Роль патогенних мікроорганізмів у накопиченні біогенних магнітних наночастинок у тканинах легень
DOI:
https://doi.org/10.18372/2306-1472.73.12189Ключові слова:
біогенні магнітні наночастинки, біомінералізація, електронний парамагнітний резонанс, патогенні мікроорганізми, тканини легеньАнотація
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.
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
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
