Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Действие электромагнитного излучения крайне высоких частот и УФ излучения на агрегационные взаимодействия тимоцитов и эритроцитов

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Действие электромагнитного излучения крайне высоких частот и УФ излучения на агрегационные взаимодействия тимоцитов и эритроцитов"



мишфЕРство здравоохранения и медицинской промышленности рф научно-исследовательский институт физико-химической медицины

крамаренко Галина Геннадьевна

действие электромагнитного излучения крайне высоких частот и уф излучения на агреганионные взаимодействия тимоиитов и эритроцитов

Биофизика 03.00.02.

Автореферат .диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

На правах рукописи

УДК 612.014.1.

Москва 1995

Работа выполнена в Российском Государственном Медицинском Университете

Научный руководитель

профессор, доктор биологических наук Дмитрий Иванович Рощупкин

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук Журавлев А.К., кандидат биологических наук Шаров B.C.

Ведущая организация: Российский научный центр реабилитации и физиотерапии Министерства здравоохранения и медицинской Промышленности, г.Москва.

Защита состоится Ол-^и^лД 1995 г> в часов на

заседании диссертационного совета Д.084.66.01. по защите диссертаций при НИИ физико-химической медицины по адресу: Москва, ул. М.Пироговская, д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ ФХМ.

Автореферат разослан " ^ Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

luvjyrr^ 1995 г.

М.А.Ыурина

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ . В последние годы возрос интерес исследователей к биологическому действию неионизирующих электромагнитных излучений (ЭМИ). Это связано с широким распространением в различных отраслях народного хозяйства, науке, быту технических средств, использующих ЭМИ СВЧ (сверхвысокочастотного, 3-30 ГГц) и КВЧ (крайне высокочастотного, 30-300 ГГц) диапазонов. В результате возникла необходимость обезопасить человека и биосферу от возможного неблагоприятного воздействия ЭМИ. С другой стороны, исследование биологического действия СВЧ и КВЧ излучений открыло возможность успешного клинического применения энергии микроволн. В настоящее время в терапевтической практике КВЧ излучение используется при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, ишемической болезни сердца, гипертонической болезни, а также при заживлении ран. В онкологической практике получены данные в пользу сочетанного применения КВЧ излучения с традиционными средствами, разрушающими и элиминирующими опухоль. Перспективным является направление использования КВЧ излучения в целях медицинской диагностики.

Однако четких и однозначных представлений о механизме действия КВЧ излучения до сиз. пор не существует, поэтому использование этого метода лечения в клинической практике не имеет строгой теоретической базы. При поиске подходов к изучению механизма действия КВЧ излучения низкой интенсивности многие исследователи сталкивались с трудностью подбора клеточной модели и условий облучения, позволяющих выявлять стабильный эффект КВЧ излучения. К началу проведения нашей работы были известны отдельные работы по изучению влияния КВЧ излучения на мембраносвязанные функции

животных клеток [Baranski S. et al. ,1974,'Ильина С.А.,1975; Piaña M.L.,1981, Gandhi O.P., 1983 ]. Результаты, подученные разными авторами, носили противоречивый характер.

Удобной модельной системой для изучения клеточных механизмов действия КВЧ излучения являются тимоцит-эритропитарные взаимодействия, поскольку отражают состояние рецепторной функции мембраны, к тому же достаточно просто выделять клетки и регистрировать комплексы.

В выделяемой суспензии тимоштов преобладает неактивная по отношению к гомологичным эритроцитам форма клеток, т.е. тех, которые могли бы перейти в активное состояние при воздействии КВЧ излучения. Иммунокомпетентные клетки, влияние которых на защитные свойства организма является универсальным, могут служить "мишенями" действия КВЧ излучения на организм в случае терапии раневого процесса. Поэтому изучение взаимодействия КВЧ излучения с иммунокомпетентными клетками актуально для обсуждаемой проблемы. Немаловажную роль в рецепции кожей человека микроволн может играть микроциркуляторное русло, а точнее, его клеточные формы: эритроциты, составляющие около половины объема циркулирующей крови [Ильина С.А.,1987] и лейкоциты [Родштат И.В.,1989].

При определенных условиях и КВЧ, и УФ излучения способны стимулировать иммунную систему организма. Известно, что УФ излучение модифицирует изолированные иммунокомпетентные клетки [Крыленков В.А., Малыгин A.M.,1983]. Представляется интересным сравнение клеточных механизмов действия КВЧ и УФ излучений при их комбинированном влиянии на межклеточные взаимодействия тимоцитов и эритроцитов.

ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РАБОТЫ , В связи с вышеизложенным целью работы было выяснение возможности изменения функциональной

активности животной клетки при воздействии КВЧ излучения нетепловой интенсивности, выявление зависимости эффектов микроволн от условий облучения и состояния клеток. Основным объектом исследования были изолированные тимоциты кролика, состояние которых контролировали по способности взаимодействовать с гомологичными эритроцитами.

В свете поставленной цели решались следующие задачи исследования:

- Выявление возможного стимулирующего влияния КВЧ излучения на межклеточные взаимодействия тимоцитов и лимфоцитов с эритроцитами.

- Изучение зависимости действия КВЧ излучения на способность тимоцитов к агрегационному взаимодействию с эритроцитами от условий облучения и состояния клеток.

- Изучение стимулирующего влияния УФ излучения на образование тимоцит-эритроцитарных комплексов.

- Сравнение механизмов действия КВЧ и УФ излучений на тимоциты при их комбинированном влиянии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ. Получены новые представления о клеточном механизме действия КВЧ излучения. Во-первых, показан достоверный эффект стимулирующего воздействия КВЧ излучения на способность тимоцитов кролика образовывать комплексы с гомологичными эритроцитами. Действие КВЧ излучения на тимоциты носило нетепловой характер. Максимальная выраженность стимулирующего тимоциты эффекта выявлена на образцах, в которых преобладала доля неактивных клеток тимуса. На зрелых Т-лимфоцитах человека действие КВЧ излучения не выявлено, что может свидетельствовать о зависимости влияния КВЧ излучения от степени зрелости облучаемых клеток.

УФ излучение в низкой дозе также, как КВЧ излучение, способно

стимулировать тимоциты, но клеточные механизмы проявления эффектов этих двух факторов, вероятно, имеют различный характер.

Обнаружено новое явление - квч излучение способно увеличивать чувствительность тимоцитов к повреждающему действию УФ излучения. НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РА60ТЫ. Полученные данные расширяют имеющиеся представления о клеточном механизме действия квч излучения, поскольку показан прямой эффект квч излучения на клетку без участия систем регуляции. Данные по комбинированному влиянию квч и УФ излучений могут представлять интерес для медицинской практики. При терапевтическом использовании квч излучения важно учитывать опасность того, что воздействие этого излучения может усиливать повреждающее действие других факторов. Полученные данные могут быть также использованы для дальнейшего исследования молекулярно-клеточного механизма действия квч излучения.

АПРОБАЦИЯ РА60ТЫ. Материалы диссертации были представлены на 6 Всесоюзном Семинаре "Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине", г.Звенигород,1986г.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 3 работы.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация изложена на 143 страницах, содержит 13 таблиц, 16 рисунков; состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, приложения. Список литературы включает 189 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ материалы и методы исследования

РЕАКТИВЫ И ЛАбОРАТОРНЫЕ ЖИВОТНЫЕ. в работе использовали кровь и клеточный материал беспородных кроликов весом 2- 4 кг, а также соли и D-глжозу марок "чда" и "хч", фиколл-400 (Sigma), уротраст (Veb Pahlberg).

ПРЕПАРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ. При исследовании способности тимоцитов

кролика взаимодействовать с гомологичными эритроцитами использовали клетки животных обоего пола. Среда Еыделения и инкубации клеток была одинакова и содержала 0,9% NaCl, 10 мМ NaH2P04, 5 мМ глюкозы (рн=7,4)[Wilson А.в.,1975]. Эритроциты и ткмоциты кролика отмывались в среде выделения 3 раза. Эритроциты окончательно суспендировали при показателе гематокрита 0,8 %. Концентрация тимоцитов в используемой суспензии составляла

с

6*10°клеток в 1 мл. Для исследования агрегационного взаимодействия тимоцитов с эритроцитами смешивали клетки в соотношении I тимоцит на 20 эритроцитов с добавлением инактивированной (I час при 57°С ) сыворотки крови кролика. Впоследствии клетки осаждали и инкубировали образцы в течение I часа при 4®С. Для подсчета агрегатов образцы осторожно ресуспендировали и окрашивали толуидиновым синим.

