CC BY
31Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология» Том 16 (55) №2 (2003) 39-44.
УДК 591.II. 1:577,35.537
ЭМИ КВЧ ВЫЗЫВАЕТ ПРАЙМИНГ ЛЕЙКОЦИТОВ
Верно Н. Я.
В экспериментальных и клинических исследованиях показана высокая биологическая эффективность электромагнитного излучения (ЭМИ) крайне высокой частоты (КВЧ). Это излучение обладает выраженным антистрессорным [9] и иммуномодулирующим действием [2; 16]. Однако с позиции информационной теории взаимодействия ЭМИ КВЧ с биологическими объектами влияние ЭМИ КВЧ низкой интенсивности на интактный организм не существенно, а в том случае, если функционирование организма нарушено, даже слабое внешнее воздействие может изменить его метаболический профиль [3], Отмечено, что биологические системы, подвергшиеся предварительному воздействию, в том числе, стрессу, инфицированию, более чувствительны к действию ЭМИ КВЧ [9; II; 12; 16]. Вместе с тем, доказано, что биологический эффект ЭМИ КВЧ определяется функциональным статусом клеток [1]. В исследованиях С.Е1с1шак1, .1^о11есгек [11] отмечено, что в зависимости от степени активации клетки будет наблюдаться стимуляция, ингибирование или отсутствие эффекта.
Известно, что лейкоциты (полиморфноядерные и мононуклеарные), обеспечивающие наиболее быстрые реакции организма на повреждающее действие, могут находиться в организме в покоящемся, праймированном и активированном состояниях [4]. Увеличение функционального потенциала лейкоцитов в процессе предварительного воздействия получило название прайминга {ргтйп^), т.е. подготовки, перевода клеток в рабочее состояние [10]. Агенты различной природы могут оказывать как праймирующее, гак и активирующее действие на клетки крови [ 1; 4; 17]. Однако совершенно не изучена праймирующая функция ЭМИ КВЧ.
В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение возможности использования ЭМИ КВЧ в качестве праймирующего агента при последующем действии активирующего стимула, которым является стресс-реакция.
Материалы и методы исследования
Работа выполнена на беспородных белых крысах-самцах. Для эксперимента отбирали животных одинакового возраста и веса со средним уровнем двигательной активности и низкой эмоциональностью, определенных в тесте "открытого поля", что позволило сформировать однородные группы животных, однотипно реагирующих на
40
Верно И. //.
различные, в том числе стрессовые, воздействия- Стресс-реакция моделировалась в !-м варианте ограничением подвижности животных (гипокинезией, ГК), а во 2-м -инфицированием Micopiasma Hominis. Предварительно отобранные животные были распределены на 5 групп (по !2 - 1 5 особей в каждой). Животные первой группы находились в обычных условиях вивария и служили биологическим контролем (К). Крысы 2-й и 3-й групп в течение первых 9 дней эксперимента оставались интактными, а затем животных 2-й группы подвергали инфицированию Micoplasma Hominis (К-И), а животных 3-й группы - воздействию 9-суточной ГК (К-ГК), 4-ю и 5-ю группы составляли крысы, подвергавшиеся ежедневному воздействию ЭМИ КВЧ (7,1мм; 0,1 мВт/см2) на затылочную область в течение 9-ти дней по 30 мин в сутки. После этого крысам 4-ой группы одновременно с крысами 2-й группы вводили антиген по 0,2 мл (концентрация 105 микробных тел в 1 мл) в хвостовую вену (КВЧ-И). Животных 5-й группы одновременно с животными 3-й группы высаживали в пеналы, ограничивающие их подвижность по всем направлениям (КВЧ-ГК). В этих условиях они находились в течение последующих 9-ти дней.
