danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2024-68-5-381-389dan-1213Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYИзменение содержания дофамина, серотонина, их предшественников и производных в префронтальной коре головного мозга молодых крыс-самцов при хроническом воздействии низкоинтенсивного электромагнитного поляChanges in the content of dopamine, serotonin, their precurrents and derivatives in the prefrontal cortex of the brain of young male rats under chronic exposure to low-intense electromagnetic fieldhttps://orcid.org/0000-0002-4854-1717ЧуешоваН. В.ChueshovaN. V.

Чуешова Наталья Владимировна – канд. биол. наук, заведующий лабораторией.

ул. Федюнинского, 4, 246007, Гомель

Natalya V. Chueshova – Ph. D. (Biology), Head of the Laboratory, Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus.

4, Fedyninski Str., 246007, Gomel

natalya-chueshova@tut.byhttps://orcid.org/0000-0002-5552-0965ЩемелевВ. М.SchemelevV. M.

Щемелев Владислав Михайлович – мл. науч. сотрудник.

ул. Федюнинского, 4, 246007, Гомель

Vladislav M. Schemelev – Junior Researcher, Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus.

4, Fedyninski Str., 246007, Gomel

shemelev_vlad@mail.ruВисмонтФ. И.VismontF. I.

Висмонт Франтишек Иванович – член-корреспондент, д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой.

пр-т Дзержинского, 83, 220083, Минск

Frantishek I. Vismont – Corresponding Member, D. Sc. (Medicine), Professor, Head of the Department, Belarusian State Medical University.

83, Dzerzhinski Ave., 220083, Minsk

patfiz@bsmu.byhttps://orcid.org/0000-0003-4436-9371ЧешикИ. A.CheshikI. A.

Чешик Игорь Анатольевич – канд. мед. наук, доцент, директор.

ул. Федюнинского, 4, 246007, Гомель

Ihar А. Cheshyk – Ph. D. (Medicine), Associate Professor, Director, Institute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus.

4, Fedyninski Str., 246007, Gomel

irb@irb.basnet.byИнститут радиобиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of BelarusБелорусский государственный медицинский университетBelarusian State Medical University202406112024685381389Copyright © Чуешова Н.В., Щемелев В.М., Висмонт Ф.И., Чешик И.A., 20242024Чуешова Н.В., Щемелев В.М., Висмонт Ф.И., Чешик И.A.Chueshova N.V., Schemelev V.M., Vismont F.I., Cheshik I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1213

Исследовано содержание ряда биогенных аминов, их предшественников и производных в префронтальной коре (ПФК) головного мозга крыс-самцов линии Wistar, подвергнутых хроническому воздействию низкоинтенсивного электромагнитного поля устройства Wi-Fi (2,45 ГГц, ППЭmax – 5,83 мкВт/см2, ППЭχ ̅ – 0,46 ± 0,37 мкВт/см2, 24 ч/день, 7 дней в неделю) в период их раннего постнатального развития. Установлены изменения содержания дофамина, серотонина, их предшественников и метаболитов в ПФК головного мозга, что определяет развитие нейромедиаторных расстройств в центральной нервной системе, а в последствии – возникновение нарушений поведения, ухудшение социальной адаптации и когнитивных способностей. Выявленные изменения в дофаминергической системе ПФК головного мозга у крыс на ранних стадиях их постнатального развития свидетельствуют о необходимости дальнейшей гигиенической оценки безопасности длительного воздействия электромагнитного излучения на организм, особенно на головной мозг. Дальнейшие исследования в этом направлении позволят определить нейромедиаторные механизмы, лежащие в основе неблагоприятного воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей на центральную нервную систему, провести оценку их опасности и коррекцию существующих предельно допустимых уровней электромагнитного излучения с учетом реакции нейромедиаторных систем структур головного мозга на данный тип воздействия.

