Роль патогенних мікроорганізмів у накопиченні біогенних магнітних наночастинок у тканинах легень

Svitlana Gorobets, Oksana Gorobets, Oleksandr Medviediev, Liubov Kuzminykh

Анотація


Мета: У цій роботі досліджується роль патогенних мікроорганізмів у накопиченні біогенних магнітних наночастинок у тканинах легень. Основна мета даного дослідження – довести, що біогенні магнітні наночастинки можуть потрапляти у тканини легень разом з патогенними мікроорганізмами та накопичуватись там при відповідних захворюваннях. Методи дослідження: Попарне та множинне вирівнювання амінокислотних послідовностей, електронний парамагнітний резонанс. Результати: Продуценти біогенних магнітних наночастинок були знайдені серед патогенних мікроорганізмів, що є збудниками захворювань легень. Біогенні магнітні наночастинки можуть потрапляти у тканини легень разом з патогенними мікроорганізмами та накопичуватись там при відповідних захворюваннях. Наявність біогенних магнітних наночастинок у тканинах легень була експериментально доведена в ході аналізу спектра електронного парамагнітного резонансу. Обговорення: Результати даного дослідження можуть бути використані для запобігання та розуміння можливих причин токсичного, алергічного впливу і закупорки судин під час неконтрольованого накопичення магнітних наночастинок в різних органах та тканинах через їх магнітні диполь-дипольні взаємодії з біогенними магнітними наночастинками на клітинних мембранах.


Ключові слова


біогенні магнітні наночастинки; біомінералізація; електронний парамагнітний резонанс; патогенні мікроорганізми; тканини легень

Посилання


Blakemore R.P. (1975) Magnetotactic bacteria. Science, vol. 190, no. 4212 pp. 377-379. doi: 10.1126/science.170679

Torres de Araujo F.F., Pires M.A., Frankel R.B., Bicudo C.E.M. (1986) Magnetite and magnetotaxis in algae. Biophysical Journal, vol. 50, pp. 375-378.

Cranfield C.G., Dawe A., Karloukovski V., Dunin-Borkowski R.E., de Pomerai D., Dobson J. (2004) Biogenic magnetite in the nematode Caenorhabditis elegans. Proceedings of the Royal Society, vol. 271, pp. 436-439. doi: 10.1098/rsbl.2004.0209

Maher B.A. (1998) Magnetite biomineralization in termites. Proceedings of the Royal Society, vol. 265, pp. 733-737. doi: 10.1098/rspb.1998.0354

Suzuki Y., Kopp R.E., Kogure T., Suga A., Takai K., Tsuchida S., Ozaki N., Endo K., Hashimoto J., Kato Y., Mizota C., Hirata T., Chiba H., Nealson K.H., Horikoshi K., Kirschvink J.L. (2006) Sclerite formation in the hydrothermal-vent “scaly-foot” gastropod—possible control of iron sulfide biomineralization by the animal. Earth and Planetary Science Letters, vol. 242, no. 1-2, pp. 39-50. doi: 10.1016/j.epsl.2005.11.029

Irwin W.P., Lohmann K.J. (2005) Disruption of magnetic orientation in hatchling loggerhead sea turtles by pulsed magnetic fields. Journal of Comparative Physiology A, vol. 191, pp. 475-480. doi: 10.1007/s00359-005-0609-9

Falkenberg G., Fleissner G., Schuchardt K., Kuehbacher M., Thalau P., Mouritsen H., Heyers D., Wellenreuther G., Fleissner G. (2010) Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of Birds. PLoS One, vol. 5, no. 2. doi: 10.1371/journal.pone.0009231

Cadiou H, McNaughton P.A. (2010) Avian magnetite-based magnetoreception: a physiologist’s perspective. Journal of The Royal Society Interface, vol. 7, pp. 193-205. doi: 10.1098/rsif.2009.0423.focus

Edelman N.B., Fritz T., Nimpf S., Pichler P., Lauwers M., Hickman R.W., Papadaki-Anastasopoulou A., Ushakova L., Heuser T., Resch G.P., Saunders M., Shaw J.A., Keays D.A. (2015) No evidence for intracellular magnetite in putative vertebrate magnetoreceptors identified by magnetic screening. PNAS, vol. 112, no. 1, pp. 262-267. doi: 10.1073/pnas.1407915112

Ferreira de Oliveira J., Wajnberg E., Esquivel D. M., Weinkauf S., Winklhofer M., Hanzlik M. (2010) Ant antennae: are they sites for magnetoreception? Journal of The Royal Society Interface, vol. 7, pp. 143-152. doi: 10.1098/rsif.2009.0102

Wajnberg E., Acosta-Avalos D., Alves O.C., Ferreira de Oliveira J., Srygley R.B., Esquivel D.M. (2010) Magnetoreception in eusocial insects: an update. Journal of The Royal Society Interface, vol. 7, pp. 207-225. doi: 10.1098/rsif.2009.0526.focus

Hsu C.Y., Ko F.Y., Li C.W., Fann K., Lue J.T. (2007) Magnetoreception System in Honeybees (Apis mellifera). PLoS One, vol. 2, no. 4. doi: 10.1371/journal.pone.0000395

Lohmann K.J., Lohmann C.M., Endres C.S. (2008) The sensory ecology of ocean navigation. Journal of Experimental Biology, vol. 211, pp. 1719-1728. doi: 10.1242/jeb.015792

Brassart J., Kirschvink J.L., Phillips J.B., Borland S.C. (1999) Ferromagnetic material in the eastern red-spotted newt notophthalmus viridescens. Journal of Experimental Biology, vol. 202, pp. 3155-3160.