Для исследования процессов адаптации к экспериментальным воздействиям использовали комплекс цитохимических методик. Состояние неспецифической резистентности оценивалось по цитохимическому содержанию в нейтрофилах бактерицидных (катионные белки (КБ), пероксидаза (ПО)), гидролитических систем (кислая фосфатаза (КФ) и протеаэы (ПР)) и л ипидов (ЛП) [6], Количественную оценку изучаемых показателей производили, рассчитывая цитохимический показатель содержания (ЦПС) в соответствии с принципом Kaplow [14]. В лимфоцитах и нейтрофилах крови определялись средние активности окислительно-восстановительных ферментов (сукцинат- (СДГ) и а-глицерофосфатдегидрогеназ (а-ГФДГ)) [7].
Кровь для исследования брали из хвостовой вены до экспериментального воздействия (фон), наЗ, 5,9, IG, !2, 15, 3 8 сутки эксперимента.
Обработку и анализ экспериментальных данных проводили с помощью параметрических методов. В качестве критерия оценки достоверности наблюдаемых изменений использовали t-критерий Стьюдента. Обработка результатов производилась на ПК по стандартным статистическим программам.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования свидетельствуют о том, что при разных экспериментальных воздействиях развиваются адаптационные реакции различного типа, а реакция животных на гипокинезию и развитие инфекционного процесса зависит от исходного функционального состояния.
Развитие инфекционного процесса у животных 2-й группы, которые до введения антигена оставались интактными, привело к активации бактерицидных систем (пероксидазы, катионных белков) в нейтрофилах. Так, на 18 сутки эксперимента ЦПС ПО повысился на 20,32% (р<0,001), ЦПС КБ - на 10,23% (р<0,001) относительно значений контрольной (К) группы животных. Аналогичные изменения произошли и в
динамике ЦГТС гидролитических ферментов нейтрофилов - ПР, КФ и ЛП, средних активностей СДГ и а-ГФДГ в лимфоцитах и нейтрофилах (рис. 1 А),
Девятидневное ограничение подвижности крыс 3-й группы привело к снижению ЦПС ПО, КБ, ПР, ЛП, повышению ЦПС КФ в нейтрофилах, уменьшению средней активности СДГ и а-ГФДГ в нейтрофилах и лимфоцитах крови крыс относительно исходного уровня и значений соответствующих показателей в контрольной группе животных (рис.1 Б). Разнонаправленная перестройка бактерицидных систем и гидролитического фермента нейтрофилов ("совокупный показатель") является неблагоприятным признаком, который расценивается как угнетение естественных защитных сил клетки и организма в целом. Описанная картина полностью соответствует стадии тревоги гипокинетического стресса. Подобный результат был получен НА.Темурьянц [8], Е.Н.Чуян [9] при гипокинезии.
дквчи
|(И
ГФДГ п
ГФДГм •* '
СДГ п^
СДГ-н
акрчтк
В* гк
- ПР
Рис. /. Цитохимические показатели С(м)ержания пероксидазы (НО), капшонных белков
(КБ}, кислой фосфат азы (КФ), протеазы (IIP), липидов (ЛП) средних актибыосгпей сукцинат- (СДГ} и ?-глицерофосфатдегидрогеназ (Г'ФДГ) в нейтрофилах (н) и лимфоцитах (л) крови крыс на 9-е сутки после воздействий: А - инфицирования (К-ff), ЭМИ КВЧ и инфицирования (КВЧ-И), Б гипокинезии (К-ГК), ЭМИ КВЧ и гипокинезии (КВЧ-ГК) (в % относительно значений в контроле).
Воздействие ЭМИ КВЧ на интактных крыс 4-й и 5-й групп привело к развитию адаптационной реакции другого типа. ЦГ1С бактерицидных и гидролитических ферментов повысился на 4-7%, а дегидрогеназная активность лейкоцитов возросла на 23 - 79%.
11осле введения крысам 4-ой группы Micoplasma Hominis произошло значительное повышение всех изученных цитохимических показателей крови, особенно выраженное для окислительно-восстановительных ферментов лимфоцитов и нейтрофилов. Например, в нейтрофилах зарегистрировано повышение СДГ на 50%, а 7-ГФДГ на 30%. Причем уровень всех показателей у животных этой группы, достигнутый через 9 дней после введения антигена, был значительно выше значений соответствующих
42
Верко И. П.
