Experimental evaluation of the influence of electromagnetic radiation and acute alcohol intoxication on the indicators of mineral metabolism and antioxidant protection in erythrocytes and blood plasma of rats

The aim of the research was a comparative analysis of the effect of electromagnetic radiation and acute alcohol intoxication on the parameters of mineral metabolism and antioxidant protection in erythrocytes and blood plasma of rats. Materials and methods. The research was performed on 128 white non-linear rats. The study was conducted on five experimental models: acute ethanol poisoning, acute ethanol poisoning against the background of preliminary alcoholization, exposure to electromagnetic radiation for 1, 2 and 3 months. Spectrophotometrically determined the content of iron, copper, transferrin, ceruloplasmin and the activity of gamma-glutamyl transpeptidase in the blood plasma of rats, the content of glutathione in blood erythrocytes. Results and discussion. A unidirectional nature of changes in the indicators of antioxidant protection and mineral metabolism in acute alcohol intoxication and electromagnetic irradiation was established, which consists in a decrease in the content of iron, transferrin, an increase in the content of ceruloplasmin, glutathione, and gamma-glutamyl transpeptidase activity. At the same time, a decrease in the iron content and a change in the parameters of antioxidant protection in the blood plasma are more pronounced in acute ethanol poisoning than in electromagnetic irradiation. Conclusions. Ceruloplasmin, transferrin, glutathione and gamma-glutamyl transpeptidase are targets for the action of electromagnetic radiation and ethanol. Determination of the activity of gamma-glutamyl transpeptidase in blood plasma has a prognostic value for determining the degree of liver damage not only with alcohol intoxication, but also with electromagnetic irradiation of the decimeter range.

iron, copper, transferrin, ceruloplasmin, glutathione, gamma-glutamyltranspeptidase, electromagnetic radiation, acute alcohol intoxication

1. Grigoriev Yu. G. From Electromagnetic Smog to Electromagnetic Chaos. To Evaluating the Hazards of Mobile Communication for Health of the Population. Medical Radiology and Radiation Safety. 2018; 63(3): 28-33. (In Russ.) doi: 10.12737/article_5b168a752d92b1.01176625./@@ Григорьев Ю. Г. От электромагнитного смога до электромагнитного хаоса. К оценке опасности мобильной связи для здоровья населения. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018; 63(3):28-33.

2. Grigoriev O.A., Grigoriev Y. G. Exposure to the risk assessment: EMF cell phones as a possible carcinogen. Bulletin of Medical Internet Conferences. 2012. 6:461-465. (in Russ.)@@ Григорьев О. А., Григорьев Ю.Г ЭМП сотовых телефонов как возможный канцероген - к оценке риска воздействия. Бюллетень медицинских Интернет-конференций. 2012. 6:461-465.

3. Zhavoronkov L.P., Petin V. G. The impact of electromagnetic radiation from cell phones on health. Radiaciya i risk (Byulleten Nacionalnogo radiacionno-epidemiologicheskogo registra). 2016; 25(2): 43-56. (In Russ.)@@ Жаворонков Л. П., Петин В. Г. Влияние электромагнитных излучений сотовых телефонов на здоровье. Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). 2016; 25(2): 43-56.

4. Baan R., Grosse Y., Lauby-Secretan B., et al; WHO International Agency for Research on Cancer Monograph Working Group. Carcinogenicity of radiofrequency electromagnetic fields. Lancet Oncol. 2011 Jul;12(7):624-6. doi: 10.1016/s1470-2045(11)70147-4.

5. Nersesova L.S., Petrosyan M. S., Gazaryants M. G., Mkrtchyan Z. S., Meliksetyan G. O., Pogosyan L. G., Akopian J. I. Effect of Low-Intensity 900 MHz Frequency Electromagnetic Radiation on Rat Liver and Blood Serum Enzyme Activities. Radiation biology Radioecology.2014; 54(5): 522-530. (in Russ.)@@ Нерсесова Л. С., Петросян М. С., Газарянц М. Г., Мкртчян З. С., Меликсетян Г. О., Погосян Л. Г., Акопян Ж. И. Действие низкоинтенсивного электромагнитного излучения с частотой 900 МГц на ферментативные активности печени и сыворотки крови крыс. Радиационная биология. Радиоэкология. 2014; 54(5): 522-530.

6. Sieroń-Stołtny K., Pasek J., Cieślar G., Sieroń A. Influence of electromagnetic fields on prooxidant/antioxidant balance in rat liver. Pol. J. Environ. Stud. 2017; 26(1):279-285.

7. Ivashkin V.T., Mayevskaya M. V., Pavlov C. S., Sivolap Yu. P., Lunkov V. D., Zharkova M. S., Maslennikov R. V. Management of adult patients with alcoholic liver disease: clinical guidelines of the Russian Scientifi c Liver Society.Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2017; 27(6):20-40. (In Russ.) doi: 10.22416/1382-4376-2017-27-6-20-40.@@ Ивашкин В. Т., Маевская М. В., Павлов Ч. С., Сиволап Ю. П., Луньков В. Д., Жаркова М. С., Масленников Р. В. Клинические рекомендации Российского общества по изучению печени по ведению взрослых пациентов с алкогольной болезнью печени. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2017; 27(6):20-40.