The content of a number of biogenic amines, their precursors, and derivatives was studied in the prefrontal cortex (PFC) of the brain of male Wistar rats exposed to chronic exposure to a low-intensity electromagnetic field of a Wi-Fi device (24 hours/day, 2.45 GHz, the power flux density did not exceed 583 μW/cm2, amounting to average – 0.46 ± 0.37 µW/cm2) during their early postnatal development. Changes in the content of dopamine, serotonin, their precursors, and metabolites in the PFC of the brain have been established, which determines the development of neurotransmitter disorders in the central nervous system, and subsequently the occurrence of behavioral disorders, the deterioration of social adaptation and cognitive abilities. The identified changes in the dopaminergic system of the PFC of the brain in rats at the early stages of their postnatal development indicate the need for a further hygienic assessment of the safety of long-term exposure to electromagnetic radiation on the body, especially on the brain. Further research in this direction will make it possible to determine neurotransmitter mechanisms underlying the adverse effects of low-intensity electromagnetic fields on the central nervous system, to assess their danger, and to correct the existing maximum permissible levels of electromagnetic radiation, taking into account the reaction of the neurotransmitter systems of brain structures to this type of impact.

электромагнитное излучениеWi-Fiкрысы Wistarголовной мозгпрефронтальная корадофаминсеротонинelectromagnetic radiationWi-FiWistar ratsbrainprefrontal cortexdopamineserotoninReferencesГригорьев, Ю. Г. Значимость адекватной информации по оценке опасности ЭМП сотовой связи для здоровья населения (первая четверть XXI века) / Ю. Г. Григорьев // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2020. – Т. 60, № 5. – С. 532–540. https://doi.org/10.31857/s0869803120050045Grigoriev Yu. G. Significance of adequate information about the danger of cellular connection for health of population in the XXI century. Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya = Radiation biology. Radioecology, 2020, vol. 60, no. 5, pp. 532–540 (in Russian). https://doi.org/10.31857/s0869803120050045Pall, M. L. Wi-Fi is an important threat to human health / M. L. Pall // Environmental Research. – 2018. – Vol. 164. – Р. 405–416. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.01.035Pall M. L. Wi-Fi is an important threat to human health. Environmental Research, 2018, vol. 164, pp. 405–416. https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.01.035Kesari, K. K. Mutagenic response of 2.45 GHz radiation exposure on rat brain / K. K. Kesari, J. Behari, S. Kumar // Int. J. Radiat Biol. – 2010. – Vol. 86, N 4. – Р. 334–343. https://doi.org/10.3109/09553000903564059Kesari K. K., Behari J., Kumar S. Mutagenic response of 2.45 GHz radiation exposure on rat brain. International Journal of Radiation Biology, 2010, vol. 86, no. 4, pp. 334–343. https://doi.org/10.3109/09553000903564059Hu, C. Effects of radiofrequency electromagnetic radiation on neurotransmitters in the brain / C. Hu, H. Zuo, Y. Li // Front. Public Health. – 2021. – Vol. 9. – Art. 691880. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.691880Hu C., Zuo H., Li Y. Effects of radiofrequency electromagnetic radiation on neurotransmitters in the brain. Frontiers in Public Health, 2021, vol. 9, art. 691880. