Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата

Конвекция, таким образом, может, по мнению перечисленных авторов, являться первичным механизмом действия ММ волн на процессы жизнедеятельности [28], при этом порог чувствительности биологического объекта к непрерывному ММ излучению низкой интенсивности составляет мощности порядка 1 - 10 мВт/см2. В работе [29] на основании этих взглядов дается гипотетический механизм действия ММ волн слабой интенсивности, основанный на вызывании ими гидродинамической неустойчивости вблизи межфазной поверхности и ускорении диффузных процессов и мембранного транспорта.

В обзоре [30] более подробно в сущности рассматривались те же положения в отношении как КВЧ, так и СВЧ излучения, в том числе их действие на суспензии липосом, гетеротрофные микроорганизмы, грибы, мебраны эритроцитов, некоторые другие биологические объекты и приводится схема действия ММ волн низкой интенсивности, основанная на конвективном переносе веществ в воде.

Как известно, перекисное окисление липидов (ПОЛ) представляет собой цепной свободнорадикальный процесс окисления, в том числе ненасыщенных жирных кислот, входящих в клетках в состав молекул фосфолипидов, играющий ведущую роль при радиационных повреждениях, при интоксикациях и других патологических состояниях организма. В результате окисления фосфолипидов увеличивается проницаемость нативных мембран для ионов и других молекул [31].

Исследование влияния ММ волн на процессы ПОЛ в моделях биологических мембран (суспензия липосом в водном растворе) важно для выяснения первичных механизмов действия КВЧ-излучения на биологические объекты. В работе [32], проведенной на модельных системах, при использовании диапазона длин волн от 4,0 до 7,1 мм было обнаружено, что электромагнитное излучение миллиметрового диапазона длин волн ускоряет процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) в суспензии липосом при нетепловых мощностях излучения (не более 0,5 мВт/см2, при Lambda = 6,5 мм). Эффект КВЧ-облучения проявлялся при всех исследованных способах иниицирования ПОЛ -- добавление железо-аскорбатной смеси (Fe2+ - 2,4 мкМ, аскорбата - 200 мкМ), фотохимическое окисление, УФ-облучение - и величина его достигала 20 %. При плотности мощности меньше 0,2 мВт/см2 ускорения ПОЛ выявить не удалось. Объяснение эффекта ускорения ПОЛ общим нагревом препаратов, по-видимому, исключено. Так как скорость ПОЛ в мембранных системах сильно зависит от их структурного состояния [31], можно предположить, что обнаруженный этими авторами эффект связан с какими-то структурными изменениями мембран липосом или окружающей их воды при поглощении КВЧ-излучения.

В другой своей работе [33] авторы склонны объяснять эффекты ММ облучения при интенсивности 2 - 3 мВт/см2 ускорением процессов переноса протонов в воде на акцептор, что, повидимому, связано с высоким поглощением ММ излучения молекулами воды.

Существует в то же время ряд работ, рассматривающих иные свойства КВЧ-излучения при действии его на спектр объектов от модельных систем до интактных организмов.

При применении КВЧ-излучения в комплексном лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы показано, что миллиметровое излучение обладает выраженным антиоксидантным действием, причем изменение содержания продуктов перекисного окисления липидов и увеличение антиоксидантного потенциала крови коррелирует с клиническим эффектом проводимых процедур [34]. При исследовании показателей перекисного окисления липидов крови у больных нестабильной стенокардией было показано влияние ММ-терапии на нормализацию показателей и антиоксидантную систему организма [35].

Отмечалось, что усиление свободнорадикальных реакций в мембранах клеточных элементов крови ведет к изменению проницаемости мембраны эритроцитов. Рецепция ММ волн разными видами тканей, по-видимому, связана со свободнорадикальными реакциями типа перекисного окисления липидов [36]. Мы уже говорили о работах, где изучалось усиление перекисного окисления липидов в липосомах и бислойных мембранах, на коже лягушки, что связывалось с конвекцией на границах фаз [32].

Изменение активности перекисного окисления липидов и тиол-дисульфидного обмена по реакции конечных продуктов окисления с 2-тиобарбитуровой кислотой при облучении ММ волнами интактных животных наблюдалось в работе [37].

