В.Н.Крылов, А.В.Дерюгина, Н.Б.Капустина, Г.А.Максимов
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского (ННГУ)
Миллиметровые волны в биологии и медицине. 2000г., №2 (18). С.5-7.
В экспериментах на взвеси эритроцитов, помещенной в электрическое поле, показано, что их подвижность (электрофоретическая подвижность эритроцитов) возрастает после 10-минутной предварительной экспозиции под раструбом аппарата КВЧ-терапии шумовым излучением низкой интенсивности АМФИТ-0,2/10-01, но не изменяется после обработки эритроцитов глютаровым альдегидом. Обсуждаются механизмы терапевтических эффектов КВЧ-воздействия на организм через периферическую кровь.
При анализе механизмов КВЧ-воздействия на организм одним из важнейших приемов является изучение этого воздействия на отдельные системы и органы, что позволяет выявить непосредственно участие изучаемых систем в реализации эффекта КВЧ-воздействия на целостный организм. Особенно важно это для доказательства восприятия биологическим объектом КВЧ-воздействия низкой интенсивности (до10 мкВт/см2).
В связи с указанным целью исследования явилось изучение КВЧ-воздействия на динамику электрофоретической подвижности эритроцитов (ЭФПЭ).
В последнее время анализу ЭФПЭ как одному из жизненно важных параметров гомеостаза человека уделяется повышенное внимание. Это связано с тем, что регистрация перемещения клеток крови в электрическом поле позволяет оценить не только их электрокинетический потенциал (и, следовательно, морфофункциональное состояние мембран), но и состояние гомеостаза организма в целом. Например, снижение отрицательного заряда и, как , следствие, снижение ЭФПЭ определяет повышение агрегабельности эритроцитов, свидетельствуя о нарушении реологических свойств крови [I], тем самым изменяя не только вязкость и структуру крови, но и инициируя процесс тромбообразования [2]. Установлены некоторые корреляции изменения ЭФПЭ крови у больных при различных видах патологии органов и систем организма [3—5].
Анализ литературных данных свидетельствует об однообразной реакции подвижности эритроцитов — ее снижении при самых разных заболеваниях: у пациентов, страдающих холестатическим гепатитом [4], при инфекционных [3] и опухолевых [6] процессах, у больных хронической и подростковой гипопластической анемией [7], при физических нагрузках и психическом напряжении [5, 8].
Указанную типичную реакцию подтверждают также собственные данные, где было установлено снижение ЭФПЭ у больных дисциркуляторной энцефалопатией и люмбоишиалгией [9], или при отравлении животных экзотоксинами [10]. Это позволяет предположить, что изменение ЭФПЭ является отражением общих закономерностей изменения гомеостаза организма. В связи с указанным анализ изменения ЭФПЭ при непосредственном действии на них КВЧ-излучения может, кроме прямого подтверждения восприятия этого низкоинтенсивного воздействия живой тканью, иметь важное диагностическое значение при КВЧ-терапии и служить теоретическим обоснованием коррекции нарушенного гомеостаза через изменение функционального состояния элементов крови.