Для исследования взаимодействия лимфоцитов с эритроцитами (Е-розеткообразования) лимфоциты выделялись центрифугированием в градиенте плотности фиколл-уротраста (d=I,077) смеси гепаринизированной донорской крови и среды Хенкса в отношении 1:1 lAuti F.,19751- Полученнные лимфоциты трижды отмывались средой Хенкса и доводились до концентрации 2*10® в I мл. Эритроциты барана получали трехкратным переосаждением в среде выделения. Для исследования агрегации эритроцитов кроликов в цельной крови использовались образцы свежевыделенной и стабилизированной 3,8% раствором цитрата натрия крови.

КВЧ-ОБЛУЧЕНИЕ КРОВИ И ТИМОЦИТОВ проводили в закрытых пластиковых чашках Петри при непрерывном перемешивании магнитной мешалкой и комнатной температуре. Облучаемые образцы устанавливались на конце линии волноводного тракта, сопряженного с генератором ЛОВ-12, частотный диапазон которой варьировал от 30 до 70 ГГц. Интенсивность падающего излучения определяли, пользуясь

показаниями аттенюатора с учетом площади образца, находящегося под рупором. Толщина облучаемого слоя составляла 1,5 -2 мм. УФ ОБЛУЧЕНИЕ ТИМОВДТОВ И ЛИМФОЦИТОВ проводили с использованием • бактерицидной лампы БУВ-ЗОП. Общая интенсивность излучения в УФ диапазоне, измеренная методом ферриоксалатной актинометрии [ Паркер с. ,1972 ], составляла 1,33*Ю3 Дж/(м2*мин), 75S интенсивности падающего излучения приходилось на длину волны 254 нм. Облучение проводили при постоянном перемешивании суспензии клеток.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ. Агрегашюнное взаимодействие

тимоштов с эритроцитами исследовали микроскопическим методом [Wilson A.B., 19751. Подсчет агрегатов производился в камере Горяева при увеличении объектива 40. На 100 тимоцитов просчитывалось число агрегатов, состоящих из I тимоцита и не менее 3 эритроцитов.

Для регистрации процессов агрегации эритроцитов в цельной крови использовался метод кинетической нефелометрии Шурина М.А.,1983]. Регистрация оптического сигнала производилась с нижней части чашки Петри с образцом. Полученные данные проанализированы по 2 параметрам агрегации: lmax - максимальное изменение интенсивности, отраженного от образца крови (степень агрегации); x5Q- интервал времени, в течение которого изменение интенсивности отраженного света составляет 50% от максимального эта величина обратно пропорциональна скорости процесса агрегации.

Спектральные измерения проводили на спектрофотометре Spectromom -190" (Hungary).

РЕЗУЛЬТАТЫ РАбОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Влияние КВЧ излучения на агрегационные свойства эритроцитов в

цельной крови кролика Исследовано влияние КВЧ излучения с частотой 35,71 ГГц и

о

интенсивностью 1-10 мВт/см на агрегацию эритроцитов в цельной крови, регистрируемую нефелометрически после прекращения ее перемешивания . Сразу после начала облучения наблюдалось ускорение процесса формирования "стопок": на 15-20% уменьшался параметр агрегации т50, отражающий время снижения регистрируемого оптического сигнала на 50%. (рис.1). Влияние КВЧ излучения на агрегацию эритроцитов зависело от величины подаваемой мощности. Увеличение скорости формирования эритроцитарных агрегатов

п

начиналось при действии интенсивности КВЧ излучения 0,9 мВт/см..

о

При интенсивности 6,4 мВт/см кривая дозовой зависимости выходила на плато, при этом в образцах крови регистрировался некоторый нагрев. Поэтому было изучено влияние температуры на агрегацию эритроцитов(рис.2). Оказалось, что при варьировании температур от 18 до 25°С скорость агрегации не меняется. При более высокой температуре т50 резко снижался. В интервале температур 25-28°С эффект снижения т50 составлял 10-15%. При 25^С наблюдался излом кривой зависимости скорости агрегации от температуры; это указывает на наличие температурозависимой структурной перестройки мембраны эритроцитов. Важно отметить, что значительные изменения скорости агрегации происходили при небольшом сдвиге температур от 25 до 28?

Прямые измерения показали, что температура всего образца во время облучения повышалась от 20-22° до 25°, а под рупором локально после остановки перемешивания доходила до 27°. Эффект усиления агрегации эритроцитов в результате повышения температуры в кювете оказался ниже, чем аналогиный эффект при действии КВЧ

Г,7*

1К>

до

из.