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.691880Possible effects of radiofrequency electromagnetic field exposure on central nerve system / Ju Hwan Kim [et al.] // Biomol. Ther. – 2019. – Vol. 27, N 3. – P. 265–275. https://doi.org/10.4062/biomolther.2018.152Kim J. H., Lee J. K., Kim H. G., Kim K. B., Kim H. R. Possible effects of radiofrequency electromagnetic field exposure on central nerve system. Biomolecules and Therapeutics, 2019, vol. 27, no. 3, рр. 265–275. https://doi.org/10.4062/bio-molther.2018.152Hossmann, K. A. Effects of electromagnetic radiation of mobile phones on the central nervous system / K. A. Hossmann, D. M. Hermann // Bioelectromagnetics. – 2003. – Vol. 24, N 1. – Р. 49–62. https://doi.org/10.1002/bem.10068Hossmann K. A., Hermann D. M. Effects of electromagnetic radiation of mobile phones on the central nervous system. Bioelectromagnetics, 2003, vol. 24, no. 1, рр. 49–62. https://doi.org/10.1002/bem.10068Adair, E. R. Thermoregulatory responses to RF energy absorption / E. R. Adair, D. R. Black // Bioelectromagnetics. – 2003. – Vol. 24, N S6. – Р. S17–S38. https://doi.org/10.1002/bem.10133Adair E. R., Black D. R. Thermoregulatory responses to RF energy absorption. Bioelectromagnetics, 2003, vol. 24, no. S6, рр. S17–S38. https://doi.org/10.1002/bem.10133Lai, H. Microwave irradiation affects radial-arm maze performance in the rat / H. Lai, A. Horita, A. W. Guy // Bioelectromagnetics. – 1994. – Vol. 15, N 2. – Р. 95–104. https://doi.org/10.1002/bem.2250150202Lai H., Horita A., Guy A. W. Microwave irradiation affects radial-arm maze performance in the rat. Bioelectromagnetics, 1994, vol. 15, no. 2, рр. 95–104. https://doi.org/10.1002/bem.2250150202Systematic review on the health effects of exposure to radiofrequency electromagnetic fields from mobile phone base stations / M. Röösli [et al.] // Bull. World Health Organization. – 2010. – Vol. 88. – Р. 887–896. https://doi.org/10.2471/blt.09.071852Röösli M., Frei P., Mohlera E., Hug K. Systematic review on the health effects of exposure to radiofrequency electromagnetic fields from mobile phone base stations. Bulletin of the World Health Organization, 2010, vol. 88, рр. 887–896. https://doi.org/10.2471/blt.09.071852Ashby, F. G. Differential effects of dopamine-directed treatments on cognition / F. G. Ashby, V. Valentin, S. von Meer // Neuropsychiatric Disease and Treatment. – 2015. – Vol. 2015, N 11. – P. 1859–1875. https://doi.org/10.2147/ndt.s65875Ashby F. G., Valentin V., von Meer S. Differential effects of dopamine-directed treatments on cognition. Neuropsychiatric Disease and Treatment, 2015, vol. 2015, no. 11, pp. 1859–1875. https://doi.org/10.2147/ndt.s65875Ott, T. Dopamine and cognitive control in prefrontal cortex / T. Ott, A. Nieder // Trends in Cognitive Sciences. – 2019. – Vol. 23, N 3. – Р. 213–234. https://doi.org/10.1016/j.tics.2018.12.006Ott T., Nieder A. Dopamine and cognitive control in prefrontal cortex. Trends in Cognitive Sciences, 2019, vol. 23, no. 3, pp. 213–234. https://doi.org/10.1016/j.tics.2018.12.006Крачун, Г. П. К проблеме организации психофизиологических механизмов деятельности эволюционно новых интегральных информационно-сетевых систем мозга: функциональная система префронтальной ассоциативной коры и ее роль в процессах социальной адаптации человека / Г. П. Крачун, Ю. И. Щерба // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5. – С. 514.Krachun G. P., Scherba Yu. I. To the problem of psycho-physiological mechanisms of the evolutionary new integrated information network systems of the brain: a functional system prefrontal association cortex and it’s role in processes of social adaptation of the person. