Низкочастотные Магнитные поля и лазерное излучение как фактор, влияющий на процессы жизнедеятельности клеток

В настоящее время изучение механизмов действия магнитных полей на тканевом уровне осуществляется по двум направлениям - реакции клеток в изолированных тканевых культурах и морфофункциональным изменениям в тканях целостного организма. Первый подход позволяет выяснить варианты и механизмы реагирования отдельных клеток и их структур на магнитные поля, а второй дает возможность исследовать не только картину локальных изменений в тканях-мишенях, но и разобраться и интегральных ответах организма в целом. Для дальнейшей разработки и совершенствования методов магнитотерапии (самостоятельной или комбинированной с другими факторами) актуальными являются сведения не только по молекулярным механизмам, но и данные о динамике этих реакций, степени их выраженности, характере вызванных гистофизиологических отклонений, стадийных изменениях не только в процессе воздействия, но и после его отмены на клеточном и тканевом уровнях. По-прежнему сохраняется обостренный интерес к проблеме прямой магниточувствительности клеток и тканей к магнитным полям с различными характеристиками [1].

С другой стороны, в последнее время как индукторы фотопроцессов все большее значение приобретают лазеры. Лазером, или оптическим квантовым генератором, называется прибор, излучающий узконаправленный пучок электромагнитных волн, определенным образом упорядоченных во времени и в пространстве. Особые свойства лазерного излучения широко используются в биологии и медицине, но механизм действия их еще не до конца изучен [2].

Цель - исследовать цитотоксическое действие магнитных полей и лазерного излучения на клетки асцитной карциномы Эрлиха.

Материалы и методы

При изучении цитотоксического действия лазерного излучения и магнитных полей методом МТТ-теста использовали тетразольную 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенилтетразол бромид (МТТ, «Sigma») в дозе 5 мг/мл, которую добавляли по 50 мкл в каждую пробу. Клетки асцитной карциномы Эрлиха инкубировали с МТТ в течение 1,5 часа при температуре 37 °С. В конце инкубационного периода кристаллы формазана растворяли путем добавления 500 мкл 0,1н. НС1-изопро-панола. Оптическую плотность исследуемых проб определяли на спектрофотометре «СФ-26» при длине волны 570 нм, фоновую плотность - при длине волны 640 нм, искомую величину находили по разности двух измерений [3].

Для оценки процесса перекисного окисления липидов определяли содержание малонового диальдегида (МДА) в реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) в суспензии клеток, включающей в себя инкубацию с ТБК исследуемой пробы, экстракцию продуктов реакции бутанолом и спектрофотометрическое измерение их содержания. Оптическую плотность бутанольных экстрактов определяли на спектрофотометре «СФ-26» при длине волны 535 нм против бутанола. Содержание МДА рассчитывали с учетом коэффициента молярной экстинкции [4].

Результаты и их обсуждение

При сочетанном и изолированном действии инфракрасного лазерного излучения и магнитного поля на клетки асцитной карциномы Эрлиха более значительно уровень МДА повышался при изолированном действии инфракрасного лазерного лазерного излучения (рис. 1, 2, 3).

Действие лазерного излучения с длиной волны 890 нм приводило к достоверному снижению показателей МТТ теста, являющегося индикатором Надфн и сохранности функции митохондрий (табл. 1).

Таким образом, изолированное действие инфракрасного лазерного излучения и магнитных полей вызывает увеличение продукции МДА и показателей МТТ-теста (р < 0,05), в то время как изолированное действие магнитных полей и сочетанное действие этих факторов не приводит к достоверному изменению этих показателей.

В последнее время появились данные, что инфракрасное лазерное излучение обладает фотолизирующим действием на нитрозильные комплексы гемопротеинов. Известно, что в клетках асцитной карциномы Эрлиха повышена продукция оксида азота. Фотолизирующее действие инфракрасного лазерного излучения приводит к увеличению в клетке свободного оксида азота и способно восстанавливать активность ряда внутриклеточных ферментов, имеющих в своем составе гем.