Методика исследования
Объектом исследования служила стабилизированная цитратом натрия эритроцитарная масса крови животных (крыс). В первой серии опытов изучали ЭФП неотмытых эритроцитов. Во второй серии использованные в опытах эритроциты трижды отмывали 0,9 %-ным раствором хлористого натрия трехкратным центрифугированием при 1000 об/мин в течение 15 мин. В каждой серии экспериментов эритроцитарную массу подвергали 10-минутному КВЧ-облучению. Использовали аппарат КВЧ-терапии шумовым излучением низкой интенсивности АМФИТ—0,2/10-01, разработанный и серийно изготавливаемый в ННГУ. Диапазон частот аппарата 53...78 ГГц, мощность ЭМИ может быть установлена в диапазоне 0,2... 10 мкВт. Штатное значение мощности 1,0 мкВт, что соответствует спектральной плотности мощности шума (СПМШ) 4 • 10-17 Вт/Гц. Неоднородность СПМШ в диапазоне частот 53...78 ГГц не превышает ± 3 дБ. Кюветы с суспензией эритроцитов помещали под раструб волновода (использовалась рупорная насадка) так, что между концом волновода и поверхностью суспензии крови расстояние составляло примерно 1 мм (площадь облучения 3,5 см ). В части опытов варьировали время после КВЧ-воздействия — 15; 30 мин, 1,5 и 2,5 ч. Контролем служили эритроциты, находящиеся в тех же условиях в течение 10 мин без КВЧ- воздействия. Затем измеряли ЭФПЭ методом микроэлектрофореза в горизонтальной микрокамере (в мкм۰см۰В-1۰с-1 [I], готовя 0,2 %-ную суспензию клеток в 10 мМ mpuc-HCl-6yфере (рН = 7,4).
В третьей серии опытов анализировали изменения ЭФПЭ при КВЧ-воздействии отдельно на буферный раствор, в котором находились эритроциты, а также после фиксации мембраны эритроцита глютаровым альдегидом (0,1 %-ный раствор, 1 ч). Результаты обрабатывали статистически, с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты исследования и обсуждение
Результаты исследования ЭФПЭ показали, что воздействие КВЧ вызывало увеличение ЭФПЭ как в случае с отмытыми, так и неотмытыми эритроцитами по сравнению с контролем. У неотмытых эритроцитов увеличение наблюдалось на 15 %, что составило 1,67+0,11 против 1,45 + 0,07 мкм۰см۰В-1۰с-1 (р < 0,05). Для отмытых эритроцитов увеличение было более существенным и составило 21 % (с 1,17 + 0,08 до 1,42 + 0,1 мкм۰см۰В-1۰с-; р < 0,05). Анализ длительности эффекта выявил его максимум — пик увеличения ЭФПЭ приходился на 1,5 ч после облучения с последующим возвращением к исходному уровню.
Результаты исследования свидетельствуют, что КВЧ-излучение вызывает направленные сдвиги ЭФПЭ, что, вероятно, связанно как с прямым, так и с опосредованным действием его на мембрану эритроцитарной клетки. Менее значимое изменение ЭФПЭ у неотмытых эритроцитов, по-видимому, обусловлено адсорбцией компонентов плазмы на эритроцитарной мембране, которые могут привносить дополнительный положительный заряд.
К настоящему времени известно, что изменение ЭФПЭ в основном связано либо с экранированием отрицательно заряженных поверхностных остатков, либо с перераспределением зарядов по глубине гликокаликса, сопровождающееся изменением вклада отдельных групп в величину электрокинетического потенциала [II]. Воздействие КВЧ на клетку, возможно, приводит к физико-химическим изменениям мембраны, определяющим перераспределение заряженных групп. В пользу этого предположения свидетельствуют данные о сходстве спектров поглощения эритроцитов и их теней, прямо подтверждающих восприятие КВЧ-излучения именно мембранами [12]. Увеличение или перераспределение заряда может быть результатом взаимодействия КВЧ-излучения непосредственно с липопротеиновой структурой мембран, поскольку установлено, что липиды мембран наиболее вероятно играют роль многомодовых резонансных систем [13]- Поэтому в следующей серии опытов мы применили глютаровый альдегид, фиксирующий белки мембраны за счет образования сшивок между МИД-группами белков и значительно ограничивающий структурную лабильность белковых молекул и связанного с ними липопротеинового комплекса [14], следовательно, снижающий возможность взаимодействия мембранных структур с энергией КВЧ. В опытах этой серии было показано, что КВЧ-воздействие не приводило к представленному выше увеличению ЭФПЭ. Существенное ослабление эффекта, продемонстрированное в опытах данной серии, свидетельствует о влиянии КВЧ-излучения главным образом именно на белок-липидную фазу и в меньшей степени — на структуры гликокаликса. Мы полагаем, что на фоне фиксирования белковых молекул глютаровым альдегидом прекращение эффекта обусловлено возникшей ригидностью мембраны и потерей ее способности к восприятию энергии КВЧ. Поэтому можно предположить, что состояние лабильности (подвижности) живой системы является одним из ограничивающих критериев восприятия КВЧ-воздействия этой системой.