показателей у животных, которые до заражения оставались интактными (К+И) (рис.! А).
Последовательное действие ЭМИ КВЧ и девятисуточной ГК привело к увеличению всех изученных показателей у животных 5-й группы. Так, ЦПС КБ и ПО составил 100% и 105% соответственно относительно значений в контроле (р>0,05), что на 32% и 25% выше соответствующих значений в группе животных, которые до ограничения подвижности не подвергались воздействию ЭМИ (р<0,001). Ферментативная активность КФ и ПР на протяжении всего периода гипокинезии не снижалась ниже контрольного уровня. Следует обратить внимание нато> что в отличие от гипокинезированных животных, которые предварительно не подвергались воздействию ЭМИ КВЧ, у крыс с последовательным воздействием ЭМИ КВЧ и ГК имеет место синхронная динамика бактерицидных и гидролитических систем нейгрофилов (рис. 3 Б).
Таким образом, превентивное воздействие ЭМИ КВЧ на инфицированных и гипокинезированных животных привело к выраженному увеличению изученных показателей в нейтрофилах и лимфоцитах.
Увеличение показателей содержания исследованных ферментов в нейтрофилах и лимфоцитах крыс при превентивном действии ЭМИ КВЧ следует расценивать как повышение функционального потенциала лейкоцитов, т.е. возникает эффект прайминга, что способствует повышению уровня физиологической защиты и резистентности организма к последующему активирующему действию гипокинезии и антигена. О примирующем действии ЭМИ КВЧ свидетельствует индекс прайминга (ИП) [51 который выражался отношением исследованных показателей в группе с последовательным воздействием ЭМИ КВЧ и инфицирования (КВЧ-И) или ЭМИ КВЧ и ГК (КВЧ-ГК) к соответствующим показателям в группе животных, которые до воздействия оставались интактными (К-И) или (К-ГК) (рис.2).
ИП в нейтрофилах относительно бактерицидных, гидролитических ферментов и липидов приблизительно одинаков. Наибольших значений ИП достигал в лимфоцитах и нейтрофилах крови в отношении дыхательных ферментов (СДГ и а-ГФДГ) и особенно выражен для СДГ в лимфоцитах. Вероятно, это связано с тем, что наиболее ярким проявлением ответа фагоцитов на стимуляцию является формирование так называемого, "кислородного, или респираторного, взрыва''. Обращает на себя внимание также и тот факт, что праймирующий эффект ЭМИ КВЧ выражен в большей степени при последующем активирующем воздействии ГК, за исключением гидролитической системы нейтрофилов (КФ и ПР), которая активируется антигеном в большей степени (рис.2).
Функциональный статус праймированного лейкоцита характеризуется тем, что в клетке происходят метаболические перестройки, но при этом функциональная активность не меняется, однако при действии последующего активирующего стимула ответ клеток многократно усиливается [13]. Активация эффекторных функций
СДГ-п
Рис.2. Индекс прайминга лимфоцитов и чейтрофилов крови крыс при воздействии ЭМИ КВЧ и последующей активацией их введением антигена (И) и гипокинезией (ГК)Г различия между группами {¡'К и И) достоверны по критерию Стьюдента.
фагоцитов, отмечаемая после прайминга, находит отражение в увеличении функций цитотоксичности и бактерицидности клеток, усилении их метаболизма [4], что мы и наблюдали в настоящем исследовании.
Поэтому, вопреки сложившемуся мнению о том, что ЭМИ КВЧ оказывает влияние только на организм с измененным функциональным состоянием, а интактные животные и здоровые люди не восприимчивы к этому виду излучения [3], наши результаты служат доказательством того, что многократное облучение здоровых животных низкоинтенсивным ЭМИ КВЧ может влиять на увеличение функционального стату са ннтактных клеток крови. Таким образом, превентивное праймирующее действие ЭМИ КВЧ приводит к увеличению потенциальной мощности нейтрофилов и лимфоцитов, что способствует повышению резистентности организма к последующему действию повреждающих агентов.
