Liang D., Nunes-Tavares N., Xie H.Q. et al. Protein C-utA undergoes an unusual transfer into the secretory pathway and affects the folding, oligomerization, and secretion of acetylcholinesterase // J. Biol. Chem. 2009. V. 284. № 8. P. 5195.Zhao Y., Wang Y., Hu J. et al. CutA divalent cation tolerance homolog (Escherichia coli) (CUTA) regulates β-cleavage of β-amyloid precursor protein (APP) through interacting with β-site APP cleaving protein 1 (BACE1) // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. № 14. P. 11141.Xu F., Zhu J., Chen Y. et al. Physical interaction of tropomyosin 3 and STIM1 regulates vascular smooth muscle contractility and contributes to hypertension // Biomed. Pharmacother. 2021. V. 134. P. 111126.Wolfenson H., Meacci G., Liu S. et al. Tropomyosin controls sarcomere-like contractions for rigidity sensing and suppressing growth on soft matrices // Nat. Cell Biol. 2016. V. 18. № 1. P. 33.Kee A.J., Yang L., Lucas C.A. et al. An actin filament population defined by the tropomyosin Tpm3.1 regulates glucose uptake // Traffic. 2016. V. 17. № 1. P. 80.Mo W.C., Zhang Z.J., Wang D.L. et al. Shielding of the geomagnetic field alters actin assembly and inhibits cell motility in human neuroblastoma cells // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 22624.Chesny D.L., Levin G.A., Persons L.E., Durrance S.T. Galactic cosmic ray shielding using spherical field-reversed array of superconducting coils // J. Spacecraft and Rockets. 2020. V. 57. № 6. P. 1222.Zhang Z., Xue Y., Yang J. et al. Biological Effects of Hypomagnetic Field: Ground-Based Data for Space Exploration // Bioelectromagnetics. 2021. V. 42. № 6. P. 516.