Detailed analysis of the cell-inactivation mechanism by accelerated protons and light ions

Published survival data for V79 cells irradiated by monoenergetic protons, helium-3, carbon, and oxygen ions and for CHO cells irradiated by carbon ions have been analyzed using the probabilistic two-stage model of cell inactivation. Three different classes of DNA damages formed by traversing particles have been distinguished, namely severe single-track damages which might lead to cell inactivation directly, less severe damages where cell inactivation is caused by their combinations, and damages of negligible severity that can be repaired easily. Probabilities of single ions to form these damages have been assessed in dependence on their linear energy transfer (LET) values. Damage induction probabilities increase with atomic number and LET. While combined damages play crucial role at lower LET values, single-track damages dominate in high-LET regions. The yields of single-track lethal damages for protons have been compared with the Monte Carlo estimates of complex DNA lesions, indicating that lethal events correlate well with complex DNA double-strand breaks. The decrease in the single-track damage probability for protons of LET above approx. 30 keV/$\mu$m, suggested by limited experimental evidence, is discussed, together with the consequent differences in the mechanisms of biological effects between protons and heavier ions. Applications of the results in hadrontherapy treatment planning are outlined.Comment: submitted to Physics in Medicine and Biolog

The role of active herpesvirus infection in the formation of atopic dermatitis and psoriasis

The results of previous studies suggest the involvement of herpes viruses in the development of atopic dermatitis and psoriasis, but there is no convincing evidence. Aim of the study was to evaluate the role of active herpesvirus infection in exacerbation of atopic dermatitis and psoriasis. Material and methods. The analysis of the incidence of infectious mononucleosis, genital herpes, cytomegalovirus infection, skin and subcutaneous tissue diseases, atopic dermatitis, psoriasis in Russia in 2000–2020 was carried out. 92 blood donors and 97 patients with skin and subcutaneous tissue diseases (44 with atopic dermatitis and 53 with psoriasis) were examined for the presence of immunoglobulins M and G to herpes simplex viruses (HSV1,2), Epstein-Barr (EBV), cytomegalovirus (CMV), human herpes type 6 (HНV6). Results and discussion. A significant strong direct correlation was revealed between the incidence of genital herpes and diseases of the skin and subcutaneous tissue (p = 0.85), atopic dermatitis (p = 0.85); infectious mononucleosis and psoriasis (p = 0.85). The frequency of detection of IgM to HSV1,2, in total, IgG EA and IgM VCA EBV in the group of patients is significantly higher than in donors (p < 0.05). In patients with atopic dermatitis, IgM to HSV1 were detected significantly more often than in individuals with psoriasis, and markers of active EBV infection were significantly less common. The presence of IgM HSV-1 statistically significantly increases the incidence of atopic dermatitis (relative risk (RR) = 2.3, 95 % confidence interval (95 % CI) 1.6–3.3)), IgM VCA and IgG EA EBV – the incidence of psoriasis (RR = 2.3, 95 % CI 1.5–3.3). Conclusions. It has been shown for the first time that active HSV1,2 infection is a trigger factor for the development of atopic dermatitis, EBV infection is psoriasis

Effect of self-consistent electric field on characteristics of graphene p-i-n tunneling transit-time diodes

We develop a device model for p-i-n tunneling transit-time diodes based on single- and multiple graphene layer structures operating at the reverse bias voltages. The model of the graphene tunneling transit-time diode (GTUNNETT) accounts for the features of the interband tunneling generation of electrons and holes and their ballistic transport in the device i-section, as well as the effect of the self-consistent electric field associated with the charges of propagating electrons and holes. Using the developed model, we calculate the dc current-voltage characteristics and the small-signal ac frequency-dependent admittance as functions of the GTUNNETT structural parameters, in particular, the number of graphene layers and the dielectric constant of the surrounding media. It is shown that the admittance real part can be negative in a certain frequency range. As revealed, if the i-section somewhat shorter than one micrometer, this range corresponds to the terahertz frequencies. Due to the effect of the self-consistent electric field, the behavior of the GTUNNETT admittance in the range of its negativity of its real part is rather sensitive to the relation between the number of graphene layers and dielectric constant. The obtained results demonstrate that GTUNNETTs with optimized structure can be used in efficient terahertz oscillators.Comment: 8 pages, 9 figure

Клинико-лабораторные особенности первичной острой и реактивации хронической Эпштейна-Барр вирусной инфекции у детей (систематический обзор и метаанализ)