1 Ч

с зз

Птодог'итпльность с'иу^ки;;,

Рис.1. Влияние КВЧ излучения с частотой 35,71 ГГц

2

и интенсивностью ю мВт/см на параметр агрегации т^д эритроцитов в цельной крови.

1- Контроль;

2- Облучение.

Последняя точка на кривой 2 соответствует уровню т50 сразу после прекращения облучения.

ТбО> X

100 -

80 -

-1-1-г-[—

15 25 35

Температура, "С

Рис. 2. Влияние температур на агрегапионную способное эритроцитов СС501 %) в нельной крови.

излучения, однако достоверных отличий выявить не удалось.

Таким образом, действие КВЧ излучения на процесс агрегации эритроцитов носило преимущественно тепловой характер, при этом эффект был обусловлен температурной перестройкой мембран.

2. Влияние ЭМИ КВЧ диапазона на межклеточные взаимодействия

иммунокомпотентных клеток с эритроцитами Основными объектами исследования были тимоциты, а также лимфоциты периферической крови, активность которых оценивалась по способности к взаимодействию с гомологичными эритроцитами и с эритроцитами барана соответственно. Выбор этих клеток обусловлен тем, что, во-первых, они представляют собой различные по степени зрелости клетки Т-звена иммунной системы. Во-вторых, в

доступной литературе по изучению действия КВЧ излучения на иммунную систему организма [ЫЪигсЗу И.Р., 1979; М1сЬае1воп Б.м.,1980;Диденко Н.П.,1985;3апорокан И.Л.,1987] практически отсутствуют данные о том, как отдельно взятая иммунная клетка реагирует на КВЧ воздействие. Такого рода информация с одной стороны расширила бы представление о клеточном механизме действия КВЧ излучения, с другой стороны, отразила бы в какой-то мере реакцию иммунной системы на КВЧ воздействие. В-третьих,' выбранные методики оценки активности тимошггов и лимфоцитов просты в постановке и регистрации, относительно нетрудоемки, отражают состояние рецепторной функции мембраны.

При оценке межклеточного взаимодействия учитывались 2 параметра: количество комплексов ( тимоцит-эритроцитарных - ТЭК, и лимфоцит-эритроцигарных -ЛЭК) и количество клеток в комплексах. 2.1. Стимуляция межклеточных взаимодействий тимоцитов с эритроцитами под действием КВЧ излучения Всего с тимоцитами разных животных на различных фиксированных КВЧ частотах (35,71; 46,12; ГГц) при несколько отличающихся

продолжительностях (1-2 часа) и интенсивноетях (до 3 мВт/см")

облучения был проделан 101 эксперимент. Использовались как

интактные, так и преинкубированные в течение 2 часов при

комнатной температуре тимоциты. Эксперименты выполнялись в разные

сезоны года, на животных разного пола. Показано, что КВЧ

излучение с частотами 46,12 и 35,71 ГГц способно стимулировать

тимоциты к взаимодействию с гомологичными эритроцитами. Эффект

усиления образования ТЭК при действии КВЧ излучения с частотой

о

46,12 ГГц и интенсивностью не более 3 мВт/см составлял 20% (п=90; уровень значимости 0,01 по критерию знаков)(табл.1).

Действие ЭМИ на образование ТЭК носило нетепловой характер, поскольку обычный нагрев перемешиваемой в течение часа суспензии тимоцитов приводил к значительному снижению ACT.

Интересно, что на определенных образцах, тимоциты которых обладали низкой способностью формировать агрегаты с эритроцитами (менее 15 агрегатов на 100 тимоцитов), эффективность стимулирующего тимоциты воздействия КВЧ излучения составляла в среднем 66%( уровень значимости менее 0,01 по критерию знаков). На тимоцитах с высокой агрегатообразуюшей способностью (ACT более 15 агрегатов на 100 тимоцитов), излучение с теми же параметрами было малоэффективным (табл.1). В литературе есть указания на то,что влияние микроволн сильнее проявляется, в основном, на функционально угнетенных объектах [Голант М.В.,1989). Возможно, что основная причина выраженности эффекта КВЧ излучения в том, что в образцах, на которых четко проявлялся этот эффект , доля клеток, способных реагировать на КВЧ излучение, была резко увеличена, т.е. увеличена доля неактивных клеток .

Одним из способов получения образцов с неактивными клетками, а следовательно, чувствительных к КВЧ воздействию является предварительная инкубация ( 2 часа, 20°С) выделенных тимоцитов. В

других случаях в зависимости от состояния животного могут быть выделены исходно хорошо реагирующие на КВЧ воздействие образцы

Таблица I.