Таким образом, воздействие КВЧ на изолированные эритроциты крови животных в указанных выше условиях приводит к изменению их функциональной активности, связанной с изменением электрокинетических свойств клеток. Учитывая, что повышение ЭФПЭ обычно связано с улучшением общей функциональной активности крови (реология, свертология) [1] и, соответственно, организма в целом, можно предположить существенное участие корригированной КВЧ-воздействием периферической крови в формировании общей терапевтической эффективности КВЧ при различных заболеваниях человека. Из вышеприведенного обзора литературы следует, что при различных патологических состояниях ЭФПЭ, как правило, снижена и повышается при лечебных мероприятиях и выздоровлении.
При рассмотрении вопроса о расстояниях от раструба волновода аппарата до объекта воздействия (кровь), необходимо учитывать как поверхностное расположение кожных микрососудов (капилляры, прекапилляры, сфинктеры, анастомозы), так и возможность облучения крови экстракорпорально (при хирургических вмешательствах и др.).
Литература
1.Харамоненко С.С., Ракитянская А.А. Электрофорез клеток крови в норме и патологии. — Минск: Беларусь, 1974.
2. Stoltz J.F., Donner M. Red blood cell agregation: measurment and clinical application. — Jurk.j.of med. Sciences, 1991, v.15, №1, p.26.
3. Гильмутдинов Р. Я. Электрокинетические характеристики клеток крови и их взаимосвязь с другими гематологическими показателями в норме и патологии: Автореф. дис. ... докт. биол. наук. — Казань, 1994.
4. Матюшичев В. Б., Шамратова В. Г., Гуцаева Д.Р. Связь кислотно-щелочного состояния крови с электрофоретической подвижностью эритроцитов при патологии печени. - Цитология, 1995, т.37, №5/6, с.444.
5. Матюшичев В. Б., Шамратова В. Г. Картина электрофоретической подвижности эритроцитов крови при больших физических нагрузках и психическом напряжении. — Физиология человека, 1995, т. 21, №4, с.123.
6. Гонян С.А. Поверхностный заряд клеток при их различных функциональных состояниях: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Ереван, 1993.
7.Козинец Г. И., Зоделава М.М., Бордова Л. В., Кульман Р.А. Электрофорез клеток гемопоэтической ткани. - Тбилиси: Сабчота сакартвело, 1986.
8. Бароненко В.А. Эритроцит - мишень для стресса. — Наука в СССР, 1988, т.30, №1, с. 5.
9. Крылов Н.И., Густов А.В., Дерюгина А. В. Электрофоретическая подвижность эритроцитов и стресс. — Физиология человека, 1998, т.24, №6, с.108-111.
10. Крылов В. Н., Дерюгина А.В. Влияние пчелиного яда и его компонентов на электрофоретическую подвижность эритроцитов. - Укр. биохим. журн., 1998, т.70, №2, с.32-37.
11.Трещинскии А.И., Мицук И.И. Электрокинетические свойства крови. - Анестезиол. и реаниматол., 1981. №4, с. 17- 21
12. Голант М.Б. О проблеме резонансного действия когерентных электромагнитных излучений миллиметрового диапазона волн на живые организмы. — Биофизика, 1989, т. XXXIV, вып. 2, с.339-348.
13. Голант М.Б., Шашлов В.А. Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине - М: ИРЭ АН СССР,1985,с.127-132.
14. Walter H., Krob E.J. Fixation with even small guantities of ghitaraldehydc effects red bloods cell surface properties in a cell. — Bioscience reports, 1989, v.9, p.727-735.