В интересных работах, вышедших в последнее время, рассматривается регуляция активности супероксиддисмутазы и образование реактивных форм кислорода в водных растворах под действием КВЧ-излучения [22, 38].

Авторы [22] показали, что при облучении Na2CO3/NaHCO3 буфера СВЧ-полем 0,8 см диапазона (в сущности КВЧ-диапазона при lambda = 8 мм) в буфере образуются микромолярные концентрации перекиси водорода и, возможно, другие долгоживущие продукты, и предположили, что K - Ca - каналы активируются облученным буфером благодаря образующейся там перекиси водорода. В работе [38] было показано значительное образование реактивных форм кислорода, в частности, перекиси водорода в водных растворах под действием КВЧ-излучения, которые могут сохраняться в течение длительного времени и осуществлять опосредованное действие КВЧ-излучения на биосистемы.

Большинство имеющихся работ таким образом указывает на мембраны клеток различных объектов от растительных до мембран эритроцитов как на основное место приложения ММ излучения, где разворачиваются первичные механизмы, определяющие конечные эффекты действия. Различна, по мнению разных авторов, лишь суть механизмов, происходящих в мембранах. Приведенные литературные и наши данные по снятию действия КВЧ-излучения отсуствием О2, на наш взгляд, указывают на накопление в липидной фазе, в первую очередь мембран, перекисных и свободнорадикальных состояний, делая эту стадию воздействия КВЧ-излучения определяюще важной по сравнению с конвективным переносом веществ.

В наших экспериментах обнаружено исчезновение стимулирующего эффекта КВЧ-излучения на прирост биомассы S.platensis после добавления селенита натрия (Na2SeO3) в концентрации 50 мг/л на 10 сутки культивирования (рисунок). Известно, что соединения селена проявляют значительную антиоксидантную активность и значит должны уменьшать концентрацию перекисных и свободнорадикальных состояний, что подтверждает высказанное нами положение. Согласно работе, селен включается в активные центры глутатионпероксидазы и пероксидазы [39]. Показано также, что присутствие селенита натрия индуцировало образование глутатионпероксидазы у Chlamydomonas [40].

Рассматривая действие миллиметровых волн нужно учитывать ряд их особенностей. Известно, что при использовании низкоинтенсивных электромагнитных колебаний миллиметрового и субмиллиметрового диапазона длин волн с плотностью мощности порядка нескольких единиц, не более 10 мВт/см2 общий нагрев облучаемого вещества (тепловой массаж) является, видимо, несущественным и составляет величину порядка 0,1 С [41], хотя есть исследователи, придающие ему определенное значение.

К тому же энергия кванта излучения , даже в этой коротковолновой части КВЧ диапазона, остается все еще меньше энергии теплового движения, что делает нагревание объектов проблематичным. Верхним энергетическим порогом нетепловых биологических эффектов ММ волн можно считать величину Р = 10 мВт/см2 [42].

Таким образом, взаимодействие КВЧ-излучения с биологическими объектами, видимо, не обусловлено нагревом вещества.

Далее важно, что излучение в ММ диапазоне сильно поглощается различными веществами, в том числе водой и водными средами. Например, плоский слой воды толщиной 1 мм ослабляет излучение при lambda = 8 мм на 20 дБ [27], при длине волны 7,1 мм в 100 раз, а при длине волны 2 мм - в 10 000 раз.

Весьма важным нам всегда казалось несоответствие между малой величиной поглощенной энергии при однократном КВЧ-облучении фотосинтезирующих организмов и величиной "ответа", выражающейся в ускорении роста и значительном увеличении выхода биомассы. Это позволяет нам говорить об изменениях транспортной функции мембран, связанных, возможно, с наличием самоускоряющихся механизмов, развивающихся в их липидной фазе, как о важнейшей вероятной причине, влияющей на метаболизм облученных клеток, в том числе на проявление стимулирующих эффектов.