Список литературы
1. Аловская A.A., Г'абдулхакова А.Г.. Танеев А.Б., Дедкова E.H., Софронова В.Г., Фесенко Е.Е., Чсмерес Н.К. Биологический эффект ЭМИ КВЧ определяется функциональным статусом клеток//Вестник новых медицинских технологий. 1998, -Т.5.-М2.-С. II 14. 2 Арзуманов Ю.Л., Бецкий О.В., Девятков Н.Д., Лебедева H.H. Применение мм-волн в клинической медицине (последние достижения) // Миллиметровые волны в медицине и биологии. IE Российский симпозиум. -М,, 1997.-С 9 12,
3. Девятков Н.Д.. Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. - М,: Радио и связь, 1991. - 168 с.
4. Клебанов Г.И., Владимиров Ю.А, Клеточные механизмы прайминга и активации фагоцитов //Успехи современной биологии. - 1999. - Т. 119, № 5. - С. 462 - 465.
5. Ковальчук Л.В., Ганковская Л.В^ Клебанов Г.И. и лр. Отсутствие прайминга лейкоцитов новорожденных Я Иммунология. -2000. - № 3. - С. 12-15.
& Лилли Р. Патологическая техника и практическая гистохимия. М.Г'Мир", 1969.-645с.
7. Нарциссов P.M. Диагностическая и прогностическая ценность цитохимическою исследования лимфоцитов // Вестник АМН СССР - 1978. - №7. - С.71 -74.
8. Темурьянц H.A. Нервные и гуморальные механизмы адаптации к действию неионизируюших излучений: Автореф. дис..,. докт.биол.наук. - М,. 1989.-44 с.
44
Верно И. П«
9. Чуян Е.Н. Влияние миллиметровых волн нетепловой интенсивности на развитие гипокинетического стресса у крыс с различными индивидуальными особенностями: Автореф. дис.... канд.биол, наук.-Симферополь. 1992.-25 с.
10. Downey G.P., Fukushima Т., Fialkow L., Waddell Т.К. Intracellular signaling in neutrophil priming and activation ii Cell Biol. - 1995, - V.6, - P. 345 356.
11. Eichwald C., Walleczek J. Activation-dependent a biphasic electromagnetic field effects: model based on cooperate enzyme kinetics in cellular signaling// Bioelectromagnetics. - 1996. - V, 17. -P. 427-435,
12. Grundler W., Jentzsch V., Keilmann F., Putlerlik V. Resonant cellular effects of low intensity microwaves // Biological coherence and response to external stimuli. Ed. Frohlich H. - Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 1988. - P. 65 - 85.
13. Hallett M.B., Lloyds D. Neutrophil priming: the cellular signals that say "amber" but not "green" // Immunol. Today. - 1995. - V. 16. - № 6. - P. 264 - 268.
14. Kaplow L.S. A histochemical procedure for localizing and evaluation leukocyte alkaline phosphatase activiti in smears of blood and marrow// Blood. - 1955. - JVslO. - P. 1023 - 1029.
15. Nislihuka Y. Intracellular signalling by hydrolysis of phospholipids and activation of protein kinase С // Science. - 1992. - V. 258. - P. 607 - 614,
16. Rojavin V. A., Tsygankov AY., Ziskin M.C. In vivo effects of millimeter waves on cellar immunity ofcyclophosphamidetreated mice//Electro-and Magnetobiology. ~ 1997,- V. 16.-№ 3-P.281 -292.
17. Safronova V.G., Gabdoulkhakova A.G., Santalov B.F. Immunomodulating Action of Low Intensity Millimeter Waves on Primed Neutrophils // Bioelectromagnetics. - 2002. - V.23. - P. 599 - 606.
Пошупила в редакцию 10.03.2003 г.