At the moment, the clinical differences between primary acute and reactivation of chronic infection caused by Epstein-Barr virus (EBV) have not been fully studied.The aim is to identify clinical and laboratory differences between primary acute and reactivation of chronic EBV infection in children aged 0—17 years.Materials and methods. A systematic review and meta-analysis of publications was carried out, which were searched through the bibliographic databases PubMed, Cyberleninka, eLibrary, as well as using the Researchgate scientific network. The total number of keyword search results was 1,830 publications, of which 26 were included in the study according to the results of the selection. 1318 cases of active EB infection were subjected to meta-analysis, including 917 cases of acute primary and 401 cases of reactivation.Results. Distinctive signs of primary acute EBV infection are fever, generalized lymphadenopathy, enlargement of cervical lymph nodes, acute tonsillitis, exanthema, excess of ALT reference values, leukocytosis, the presence of atypical mononuclears. With the reactivation of chronic EBV infection, the clinical manifestations are  less pronounced, but in 24% of cases the disease is accompanied by the development of interstitial pneumonia. Characteristic signs are hypertrophy of the lymphoepithelial pharyngeal ring and thymomegaly, not described in primary acute infection.Conclusion. The revealed clinical and laboratory differences between primary acute and reactivation of chronic EBV infection in children aged 0—17 years can be used for differential diagnosis of these conditions.На настоящий момент клинико-лабораторные особенности первичной острой и реактивации хронической инфекции, вызванной вирусом Эпштейна-Барр (ВЭБ), до конца не изучены.Цель — выявить клинико-лабораторные особенности первичной острой и реактивации хронической ВЭБ-инфекции у детей в возрасте 0—17 лет.Материалы и методы. Проведен систематический обзор и метаанализ научных публикаций, поиск которых осуществлялся по библиографическим базам PubMed, Cyberleninka, eLibrary, а также с использованием научной сети Researchgate. Общее число результатов поиска по ключевым словам составило 1830 публикаций, из которых по результатам отбора в исследование включены 26. Метаанализу подвергнуты 1318 случаев активной ВЭБ-инфекции, в том числе 917 — острой первичной и 401 — реактивации.Результаты. Отличительными признаками первичной острой ВЭБ-инфекции являются лихорадка, генерализованная лимфаденопатия, увеличение шейных лимфоузлов, острый тонзиллит, экзантема, превышение референсных значений АЛТ, лейкоцитоз, наличие атипичных мононуклеаров.При реактивации хронической ВЭБ-инфекции клинические проявления менее выраженные, однако в 24% случаев заболевание сопровождается развитием интерстициальной пневмонии. Характерными признаками являются гипертрофия лимфоэпителиального глоточного кольца и тимомегалия, не описанные при первичной острой инфекции.Заключение. Выявленные клинико-лабораторные различия между первичной острой и реактивацией хронической ВЭБ-инфекции у детей 0—17 лет могут быть использованы для дифференциальной диагностики указанных состояний

История открытия адреналина

Мета статті. Адреналін став символом чогось ризикованого та по-своєму привабливого, але що таке адреналін з погляду нейрофізіолога – мета пропонованої статті. У низці досліджень було показано, що у спортсменів під час тренувальних та змагальних навантажень посилюється активність симпато-адреналової та гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової систем. У цьому випадку спостерігається активація фізичного навантаження механізмів загальної адаптації, що призводить до змін у гормональному спектрі, що забезпечує мобілізацію як енергетичного, так і пластичного резерву організму, а також його відновлення. Одна з груп стресових гормонів виробляється мозковим шаром надниркових залоз і називається катехоламінами. До цієї групи входять гормони адреналін та норадреналін. Обидва гормони синтезуються з амінокислоти тирозину під впливом нервових імпульсів. Головним гормоном цієї групи є адреналін. Ми поставили за мету вивчити історичні етапи, які передували відкриттю гормонів наднирників, застосовуючи порівняльний та історичний методи. Висновки. Вивчення історичних відомостей про відкриття гормонів формує цілісне уявлення і розширяє знання в галузі фізіології і патофізіології ендокринної системи. Цель статьи. Адреналин стал символом чего-то рискованного и по-своему привлекательного, но такое адреналин с точки зрения нейрофизиолога – цель предлагаемой статьи. Мы поставили также своей целью изучить исторические этапы, предшествовавшие открытию гормонов надпочечников, применяя сравнительный и исторический методы. Выводы. Исследование исторических сведений об открытии гормонов сформировывает целостное представление и расширяет знания в области физиологии и патофизиологии эндокринной системы

Reactive Molecular Dynamics study on the first steps of DNA-damage by free hydroxyl radicals