Если попытаться подсчитать поглощенную биологическим объектом энергию КВЧ-излучения, например, цианобактерией Spirulina platensis при однократном облучении ее в наших опытах, то следует, видимо, учитывать площадь облучаемой поверхности, мощность облучения и время воздействия. Например, облучение мы производили в круглых фторопластовых сосудах типа чашек Петри диаметром 5,5 см при мощности излучения порядка 2,2 мВт/см2 и lambda = 8,34 мм. Тогда за время облучения, равное 30 мин (оптимальное время для стимуляции роста S.platensis), чашка получит при однократном облучении, как показывает простой расчет, количество поглощенной энергии приблизительно равное 94 Дж или примерно 24 кал. Так как облучаемый объект находится в водной суспензии с толщиной слоя около 0,5 мм, то КВЧ-излучение ослабляется в этом слое, но и сами цианобактерии занимают при концентрации 0,03 г/л лишь небольшую часть облучаемого инокулята и все это, как нам кажется, дает основания уменьшить величину поглощенной энергии, как минимум, еще на порядок. При таких величинах нагревание объекта вряд ли может серьезно рассматриваться.

Тем не менее, как мы говорили, такое малое количество однократно поглощенной энергии вызывает как у прокариотных, так и у эукариотных фотосинтетических организмов такие весьма существенные последствия, как ускорение роста, увеличение выхода биомассы в 2-2,5 раза, увеличение количества пигментов в клетке до 3,5 раз, и уровня экскреции органических соединений в среду, что на наш взгляд свидетельствует о присутствии самоускоряющихся механизмов в развитии последствий облучения.

При изучении поглощения (выделения) ионов калия, натрия, хлора и нитрата в период роста цианобактерии S.platensis после воздействия КВЧ-излучения нами было показано, что концентрация ионов, особенно натрия и нитрата, в культуральной жидкости изменялась в зависимости от возраста культуры и параметров облучения [43 - 45].

Обнаружен двухфазный характер транспорта иона натрия у облученной культуры S.platensis. После облучения мы наблюдали изменения и в быстрой, и в медленной фазах кинетических кривых, отражающих транспорт натрия, что проявлялось уже на 10 сутки культивирования и зависело от параметров облучения. Определяющим для обоих типов транспорта является степень проницаемости поверхностной мембраны клетки [46]. Наши данные подтверждают мнение о том, что первичное действие КВЧ-излучения состоит в изменении проницаемости мембран и их транспортных свойств. Присутствие кислорода, очевидно, важно для возникновения изменений функционального состояния мембран, их проницаемости и для развития реакций последействия во времени, идущих по принципу самоускорения, как главных причин выраженного стимулирующего действия КВЧ-излучения на фотосинтезирующие объекты.

Подобные механизмы описывались ранее, например, при развитии первичных реакций лучевого поражения под влиянием гамма-излучения и представляли собой реакции цепного автокаталитического типа [21]. В пользу этого говорил ряд фактов, в частности, наличие несоизмеримости количества поглощенной энергии при действии гамма-излучения и ответной реакции организма позволило еще в 50 - х годах сформулировать гипотезу о решающей роли цепного окисления липидов в действии ионизирующей радиации, а затем - и в действии других повреждающих факторов [21]. Большой школой химиков было показано, что процесс образования перекисей липидов в подобных явлениях имеет цепной, свободнорадикальный механизм, характерный вообще для реакций окисления органических соединений непосредственно молекулярным кислородом [47].

Это не означает знака равенства в механизмах действия КВЧ-излучения и ионизирующей радиации, но некоторые внешние проявления имеют здесь сходство. Подобным действием обладает, по-видимому, и ультрафиолетовое облучение, вызывающее образование свободных радикалов в биологических системах и накопление перекисей. Ряд авторов отмечает, что УФ-облучение приводит к изменению транспорта ионов через мембрану: перекисное окисление липидов в мембранах приводило к повышению их проницаемости при сравнительно небольших дозах УФ [48]. Известно, что перекисное окисление связано также с потреблением кислорода, возможно поэтому при изучении действия УФ-облучения на биомолекулярные фосфолипидные мембраны [49] оказалось, что облучение в атмосфере аргона было значительно менее эффективным, чем в присутствии растворенного кислорода.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: класс, дипломы грамоты.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6 | Следующая страница реферата