Научная статья на тему 'Изменение жизнеспособности опухолевых клеток под влиянием оптических излучений: экспериментальные исследования in vitro'

Изменение жизнеспособности опухолевых клеток под влиянием оптических излучений: экспериментальные исследования in vitro Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
143
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
культура клеток саркомы 45 / оптические излучения видимого спектра / апоптоз / некроз / cell culture carcoma 45 / optical radiation in the visible range / apoptosis / necrosis

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Шейко Елена Александровна, Шихлярова Алла Ивановна, Бартенева Татьяна Альбертовна, Куркина Татьяна Анатольевна, Бабиева Стелла Михайловнa

Цель исследования – изучение влияния различных полос видимого спектра, подаваемого в одинаковой энергетической дозе на опухолевые клетки культуры опухоли саркомы 45. Электромагнитное излучение оптического диапазона получали от лазерно-светодиодного аппарата «Спектр-ЛЦ». Изучали действие красного спектра с λ=0,67 мкм, оранжевого – с λ=0,59, зеленого – с λ=0,56, синего – с λ=0,47, фиолетового – с λ=0,40. Излучение подавалось в непрерывном режиме с оди-наковой для всех режимов энергетической дозой: 1-й опыт – W=0,3 Дж/см2, 2-й – W=3. Затем пробы помещали в термо-стат на 24 и 48 ч при 37 оС. Оценивали состояние клеток. Было показано, что длина волны, а не общая энергетическая доза, является значимым фактором для активации путей гибели клеток опухоли.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Шейко Елена Александровна, Шихлярова Алла Ивановна, Бартенева Татьяна Альбертовна, Куркина Татьяна Анатольевна, Бабиева Стелла Михайловнa

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHANGES OF THE VIABILITY OF TUMOR CELLS UNDER INFLUENCE OF OPTICAL RADIATION: EXPERIMENTAL STUDIES IN VITRO

To study the influence of the different bands of the visible spectrum wavelength, the energy supplied to the same dose on tumor cells culture of carcoma 45 was the main aim of this study. Electromagnetic radiation in the optical range was obtained from laser-LED device "Spectrum-LC". The effects of the red spectrum with λ = 0,67 m, orange with λ = 0,59 m, green with λ = 0,56 m, blue with λ = 0,47 m, purple with λ = 0,40 m on cells culture were investigated. The radiation was supplied continuously with the same energy for all dosage regimes: first experiment – W = 0,3 J/cm2, second experiment – W = 3 J/cm2. Then the samples were placed in an incubator at 24 and 48 hours at a temperature of 37 C0. Cytological characteristics were studied. The results obtained has shown that the total energy dose is not a significant factor in the activation of cell death pathways tumors such factor is the wavelength

Текст научной работы на тему «Изменение жизнеспособности опухолевых клеток под влиянием оптических излучений: экспериментальные исследования in vitro»

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.

NATURAL SCIENCE. 2017. No. 4-2

УДК 615.831:616-006-092.4 DOI 10.23683/0321-3005-2017-4-2-128-133

ИЗМЕНЕНИЕ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК ПОД ВЛИЯНИЕМ ОПТИЧЕСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ IN VITRO

© 2017 г. Е.А. Шейко1, А.И. Шихлярова1, Т.А. Бартенева1, Т.А. Куркина1, С.М. Бабиева1, Д.П. Атмачиди1, Т.Г. Айрапетова1, Н.В. Николаева1, П.В. Светицкий1

1Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону, Россия

CHANGES OF THE VIABILITY OF TUMOR CELLS UNDER INFLUENCE OF OPTICAL RADIATION: EXPERIMENTAL STUDIES IN VITRO

E.A. Sheiko1, A.I. Shikhlyarova1, T.A. Barteneva1, T.A. Kurkina1, S.M. Babieva1, D.P. Atmachidi1, T.G. Airapetova1, N. V. Nikolaeva1, P.V. Svetitskiy1