Влияние ЭМИ с v=46,I2 ГГц на образование ТЭК в зависимости от уровня ТЭК после инкубации

Значения ТЭК в ТЭК<15 ТЭК>15 |Общая совокуп

груше данных на ЮОтимоцитов на ЮОтимоцитов ность данных

Абсол. С? ТА /а Л Абсол. # к Абсол. % к

Воздействие знач. контролю знач. контролю знач. контр.

Без воздей- 9 29 19

ствия ЭМИ

(контрольное 166

перемешивание) 110 121

(п=зз) (п=57) (п=90)

Под воздей- р2=0,01 р2=0,01

ствием ЭМИ 15 32 23.5

п - объем выборки;

уровень значимости по непараметрическому критерию

знаков.

клеток тимуса с неактивными клетками. По нашему предположению, эти образцы содержат повышенное количество незрелых клеток. Интересно, что в мозговом слое тимуса находится большое количество неактивных по отношению к гомологичным эритроцитам тимоцитов. В ходе созревания тимоциты мигрируют во внутренний корковый слой тимуса и приобретают рецепторы к аутологичным и гомологичным эритроцитам. Не исключено, что КВЧ излучение способно влиять на процесс созревания тимоцитов.

С другой стороны, зрелые Т-лимфоциты, циркулирующие в крови утрачивают способность фиксировать на поверхности гомологичные и аутологичные эритроциты, приобретая способность связывать гетерологичные эритроциты. Предпринятые нами попытки выявить действие КВЧ излучения на Т-лимфоцитах крови человека в тесте Е-розеткообразования с эритроцитами барана при варьировании тех же условий облучения, что и в случае тимоцитов, не привели к

успеху. КВЧ излучение не влияло ни на один из параметров розеткообразущей способности лимфоцитов. В отличии от тимоцитов кролика Т-лимфоциты человека в используемых условиях оказались нечувствительными к активирующему действию КВЧ излучения. 2.2. Зависимость влияния КВЧ излучения на образование

тимоцит-эритроцитарных комплексов от длины волны В литературе есть данные, свидетельствующие о значительном различии в биологическом действии КВЧ излучения длин волн, различающихся на 0,01 мм (0,07 ГГц) [Edwards G.S.,1984, Grundler W,1985, Катаев А.А.,1993]. В условиях нашего эксперимента сравнивались эффекты КВЧ излучения при двух близлежащих частотах 46,12 и 46,19 ГГц на образцах с различным количеством агрегатов. Регистрировались дозовые зависимости эффективности действия КВЧ излучения при варьировании как интенсивности (0,05 - 0,5 мВт/см^), так и длительности облучения ( 45 - 120 мин; 0,35

о

мВт/см ) (рис.3). Эффект влияния микроволн с частотами 46,12 и 46,19 ГГц на образование ТЭК определялся дозой: не зависел

от интенсивности при постоянной дозе. Интересно, что при малых

р

дозах облучения (12,6"кДж/м ) эффект облучения тимоцитов регистрировался при 2-х близлежащих частотах 46,12 и 46,19 ГГц в равной степени. Однако с увеличением дозы облучения действие микроволн с частотой 46,19 ГГц становилось неэффективным, а эффект излучения с частотой 46,12 ГГц сохранялся. Таким образом, при определенных условиях проявлялась резкая зависимость стимулирующего тимоциты действия КВЧ излучения от частоты излучения. Причины этого эффекта в настоящей работе специально не исследовались.

Продолжительность оЗптченяя. аган.

0.« 3.2 8.3 64 12.« 15.8 16.9 32.1 25.2 Доза облтчгмЕг гЛе/к"

Ркс. 3. Загяишост» АСТ от дтаиелиюети воэдейстгпз КВЧ вз.тг«кй1 щи «¡яш честсиад. Ннтекоивкость КЗЧ излупен:12 0.35 мВт/см,

3. Влияние УФ излучения на способность тимоцитов

взаимодействовать с гомологичными эритроцитами При выборе факторов, способных приводить тимоциты в состояние измененной функциональной активности, а тем самым измененной чувствительности к микроволновому излучении, помимо тепловой инкубации использовали УФ излучение как модификатор мембран лейкоцитов [Оболенская К.Д., 1986]. Для исследования комбинированного действия УФ и КВЧ излучений на тимоциты. в котором УФ излучение выступало в качестве "инструмента" для изучения механизма действия КВЧ излучения, необходимо было подобрать дозу УФ облучения, вызывающую изменение активности тимоцитов. С этой целью проведен анализ дозовой зависимости действия УФ излучения с длиной волны 254 нм на образование ТЭК.