8. Ikonnikova K.A., Eroshhenko N. N., Shikh E. V., Drozdov V. N. Clinical and diagnostic value of alcohol biomarkers. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2022; 203(7):211-223. (In Russ.) doi: 10.31146/1682-8658-ecg-203-7-211-223.@@ Иконникова К. А., Ерощенко Н. Н., Ших Е. В., Дроздов В. Н. Клинико-диагностическое значение биомаркеров алкоголя. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022; 203(7):211-223.

9. Livanov G. A., Lodyagin A. N., Lubsanova S. V., Kovalenko A. L., Batotsyrenov B. V., Sergeev O. A., Loladze A. T., Andrianov A. Yu. Metabolic disturbances and ways of their pharmacological correction in acute poisoning with ethanol in patients with chronic alcoholism. Journal of neurology and psychiatry. C. C. Korsakov. 2015; 115(4-2):64-68. (In Russ.)@@ Ливанов Г. А., Лодягин А. Н., Лубсанова С. В. и др. Метаболические нарушения у больных с острыми отравлениями этанолом на фоне хронического алкоголизма и пути их фармакологической коррекции. Журнал неврологии и психиатрии им. C. C. Корсакова. 2015; 115(4-2):64-68.

10. Lazebnik L.B., Golovanova E. V., Tarasova L. V., Krivosheev A. B., Sas E. I., Eremina E. Yu., Trukhan D. I., Hlynova O. V., Tsyganova Yu. V. Adult Alcoholic Liver Disease. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2020; 174(2):4-28. (InRuss.) doi: 10.31146/1682-8658-ecg-174-2-4-28.@@ Лазебник Л. Б., Голованова Е. В., Еремина Е. Ю., Кривошеев А. Б., Сас Е. И., Тарасова Л. В., Трухан Д. И., Хлынова О. В., Цыганова Ю. В. Алкогольная болезнь печени (АБП) у взрослых. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020; 174(2):4-28. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-174-2-4-28.

11. Maev I.V., Abdurakhmanov D. T., Andreev D. N., Dicheva D. T. Alcoholic liver disease: State-of-the-art. Terapevticheskii Arkhiv. 2014; 86(4):108-116. (In Russ.)@@ Маев И. В., Абдурахманов Д. Т., Андреев Д. Н., Дичева Д. Т. Алкогольная болезнь печени: современное состояние проблемы. Терапевтический архив. 2014; 86(4):108-116.

12. Panchenko L. F., Davydov B. V., Terebilina N. N., Baronets V. Yu., Zhuravleva A. S. Oxidative stress in the of alcoholic liver disease. Biomedical chemistry.2013; 59(4):452-458. (In Russ.)@@ Панченко Л. Ф., Давыдов Б. В., Теребилина Н. Н. и др. Окислительный стресс при алкогольной болезни печени. Биомедицинская химия. 2013; 59(4):452-458.

13. Terekhina N.A., Zorin M. G., Terekhin G. A. Effect of sapropeline muds on the parameters of oxidative stress and antioxidative defense in acute carbophos poisoning. Pathological physiology and experimental therapy. 2007; (1): 6-8. (In Russ.)@@ Терехина Н. А., Зорин М. Г., Терехин Г. А. Влияние сапропелевых грязей на показатели окислительного стресса и антиоксидантной защиты при остром отравлении карбофосом. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007; 1: 6-8.

14. Orbidans A. G., Terekhin G. A., Vladimirsky E. V., Terekhina N. A. Experimental rationale for the use of enterosorbents in acute ethanol intoxication. Pathological physiology and experimental therapy. 2009; 4:29-30. (In Russ.)@@ Орбиданс А. Г., Терехин Г. А., Владимирский Е. В., Терехина Н. А. Экспериментальное обоснование использования энтеросорбентов при остром отравлении этанолом. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2009; 4:29-30.

15. Terekhina N. A., Zhidko E. V., Terekhin G. A., Orbidans A. G. Influence of sorbents on indicators of antioxidant protection and free radical oxidation in acute alcohol intoxication. Sibirskoe meditsinskoe obozrenie. 2017; 6:69-76. (In Russ.) doi: 10.20333/2500136-2017-6-69-76.@@ Терехина Н. А., Жидко Е. В., Терехин Г. А., Орбиданс А. Г. Влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты и свободнорадикального окисления при алкогольной интоксикации. Сибирское медицинское обозрение. 2017; 6:69-76. doi: 10.20333/2500136-2017-6-69-76.