Kirschvink J.L. (1989) Magnetite biomineralization and geomagnetic sensitivity in higher animals: an update and recommendations for future study. Bioelectromagnetics, vol. 10, no. 3, pp. 239-259.

Diebel C.E., Proksch R., Green C.R., Neilson P., Walker M.M. (2000) Magnetite defines a vertebrate magnetoreceptor. Nature, vol. 406, pp. 299-302. doi: 10.1038/35018561

Eder S.H.K., Cadiou H., Muhamad A., McNaughton P.A., Kirschvink J.L., Winklhofera M. (2012) Magnetic characterization of isolated candidate vertebrate magnetoreceptor cells. PNAS, vol. 109, pp. 12022-12027. doi: 10.1073/pnas.1205653109

Zoeger J., Dunn J.R., Fuller M. (1981) Magnetic material in the head of the common Pacific dolphin. Science, vol. 213, pp. 892-894. doi: 10.1126/science.7256282

Holland R.A., Kirschvink J.L., Doak T.G., Wikelski M. (2008) Bats Use Magnetite to Detect the Earth's Magnetic Field. PLoS One, vol. 3. doi: 10.1371/journal.pone.0001676

Quintana C., Cowley J.M., Marhic C. (2004) Electron nanodiffraction and high-resolution electron microscopy studies of the structure and composition of physiological and pathological ferritin. Journal of Structural Biology, vol. 147, no. 2, pp. 166-178. doi: 10.1016/j.jsb.2004.03.001

Collingwood J.F., Chong R.K., Kasama T., Cervera-Gontard L., Dunin-Borkowski R.E., Perry G., Pósfai M., Siedlak S.L., Simpson E.T., Smith M.A., Dobson J. (2008) Three-dimensional tomographic imaging and characterization of iron compounds within Alzheimer's plaque core material. Journal of Alzheimer's Disease, vol. 14, no. 2, pp. 235-245.

Brem F., Hirt A.M., Winklhofer M., Frei K., Yonekawa Y., Wieser H.G., Dobson J. (2006) Magnetic iron compounds in the human brain: a comparison of tumour and hippocampal tissue. Journal of The Royal Society Interface, vol. 3, pp. 833-841. doi: 10.1098/rsif.2006.0133

Grassi-Schultheiss P.P., Heller F., Dobson J. (1997) Analysis of magnetic material in the human heart, spleen and liver. BioMetals, vol. 10, no. 4, pp. 351-355. doi: 10.1023/A:1018340920329

Baker R.R., Mather J.G., Kennaugh J.H. (1983) Magnetic bones in human sinuses. Nature, vol. 301, pp. 78-80. doi:10.1038/301078a0

Kirschvink J.L. (1981) Ferromagnetic crystals (magnetite?) in human tissue. Journal of Experimental Biology, vol. 92, no. 1, pp. 333-335.

Hautot D., Pankhurst Q.A., Morris C.M., Curtis A., Burn J., Dobson J. (2007) Preliminary observation of elevated levels of nanocrystalline iron oxide in the basal ganglia of neuroferritinopathy patients. Biochimica et Biophysica Acta, vol. 1772, pp. 21-25. doi: 10.1016/j.bbadis.2006.09.011

Alexeeva T.A., Gorobets S.V., Gorobets O.Yu., Demianenko I.V., Lazarenko O.M. (2014) Magnetic force microscopy of atherosclerotic plaque. Medical perspectives, vol. 19, no. 1, pp. 4-10.

Kobayashi A., Yamamoto N., Kirschvink J.L. (1997) Studies of Inorganic Crystals in Biological Tissue: Magnetite in Human Tumor. Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, vol. 44, pp. 294-300.

Moos T., Morgan E.H. (2004) The metabolism of neuronal iron and its pathogenic role in neurological disease: review. Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 1012, pp. 14-26.

Bartzokis G., Tishler T.A. (2000) MRI evaluation of basal ganglia ferritin iron and neurotoxicity in Alzheimer's and Huntingon's disease. Cellular and Molecular Biology, vol. 46, no. 4, pp. 821-833.

Gorobets S.V., Gorobets O.Yu., Chyzh Yu.M., Sivenok D.V. (2013) Magnetic dipole interaction of endogenous magnetic nanoparticles with magnetoliposomes for targeted drug delivery. Biophysics, vol. 58, no. 3, pp. 379-384. doi: 10.1134/S000635091303007X

Gorobets O.Yu., Gorobets S.V., Gorobets Yu.I. (2014) Biogenic Magnetic Nanoparticles: Biomineralization in Prokaryotes and Eukaryotes. In Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Third Edition. CRC Press: New York, pp. 300 – 308.

Kim D.H., Rozhkova E.A., Ulasov I.V., Bader S.D., Rajh T., Lesniak M.S., Novosad V. (2010) Biofunctionalized magnetic-vortex microdiscs for targeted cancer-cell destruction. Nature Materials, vol. 9, pp. 165-171. doi:10.1038/nmat2591

Gorobets S.V., Gorobets O.Yu., Medviediev O., Golub V.O., Kuzminykh L.V. (2017) Biogenic magnetic nanoparticles in lung, heart and liver. Functional Materials, vol. 24, no. 3, pp. 405-408. doi:10.15407/fm24.03.405


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 2306-1472 (Online), ISSN 1813-1166 (Print)

Передплатний індекс 86179

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Ulrich's Periodicals DirectoryIndex CopernicusDOAJSSMРИНЦWorldCatCASEBSCOCrossRefBASEDRIVERНаціональна бібліотека ім. ВернадськогоНауково-технічна бібліотека НАУ