УФ излучение в дозах более 1,3 кДзк/м2 оказывало сильное угнетение способности образования ТЭК, зависящее от дозы: на 50-70% при дозах 4-6 кДж/м . Подобным образом действовало УФ излучение при высоких дозах и на розеткообразующую способность

Т-клеток человека с эритроцитами барана. Аналогичные данные

получены ранее в других работах на клетках тимуса мыши

[Крыленков В.А.,1983 ]. При указанных дозах облучения гибель

тимоцитов, определяемая по проникновению в клетки тимуса

красителя трипанового синего, была не более 15%. Поэтому

УФ-вызванное ослабление способности к образованию ТЭК можно

объяснить особой модификацией мембраны тимоцитов.

В отдельной серии экспериментов (п=8) установлено, что УФ

о

излучение в низких дозах 0,11 - 0,33 кДж/м способно стимулировать тимоциты к взаимодействию с эритроцитами, независимо от того, была ли проведена предварительная инкубация {около 2 часов) суспензии тимоцитов или не была (табл.2).

При специальной очень длительной инкубации суспензии тимоцитов при комнатной температуре ( около 3,5 часов) в серии из 8 опытов эффект УФ-стимуляции не наблюдался.

Итак, УФ излучение в небольших дозах при определенных условиях стимулирует способность клеток тимуса к взаимодействию с

Таблица 2

Влияние небольших доз УФ излучения (\=254нм) на образование тимоцит-эритроцитарннх комплексов, и^и КГ0 - количество

агрегатов в опыте и соответствующем контроле.

Доза УФ Уровень значимости

излучения, (Т критерий

кДж/м • Вилкоксона;п=8)

0,11 135 р=0,01

0,22 133 р=0,01

0,33 114 р=0,01

эритроцитами. Известно, что к такому же результату приводит модификация плазматической мембраны тимоцитов ферментом папаином

[Wilson к.в.,1975]. Возможно, что указанный эффект УФ излучения вызывается непосредственно прямой фотомодификацией мембран. С другой стороны, не исключено, что УФ излучение вначале стимулирует биосинтетические процессы в клетках, которые и приводят к увеличению на поверхности плазматической мембраны количества рецепторов, необходимых для взаимодействия с эритроцитами. Как описано выше, эффект стимуляции тимоцитов наблюдался под действием КВЧ излучения с частотой 46,12 ГГц. В случае действия обоих факторов на одни и те же клетки, не должно происходить суммации эффектов. Проверить сделанные предположения, а также сравнить клеточные механизмы действия УФ и КВЧ излучений позволили серии экспериментов по изучению комбинированного действия КВЧ и УФ излучений на ACT.

4. Комбинированное действие КВЧ и УФ излучений на образование

ТЭК

Было проведено 2 рода экспериментов с разными дозами УФ излучения ( табл.3 и 4). Характер контроля для каждой серии опытов описан в таблицах. Все представленные величины эффектов достоверны с уровнем значимости не менее 0,05 согласно непараметрическим и- и Т-критерию Вилкоксона. Вначале

комбинированное действие излучений изучалось в условиях, при которых каждое излучение в отдельности вызывало максимальный стимулирующий эффект (табл.3.). УФ излучение использовалось в

малой дозе (0,22 кДж/м2). Доза КВЧ излучения составляла 18,9 р

кДж/м . Можно было бы ожидать суммирования эффектов стимуляции, если два вида излучения действуют на разные клетки, или просто сохранения одного эффекта КВЧ при условии, что на любой вид излучения реагирует ограниченное количество одних и тех же клеток. Поскольку облучение излучением КВЧ было длительной

Таблица 3

Агрегационная способность тимопитов при комбинированном действии КВЧ и УФ излучений.

Падающая доза УФ излучения 0,22 кДж/м2. Цифры в скобках -количество опытов в серии.

Номер серии опытов и вид ВОЗДЕЙСТВИЯ Контрольный образец Ц/К*

Ж. УФ излучение Исходная суспензия 125(9)

2. УФ излучение и затем инкубация 90 мин Инкубация 90 мин 70(8)

3. Излучение КВЧ Инкубация 90 мин 147(8)

4. Излучение КВЧ Облучение излучением и затем УФ излучнние КВЧ 90 мин 63(8)

Таблица 4.