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education, 2014, no. 5, рр. 514 (in Russian).Structural variations in prefrontal cortex mediate the relationship between early childhood stress and spatial working memory / J. L. Hanson [et al.] // J. Neurosci. – 2012. – Vol. 32, N 23. – Р. 7917–7925. https://doi.org/10.1523/jneurosci.0307-12.2012Hanson J. L., Chung M. K., Avants B. B., Rudolph K. D., Shirtcliff E. A., Gee J. C., Davidson R. J., Pollak S. D. Structural variations in prefrontal cortex mediate the relationship between early childhood stress and spatial working memory. Journal of Neuroscience, 2012, vol. 32, no. 23, рр. 7917–7925. https://doi.org/10.1523/jneurosci.0307-12.2012Jouvet, M. The role of monoamines and acetylcholine-containing neurons in the regulation of the sleep-waking cycle / M. Jouvet // Neurophysiology and Neurochemistry of Sleep and Wakefulness. – Berlin, Heidelberg, 2010. – Р. 166–307. https://doi.org/10.1007/3-540-05462-6_2Jouvet M. The role of monoamines and acetylcholine-containing neurons in the regulation of the sleep-waking cycle. Neurophysiology and Neurochemistry of Sleep and Wakefulness. Berlin, Heidelberg, 2010, рр. 166–307. https://doi.org/10.1007/3-540-05462-6_2Дорошенко, Е. М. Биогенные моноамины, их предшественники и метаболиты в мозге крыс при экспериментальной недостаточности кровообращения / Е. М. Дорошенко, В. В. Лелевич // Нейрохимия. – 2020. – Т. 37, № 3. – С. 240–248. https://doi.org/10.31857/s1027813320030036Doroshenko E. M., Lelevich V. V. Biogenic monoamines, their precursors, and metabolites in the brain of rats with experimental circulatory failure. Nejrohimiya = Neurochemistry, 2020, vol. 37, no. 3, рр. 240–248 (in Russian). https://doi.org/10.31857/s1027813320030036Meiser, J. Complexity of dopamine metabolism / J. Meiser, D. Weindl, K. Hiller // Cell Communication and Signaling. – 2013. – Vol. 11. – Art. 34. https://doi.org/10.1186/1478-811x-11-34Meiser J., Weindl D., Hiller K. Complexity of dopamine metabolism. Cell Communication and Signaling, 2013, vol. 11, art. 34. https://doi.org/10.1186/1478-811x-11-34Goto, Y. Functional and dysfunctional synaptic plasticity in prefrontal cortex: roles in psychiatric disorders / Y. Goto, C. R. Yang, S. Otani // Biological Psychiatry. – 2010. – Vol. 67, N 3. – Р. 199–207. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2009.08.026Goto Y., Yang C. R., Otani S. Functional and dysfunctional synaptic plasticity in prefrontal cortex: roles in psychiatric disorders. Biological Psychiatry, 2010, vol. 67, no. 3, pp. 199–207. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2009.08.026Carlén, M. What constitutes the prefrontal cortex? / M. Carlén // Science. – 2017. – Vol. 358, N 6362. – Р. 478–482. https://doi.org/10.1126/science.aan8868Carlén M. What constitutes the prefrontal cortex? Science, 2017, vol. 358, no. 6362, pp. 478–482. https://doi.org/10.1126/science.aan8868The dual role of dopamine in the modulation of information processing in the prefrontal cortex underlying social behavior / H. Sotoyama [et al.] // FASEB Journal. – 2022. – Vol. 36. – Art. 22160. https://doi.org/10.1096/fj.202101637rSotoyama H., Inaba H., Iwakura Y., Namba H., Takei N., Sasaoka T., Nawa H. The dual role of dopamine in the modulation of information processing in the prefrontal cortex underlying social behavior. FASEB Journal, 2022, vol. 36, art. 22160. https://doi.org/10.1096/fj.202101637rPuig, M. V. Serotonin and prefrontal cortex function: neurons, networks, and circuits / M. V. Puig, A. T. Gulledge // Molecular Neurobiology. – 2011. – Vol. 44. – Р. 449–464. https://doi.org/10.1007/s12035-011-8214-0Puig M. V., Gulledge A. T. Serotonin and prefrontal cortex function: neurons, networks, and circuits. Molecular Neurobiology, 2011, vol. 44, pp. 449–464. https://doi.org/10.1007/s12035-011-8214-0

The authors declare that there are no conflicts of interest present.