We employ a large scale molecular simulation based on bond-order ReaxFF to simulate the chemical reaction and study the damage to a large fragment of DNA-molecule in the solution by ionizing radiation. We illustrate that the randomly distributed clusters of diatomic OH-radicals that are primary products of megavoltage ionizing radiation in water-based systems are the main source of hydrogen-abstraction as well as formation of carbonyl- and hydroxyl-groups in the sugar-moiety that create holes in the sugar-rings. These holes grow up slowly between DNA-bases and DNA-backbone and the damage collectively propagate to DNA single and double strand break.Comment: 6 pages and 8 figures. movies and simulations are available at: http://qmsimulator.wordpress.com

ANALYSIS OF THE COOLING SYSTEM HEAT STATE OF A SPECIAL PURPOSE ASYNCHRONOUS MOTOR WITH AN ASYMMETRIC MAGNETIC CORE

В работе представлен первоначальный подход к анализу двигателя асинхронного с асимметричным магнитопроводом в современной среде моделирования физических процессов. Демонстрируется анализ водяного охлаждения специального двигателя.The paper presents an initial approach to the analysis of an induction motor with an asymmetric magnetic circuit in a modern environment for modeling physical processes. The analysis of water cooling of a special engine is demonstrated

Роль детей и взрослых как резервуара возбудителей в период сезонного подъема заболеваемости инфекциями верхних дыхательных путей

Infection caused by the Epstein-Barr virus (EBV) is more common in children and is transmitted through contact with saliva. The role of adults in the epidemic process has not been sufficiently studied.The goal is to study the role of children and adults with catarrhal phenomena in the spread of EBV during the seasonal epidemic rise in the incidence of upper respiratory tract infections (URTI).Materials and methods. In the epidemic season of 201 9—2020, 226 people with catarrhal symptoms (140 adults and 86 children) were examined by PCR for the presence of EBV and other URTI pathogens in their nasal and oropharyngeal smears.Results. Significant differences in the frequency of detection of pathogens in children and adults have not been established. In both groups, EBV was detected as a single pathogen and in combination with other pathogens. The presence of a runny nose, sneezing and coughing is unusual for EBV, but occurs when EBV is combined with other URTI pathogens.Discussion. The presence of EBV in the nasopharynx and oropharynx in children and adults plays an important role in the spread of the pathogen. The combination of EBV with other pathogens that cause runny nose, sneezing, and coughing contributes to the formation of a more concentrated infectious aerosol and its spread over long distances.Conclusions. During the seasonal epidemic upsurge, children and adults are equally involved in URTI epidemic process and are sources of EBV infection with a frequency of 3 1.39 and 37.14 per 1 00 examined and an average concentration of the virus in smears of 31 199 and 33 074 copies/ ml, respectively. In children and adults, EBV was detected in combination with other U RTI pathogens with a frequency of 1 6.28 and 1 8.57 per 1 00 subjects, respectively. The presence of EBV in the upper respiratory tract, together with other pathogens, contributes to the active transmission of EBV during the seasonal epidemic rise of upper respiratory tract infections.Инфекция, вызванная вирусом Эпштейна-Барр (ВЭБ), чаще встречается у детей и передается при контакте со слюной. Роль взрослых в эпидемическом процессе изучена недостаточно.Цель — изучить роль детей и взрослых с катаральными явлениями в распространении ВЭБ в период сезонного эпидемического подъема заболеваемости инфекциями верхних дыхательных путей (ИВДП).Материалы и методы. В эпидемический сезон 2019—2020 гг. методом ПЦР на наличие ВЭБ и других возбудителей ИВДП в мазках их носо- и ротоглотки обследовано 226 человек с катаральными явлениями (140 взрослых и 86 детей).Результаты. Достоверные различия в частоте обнаружения возбудителей у детей и взрослых не установлены. В этих группах ВЭБ выявлялся как единственный возбудитель и в сочетании с другими патогенами. Наличие насморка, чихания и кашля для ВЭБ нехарактерно, но имеет место при сочетании ВЭБ с другими возбудителями ИВДП.Обсуждение. Присутствие ВЭБ в носо- и ротоглотке у детей и взрослых играет важную роль в распространении возбудителя. Сочетание ВЭБ с другими возбудителями, вызывающими насморк, чихание, кашель, способствует формированию более концентрированного инфекционного аэрозоля и распространению его на большие расстояния.Выводы. В период сезонного эпидемического подъема дети и взрослые в равной степени вовлекаются в эпидемический процесс ИВДП и являются источниками ВЭБ-инфекции с частотой 31,39 и 37,14 на 100 обследованных и средней концентрацией вируса в мазках 31 199 и 33 074 копий/мл соответственно. У детей и взрослых ВЭБ выявлялся в сочетании с другими возбудителями ИВДП с частотой 16,28 и 1 8,57 на 100 обследованных соответственно. Присутствие ВЭБ в верхних дыхательных путях совместно с другими патогенами способствует активной передаче ВЭБ в период сезонного эпидемического подъема ИВДП