НЕКОТОРЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Д.Я.Алейник, М.И.Заславская, А.В.Корнаухов, Г.Полякова, И.Н.Чарыкова

Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии МЗ РФ

Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 1999, Том 127, №5, с 516-518.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ   2

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.. 2

ЛИТЕРАТУРА.. 3

С помощью морфологического, морфометрического и иммунопероксидазного методов покатано, что КВЧ-электромагнитное излучение со спектром типа "белый шум" и плотностью потока мощности порядка излучаемой объектом стимулирует пролиферации фибробластов человека in vitro. Эффект КВЧ-излучения реализуется через интенсификацию синтеза ДНК. Излучение тех же параметров усиливает адгезивную способность нейтрофилов крови человека. Ключевые слова: пролиферация, фибробласты, адгезия, КВЧ-излучение.

 

Миллиметровые волны (λ=1-10 мм), соответствующие КВЧ-диапазону, освоены сравнительно недавно, но уже достаточно широко используют­ся в медицине при лечении ряда патологических состояний [1,3]. Исследуются биофизические и биохимические процессы, происходящие в клет­ках под воздействием КВЧ-излучения [4], одна­ко КВЧ-биоэффекты на тканевом, клеточном и субклеточном уровнях изучены недостаточно.

В настоящей работе проведено изучение ди­намики пролиферативной активности фибробла­стов человека in vitro и изменения функциональ­ной активности рецепторного аппарата нейтро­филов человека под воздействием КВЧ-излуче­ния с шумовым спектром средней мощностью 5х10-'" Вт/см2Гц.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали 6 штаммов культур дермальных фибробластов человека, полученных из биоптатов кожи здоровых людей [б]. Воздействию подвергали культуры на этапе 3-4-го субкульти­вирования через 24 ч после пассажа. Для опы­тов использовали культуры с плотностью посева 20х104см2 пластиковой чашки ("Costar"). Куль­тивирование на всех этапах проводили в среде Игла (Институт полиомиелита и вирусных энце­фалитов РАМН, Москва) с добавлением 2% глутамина, антибиотиков и 10% эмбриональной те­лячьей сыворотки ("Биолот", Санкт-Петербург) при 37"С и 5% СО2. Культуры подвергали однократному воздействию КВЧ-излучения с шумовым спектром средней мощностью 5х10-18 Вт/см2Гц, достаточно равномерно распределенных в диапазоне частот 53-78 ГГц. В качестве источника излучения использовали аппарат "Амфит 0,2-10 01" (Научно-исследовательский физико-технический институт, Нижний Новгород). Эксперименты проводили в сухом помещении при 18-20°С. Во всех опытах рассматривали сроки воздействия 10, 20 и 30 мин. Контролем служили культуры клеток, не подвергавшиеся воздействию.

В каждом опыте осуществляли морфологический контроль за состоянием культур непосредственно перед облучением и через 1 сут. после него. Для оценки пролиферации в эти срост подсчитывали клетки на единицу площади (поле зрения инвертированного микроскопа при увеличении 250), после чего в ростовую среду вводи ли аналог тимидина — 5-бром-2-дизоксиуридин (БДУ) и инкубировали в течение 3 ч. Для определения числа клеток, вступивших в процесс деления, использовали иммунопероксидазный метод [2]. Затем определяли индекс меченых клеток.

Для изучения изменения выраженности адгезии полиморфно-ядерных лимфоцитов (ПЯЛ) использовали чистую фракцию нейтрофилов крови здоровых доноров (n=11), выделенную на градиенте плотности фиколл-верографин. В качеств субстрата адгезии нейтрофилов использовали гранулярные сорбенты на декстрановой основе: сефадекс G-25 Fine ("Pharmacia"), опсонизированный С3Ь-фактором системы комплемента, и цитадекс Cyt-3 ("Pharmacia"), покрытый денатурированным коллагеном 1-го типа. Сефадекс опсонизировали при инкубации в течение 30 мин при 37°С с пулом сывороток от 10 доноров. Нековалентно-связанные компоненты удаляли путем обработки гранул 2 М раствором NaCI при 100˚ С в течение 15 мин [7].

Гранулы сорбентов взвешивали в растворе Ленкca без фенолового красного в концентрации 2•104/мл и смешивали в равных объемах по 0.2 мл с взвесью нейтрофилов (в концентрации 2•106), предварительно подвергавшихся воздействию КВЧ-излучения в течение 20 мин. В контроле использовали интактные нейтрофилы. Способность нейтрофилов к адгезии оценивали по проценту позитивных гранул сорбентов (3 и более прикрепивших клеток) после двукратной отмывки от несвязавшихся ПЯЛ [5].