16. Selin A. D., Terekhina N. A., Terekhin G. A. Influence of electromagnetic radiation on the permeability of erythrocyte membranes. Krymskiy zhurnal eksperimental’noy i klinicheskoy meditsiny. 2020; 10(4):43-49. (In Russ.)@@ Селин А. Д., Терехина Н. А., Терехин Г. А. Влияние электромагнитного излучения на проницаемость эритроцитарных мембран. Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2020; 10(4):43-49.

17. Beutler E. Red cell metabolism a manual of biochemical methods. Grune&Stration, Orlando.1990: 131-134.

18. Landers J.W., Zak B. Determination of serum copper and iron in a single small sample. Am J Clin Pathol. 1958 Jun;29(6):590-2. doi: 10.1093/ajcp/29.6_ts.590.

19. Dati F., Schumann G., Thomas L., Aguzzi F., Baudner S., Bienvenu J., Blaabjerg O., Blirup-Jensen S., Carlström A., Petersen P. H., Johnson A. M., Milford-Ward A., Ritchie R. F., Svendsen P. J., Whicher J. Consensus of a group of professional societies and diagnostic companies on guidelines for interim reference ranges for 14 proteins in serum based on the standardization against the IFCC/BCR/CAP Reference Material (CRM 470).International Federation of Clinical Chemistry.Community Bureau of Reference of the Commission of the European Communities. College of American Pathologists. Eur J Clin Chem Clin Biochem. 1996 Jun;34(6):517-20. PMID: 8831057.

20. Ohshita K., Wada H., Nakagawa G. Synthesis of bidentatepyridylazo and thiazolylazo reagents and the spectrophotometric determination of copper in a flow-injection system. Analytica Chimica Acta. 1985; 176:41-50. doi: 10.1016/S0003-2670(00)81632-3.

21. Kamyshnikov V. S. Clinical and biochemical laboratory diagnostics. Moscow. MED. press-inform, 2009, 896 p. (In Russ.)@@ Камышников В. С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: Справочник. М.: МЕД.пресс-информ; 2009. 896 с.

22. Kulhanek V., Dimov D. M.Comparison of four methods for the estimation of gamma-glutamyltranspeptidase activity in biological fluids. Clin Chim Acta. 1967 May;16(2):271-7. doi: 10.1016/0009-8981(67)90192-1.

23. Terekhina N. A., Zarivchatsky M. F., Vladimirov A. A., Khlebnikov V. V. Antioxidant protection in acute and chronic cholecystitis. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2008; (4):41-43. (In Russ.)@@ Терехина Н. А., Заривчацкий М. Ф., Владимиров А. А., Хлебников В. В. Показатели антиоксидантной защиты при остром и хроническом холецистите. Клиническая лабораторная диагностика. 2008; 4:41-43.

24. Terekhina N.A., Terekhin G. A., Zhidko E. V., Goryacheva O. G. Oxidative modification of proteins, permeability of erythrocyte membranes and activity gamma-glutamiltranspeptidase in various intoxications. Medical science and education of Ural.2019; 100(4):78-82. (In Russ.)@@ Терехина Н. А., Терехин Г. А., Жидко Е. В., Горячева О. Г. Окислительная модификация белков, проницаемость эритроцитарных мембран и активность гамма-глутамилтранспептидазы при различных интоксикациях. Медицинская наука и образование Урала. 2019; 100(4):78-82.

25. El-Maleky N.F., Ebrahim R. H. Effects of exposure to electromagnetic field from mobile phone on serum hepcidin and iron status in male albino rats. Electromagn Biol Med. 2019;38(1):66-73. doi: 10.1080/15368378.2018.1531423.

26. Porter J. B. Monitoring and treatment of iron overload: state of the art and new approaches. Semin Hematol. 2005 Apr;42(2 Suppl 1): S14-8. doi: 10.1053/j.seminhematol.2005.01.004.

27. Terekhina N. A., Zhidko E. V., Terekhin G. A., Orbidans A. G. Predictive value of determining the copper content in diseases of the hepatobiliary tract. Clinical laboratory diagnostics. 2015; 9:63. (In Russ.)@@ Терехина Н. А., Жидко Е. В., Терехин Г. А., Орбиданс А. Г. Прогностическое значение определения содержания меди при заболеваниях гепатобилиарного тракта. Клиническая лабораторная диагностика. 2015; 9:63.

28. Zitta D.V., Terekhina N. A., Subbotin V. M. Prognostic value of plasma iron and copper levels in patients with colorectal cancer. Medicinskij alfavit. 2018;1 (5):32-34. (In Russ.@@ Зитта Д. В., Терехина Н. А., Субботин В. М. Прогностическое значение определения содержания железа и меди в плазме крови больных колоректальным раком. Медицинский алфавит. 2018; 342(5):32-34.

29. Glushkov S.I., Kutsenko S. A. Glutathione system as a natural cytoprotective system in the context of acute intoxication. Medical-biological problems of radioprotective and chemical protection. 2004:67-68. (In Russ.)@@ Глушков С. И., Куценко С. А. Система глутатиона как естественная цитопротекторная система в условиях острых интоксикаций. Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты. 2004; 67-68.