Агрегапионная способность тимоцитов при комбинированном действии КВЧ и УФ излучений. Падающая доза УФ излучений 4 кДж/м2.

Номер серии ,, опытов и вид Контрольный образец л Т//Ип,% воздействия_ _

I. УФ излучение Исходная суспензия 56(7)

2. Излучение КВЧ Облучение излучением и затем УФ излучение КВЧ 90 мин 24(7)

3. Инкубация 90 мин. Инкубация 90 мин 40(7)

и затем УФ излучение

]\[ и ¡у ^ - количество агрегатов в опыте и соответствующем контроле

процедурой (90 минут при комнатной температуре) необходимо было

проверить влияние темновой инкубации УФ-облученных тимоцитов.

Выяснилось, что в тимоцитах, облученных УФ излучением,

проявляется сильный инактивирующий эффект последействия: в

результате темновой инкубации в течение 90 минут количество

активных клеток сильно снижалось (табл.3, серия опытов 2 ). Таким

образом, проводить исследование эффектов стимуляции тимоцитов

при последовательном действии вначале УФ излучения и затем

излучения КВЧ невозможно, так как в период второго облучения

проявляется инактивирующий эффект последействия, который

перекроет стимуляцию. В итоге получается, что УФ-стимуляция

тимоцитов наблюдается как временный преходящий эффект.

Постепенное повреждение биомембран в темновой период после УФ

облучения известно из опытов с эритроцитами [Рощупкин Д.И.,1979].

В этом случае эффект г последействия обусловлен развитием

темнового свободнорадосального перекисного окисления липидов.

Роль этого процесса в эффекте последействия у тимоцитов остается

неисследованной.

При обратной последовательности облучения, когда вначале

образец облучался излучением КВЧ, УФ излучение в низкой дозе о

(0,22 кДжЛг) не стимулировало дополнительно клетки, а наоборот, подавляло их активность (ср. серии опытов I и 4, табл.3 ). Формально можно заключить, что УФ излучение в низкой дозе как бы снимает эффект стимуляции, вызванный излучением КВЧ. А поскольку при действии КВЧ и УФ излучений последовательно не происходит суммации стимулирующих тимоцигы эффектов, можно полагать, что оба фактора действуют на одни и те же клетки. Однако дело осложняется тем, что в результате облучения излучением КВЧ суспензия тимоцитов проявляла ' повышенную чувствительность к инактивирующему действию УФ излучения: уже при

низкой дозе этого излучения происходит инактивация части клеток.

Для окончательного решения проблемы по влиянию КВЧ излучения

на чувствительность тимоцитов к УФ излучению использовали

р

высокую дозу облучения 4,0 кДж/м , вызывающую значительную инактивацию. Результаты этой серии экспериментов представлены в табл.4. Видно, что инкубация клеток в течение 90 минут, если и изменяет их чувствительность к инактивирующему действию УФ излучения, то незначительно (сравниваются серии опытов I и 3). При последовательном действии вначале излучения КВЧ, а затем УФ излучения количество активных клеток, выраженное по отношению к контролю, оказалось значительно меньше (уровень значимости 0,05), чем при 2 других условиях ( серии опытов I и 3). Иными словами, инактивирующий эффект УФ излучения увеличивается в результате предварительного облучения суспензии тимоцитов излучением КВЧ. На основании всех результатов изучения комбинированного действия излучения КВЧ и затем УФ излучения интересно выделить 2 возможные ситуации. (I) Оба вида ЭМИ способны стимулировать одни и те же исходно неактивные клетки, и, следовательно, УФ излучение в низкой дозе не оказывает стимулирующего эффекта дополнительно к излучению КВЧ. Исходно активные тимоциты никак не изменяются в ходе облучения КВЧ, а повышенную чувствительность к инактивирующему действию УФ излучения имеют те клетки, которые перешли в разряд активных под влиянием излучения КВЧ. (2). Все клетки в результате облучения излучением КВЧ становятся гиперчувстЕительными к инактивирующему действию УФ излучения. Для окончательного выбора между этими ситуациями необходимо детальное измерение дозовой зависимости эффекта инактивации.