Для статистической обработки данных использовали методики, принятые для малых выборок.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Непосредственно перед воздействием клеточные культуры состояли из клеток преимущественно веретеновидной, реже — звездчатой формы с выраженными отростками. Ядра клеток хорошо контурировались, были видны 1-2 мелких ядрышка. Цитоплазма клеток компактная, однородная, без явлений вакуолизации. Количество клеток, включивших БДУ, в этих культурах составляло в среднем 5.33%. Через 1 сут. после воздействия морфологичес­кая картина в опытных группах с экспозицией 10 мин и контрольных практически совпадала и не отличалась от исходной. В группах с экспо­зицией 20 и 30 мин произошли отчетливые из­менения морфологической картины. Визуально увеличилось число делящихся клеток, размеры ядра и ядрышек клеток, число ядрышек (до 3-4). Плотность клеток на единицу площади и число клеток, включивших БДУ, достоверно возросли. Таким образом, полученные данные демонст­рируют зависимость КВЧ-воздействия от экспо­зиции. Результаты экспериментов, проведенных на штаммах дермальных фибробластов человека от 6 различных доноров, отчетливо совпадают (табл. 1 и 2).

Адгезивные свойства ПЯЛ исследовали пос­ле 20-минутного воздействия на них КВЧ-излу­чения разной мощности (1 и 10 мкВт). При мощ­ности излучения 1 мкВт существенных измене­ний не выявлено, а увеличение мощности излу­чения до 10 мкВт усиливало адгезивные свойства ПЯЛ. При этом СЗЬ-зависимая адгезия клеток у здоровых доноров под влиянием КВЧ-воздействия мощностью 1 и 10 мкВт менялась незначи­тельно (68.3 и 72.8% соответственно) по сравне­нию с контролем (69%). Изменение адгезивных реакций к цитодексу после КВЧ-процедур мощ­ностью 1 и 10 мкВт было более отчетливым (52.1 и 70.8% соответственно) по сравнению с конт­ролем (51.9%).

 

Следовательно, прослеживалась тенденция к повышению адгезивной способности нейтрофи­лов крови под действием КВЧ-излучения миллиметрового диапазона в системах со специфичес­кими сорбентами (СЗЬ-сефадекс, цитодекс Cyt-3), что указывало на усиление экспрессии клеточ­ных рецепторов к СЗЬ-компоненту системы ком­племента и коллагену 1 -го типа. Отсутствие су­щественных различий в адгезнвных реакциях нейтрофилов здоровых доноров на СЗЬ-сефадексе под действием КВЧ-излучения связано, вероят­но, с достижением порога насыщения на мемб­ране для данной группы рецепторов.

Таким образом, КВЧ-излучение со спектром типа "белый шум" и плотностью потока мощно­сти порядка излучаемой объектом вызывает дос­товерную стимуляцию пролиферации дсрмальных фибробластов и изменение адгезивных свойств рецепторного аппарата нейтрофилов человека in vitro. Отсутствие изменений адгезивных реакций ПЯЛ при воздействии КВЧ-излучения мощнос­тью 1 мкВт, вероятно, связано с тем, что такое воздействие ниже порога чувствительности кле­ток. Влияние КВЧ-излучения на процессы про­лиферации отчетливо зависит от дозы воздей­ствия. Рассматриваемые в экспериментах клеточные системы играют существенную роль в воспалении и регенерации. Изучение происходящих в них изменений при воздействии излучения, сопоставимого по мощности с излучением клетки, представляет несомненный интерес и стаж предметом дальнейших исследований.

ЛИТЕРАТУРА

1. Балмасова И.П., Дровянникова Л./Т., Орлов Е.В., Честик О.В. II Вестн. новых мед. технол. - 1996. Т. 3. - С. 45-46.

2. Моренков О.С., Манцигин Ю.А. // Цитология. 1990. - Т. 32. - № 12. - С. 1225-1229.

3. Неганов В.А., Зарицкая Л.В., Малькова Л.В./ / Вест. новых мед. технол. - 1995. - Т. 2. - № 1-2. - С. 31-3:

4. Сериков А.А. // Изв. высш. учеб. заведении. Радиг физика. - 1994. - Т. 37. - № 1. - С. 93-102.

5. Чеботарь И.В. // Моделирование и клиническая характеристика фагоцитарных реакций. - Горький 1989. -С. 155-163.

6. Ham R.G. // Methods Cell Biol. - 1979.- Vol. 21A. P. 255-276.

7. Weissman I.I., Cooper M.D. // Sci. Am. - 1993. Vol. 69. - N 3. - P. 33-39.