Внутриклеточные эффекты оксида азота зависят от его редокс-состояния. Наиболее важными являются редокс-формы NO- и NO+, где валентность азота составляет 2+ и 3+ соответственно. Свободный радикал NO в клетке быстро взаимодействует с молекулярным кислородом, супероксидным анион-радикалом и металлами гемсодержащих и негемовых белков. В результате в клетке образуются нитрозильные комплексы гемового и негемового железа.

Непосредственно с SH-группами белков взаимодействует NO+, который образуется из NO после восстановления или взаимодействия с металлами. В результате в клетке при достаточном количестве тиолов под влиянием NO происходят нитрозилирование и изменение активности металлсодержащих белков, а также белков, имеющих реактивные цистеины.

Таким образом, мы можем предположить, что действие инфракрасного лазерного излучения приводит к

увеличению оксида азота в клетке, который под действием индуцибельной NO-синтетазы может реагировать с супероксидным анионом, образуя другую активную форму кислорода - пероксинитрит. Последний может вступать в реакцию восстановления с глутатионом и углекислым газом. В этом случае образуется нитрозопероксикарбонат, который может вызвать химическую модификацию реактивных остатков тирозина в белках, что сопровождается изменением их активности. Кроме этого, токсичный пероксинитрит может неэнзиматически продуцировать высокореакционноспособные гидроксильные радикалы, включая, таким образом, молекулу оксида азота в образование новых активных форм кислорода.

Известно, что комбинированное действие высоких концентраций оксида азота и монооксида углерода может влиять на митохондриальные цитохромы, ингибируя их и увеличивая продукцию активных форм кислорода.

Известно, что специфическим фотоакцептором инфракрасного излучения является цитохром с-оксидаза митохондрий. Мы можем предположить, что при действии данного вида излучения модифицирует активность данного фермента, что способствует развитию окислительного стресса.

Нами было зафиксировано достоверное снижение показателей МТТ -теста при изолированном действии инфракрасного лазерного излучения. Известно, что МТТ-тест показывает сохранность функции митохондрий и соотношение окисленной и восстановленной форм никотинамиддинуклеотида. Снижение показателей МТТ-теста свидетельствует о преобладании окисленной формы НАД. Это позволяет нам предположить, что действие лазерного излучения с данными параметрами приводит к митохондриальной дисфункции, что в дальнейшем может привести к клеточной гибели путем некроза или апоптоза.

Влияние изолированного и сочетанного действия лазерного излучения и комбинированных слабых постоянного и низкочастотного переменного магнитных полей на показатели МТТ-теста

Вид воздействия 11, усл. ед.

Контроль 0,2116 ±0,0003

Лазер (к = 890 нм) 0,1525 ±0,0004

Магнитные поля 0,2226 + 0,0003

Магнитные поля и лазер (к = 890 нм) 0,1981 ± 0,0001

Рисунок 1. Уровень ПОЛ во взвеси клеток асцитной карциномы Эрлиха при изолированном и сочетанном воздействии инфракрасного лазерного излучения с длиной волны 890 нм и комбинированных слабых постоянного и переменного магнитных полей (экспозиция 15 минут).

ятпь/л

Контроль Магнитные кия Лазер Мапптше пол» +

лазер

Рисунок 2. Уровень ПОЛ во взвеси клеток асцитной карциномы Эрлиха при изолированном и сочетанном воздействии инфракрасного лазерного излучения с длиной волны 890 нм и комбинированных слабых постоянного и переменного магнитных полей (экспозиция 30 минут).

мши ь/л

1,95 1,0 1.8'

І.Я 175 1.'

1,65 1.6

Контроль Магшгпшеїгаля Лазер Магнитные пата +

лазер

Рисунок 3. Уровень ПОЛ во взвеси клеток асцитной карциномы Эрлиха при изолированном и сочетанном воздействии инфракрасного лазерного излучения с длиной волны 890 нм и комбинированных слабых постоянного и переменного магнитных полей (экспозиция 60 минут).