Механизм действия КВЧ излучения по повышению чувствительности тимоцитов к инактивирующему влиянию УФ излучения неясен. Однако, известно, что в определенных 'условиях КВЧ излучение способно

ускорять процессы ПОЛ [Путвинский A.B., 1983 ]. С другой стороны, известно, что эффективность действия УФ излучения сильно зависит от количества предсуществуших перекисей в облучаемой системе [ Лордкипанидзе А.Т.,1978]. Не исключено, что в результате предварительного действия КВЧ излучения количество предсуществуших перекисей в тимоцитарных мембранах растет настолько, что последующее УФ облучение образцов вызывает резкую инактивацию клеток тимуса.

Итак, полученные данные свидетельствуют, что в пострадиационный период в тимоцитах проявляется инактивирующий эффект последействия. После воздействия излучения КВЧ (46,12 ГГц) тимоциты проявляют повышенную чувствительность к инактивирующему действию УФ излучения.

ВЫВОДЫ

1. Излучение крайне высоких частот способно оказывать двоякое действие на способность тимоцитов кролика взаимодействовать с гомологичными эритроцитами. Первое действие представляет собой стимуляцию, заключающуюся в увеличении количества клеток, реагирующих с эритроцитами. Второе - связано с усилением чувствительности тимоцитов к инактивирующему действию УФ излучения.

2. Результаты 90 экспериментов показали, что электромагнитное

излучение с частотой 46,12 ГГц и интенсивностями не более 3 р

мВт/см усиливало агрегацию тимоцитов кролика с гомологичными эритроцитами. Это же излучение при тех же условиях не оказывало влияния на розеткообразующую способность лимфоцитов периферической крови человека.

3. Влияние электромагнитного излучения с частотой 46,12 ГГц зависело от качества образца тимоцитов. Сильный эффект,

составляющий около 70%, наблюдался на образцах, в которых тимоциты до облучения обладали низкой активностью по связыванию с гомологичными эритроцитами. Вероятно, это обусловлено тем, что в таких образцах доля исходно неактивных , но способных к активации, клеток была выше. На образцах с тимоцитами, обладающими высокой способностью взаимодействовать с эритроцитами до облучения, действие излучения было слабым.

4. Выявлена резкая частотная зависимость влияния КВЧ излучения

2

на ACT при дозах больше 13 кДж/м ( интенсивность 0,35

о

мВт/см ): в отличие от излучения с частотой 46,12 ГГц излучение с частотой 46,19 ГГц не стимулировало тимоииты к взаимодействию с эритроцитами. При меньших дозах эффективность стимулирующего ACT влияния КВЧ излучения с частотами 46,12 и 46,19 ГГц была одинакова.

5. Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм в малой

о

дозе (до I кДж/м ) подобно действию КВЧ излучения увеличивало способность клеток тимуса к образованию агрегатов с гомологичными эритроцитами. Одновременно проявлялся значительный инактивирующий тимоциты эффект последействия УФ излучения. В отличие от действия КВЧ излучения длительная предварительная инкубация тимоцитов снимала стимулирующий эффект УФ облучения. Возможно, что стимуляция агрегатообразующей способности тимоцитов под действием УФ и КВЧ излучений протекает по различающимся клеточным механизмам.

6. Предварительное воздействие КВЧ излучения с частотой 46,12 ГГц повышало чувствительность тимоцитов к повреждающему действию УФ излучения: при малых дозах УФ излучения инактивация клеток появлялась, при больших дозах эффект инактивации усиливался. При терапевтическом применении излучения КВЧ необходимо учитывать опасность усиления вредного воздействия на организм других

агентов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Крамаренко Г.Г., Аносов А.К., Рощупкин Д.И. Действие миллиметрового электромагнитного излучения на взаимодействие тимоцитов с эритроцитами. Тезисы У1 Всесоюзного семинара "Применение миллиметрового излучения низкой интенсивности в биологии и медицине". Звенигород, 1986, с.43.

2. Крамаренко Г.Г., Рощупкин Д.И., Аносов А.К.,.Голант М.Б., Балакирева Л.З. Действие электромагнитного излучений миллиметрового диапазона на агрегацию тимоцитов и эритроцитов кролика. Биофизика, 1990, т.35,$2, стр.380.

3. Рощупкин Д.И., Крамаренко Г.Г., Аносов А.К., Голант М.Б. Изменение агрегационной способности тимоцитов кролика при комбинированном действии УФ излучения и излучения крайне высоких частот. Биофизика, 1994, т'.ЗЭ, 06, с.1046 -1050.