1Rostov Research Institute of Oncology, Rostov-on-Don, Russia

Шейко Елена Александровна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: esheiko@inbox.ru

Шихлярова Алла Ивановна - доктор биологических наук, профессор, руководитель испытательного лабораторного центра, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: shikhliarova.a@mail.ru

Бартенева Татьяна Альбертовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, испытательный лабораторный центр, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: tabart1504@yandex.ru

Куркина Татьяна Анатольевна - научный сотрудник, испытательный лабораторный центр, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: ta.kurkina@yandex.ru

Бабиева Стелла Михайловнa - кандидат медицинских наук, врач-онколог, научный сотрудник, отделение опухолей костей, кожи, мягких тканей и молочной железы № 1, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: rnioi@list.ru

Атмачиди Дмитрий Панайотович - кандидат медицинских наук, врач-нейрохирург, отделение нейроонкологии, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: atmachidil @yandex. ru

Айрапетова Тамара Георгиевна - кандидат медицинских наук, врач-онколог, научный сотрудник, отделение торакальной хирургии, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail rnioi@list.ru

Elena A. Sheiko - Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: esheiko@inbox. ru

Alla I. Shikhlyarova - Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of Testing Laboratory Center, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: shikhliarova. a@mail. ru

Tatjana A. Barteneva - Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Testing Laboratory Center, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: tabart1504@yandex.ru

Tatjana A. Kurkina - Researcher, Testing Laboratory Center, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: ta.kurkina@yandex.ru

Stella M. Babieva - Candidate of Medicine, Oncologist, Researcher, Department of Bone, Skin, Soft Tissue and Breast Tumors No. 1, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: rnioi@list.ru

Dmitrii P. Atmachidi - Candidate of Medicine, Neurosurgeon, Department of Neurooncology, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, email: atmachidi1@yandex.ru

Tamara G. Airapetova - Candidate of Medicine, Oncologist, Researcher, Department of Thoracic Surgery, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: rnioi@list.ru

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION. NATURAL SCIENCE. 2017. No. 4-2

Николаева Надежда Владимировна - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, отдел лекарственного лечения опухолей, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: rnioi@list.ru

Светицкий Павел Викторович - доктор медицинских наук, профессор, руководитель отдела опухолей головы и шеи, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: rnioi@list.ru

Nadezhda V. Nikolaeva - Doctor of Medicine, Leading Researcher, Department of Drug Therapy, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: rnioi@list.ru

Pavel V. Svetitskiy - Doctor of Medicine, Professor, Head of Department of Head and Neck Tumors, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: rnioi@list.ru

Цель исследования - изучение влияния различных полос видимого спектра, подаваемого в одинаковой энергетической дозе на опухолевые клетки культуры опухоли саркомы 45. Электромагнитное излучение оптического диапазона получали от лазерно-светодиодного аппарата «Спектр-ЛЦ». Изучали действие красного спектра с 1=0,67 мкм, оранжевого - с 1=0,59, зеленого - с 1=0,56, синего - с 1=0,47, фиолетового - с 1=0,40. Излучение подавалось в непрерывном режиме с одинаковой для всех режимов энергетической дозой: 1-й опыт - W=0,3 Дж/см2, 2-й - W=3. Затем пробы помещали в термостат на 24 и 48 ч при 37 оС. Оценивали состояние клеток. Было показано, что длина волны, а не общая энергетическая доза, является значимым фактором для активации путей гибели клеток опухоли.

Ключевые слова: культура клеток саркомы 45, оптические излучения видимого спектра, апоптоз, некроз.

To study the influence of the different bands of the visible spectrum wavelength, the energy supplied to the same dose on tumor cells culture of carcoma 45 was the main aim of this study. Electromagnetic radiation in the optical range was obtained from laserLED device "Spectrum-LC". The effects of the red spectrum with 1 = 0,67 m, orange with 1 = 0,59 m, green with 1 = 0,56 m, blue with 1 = 0,47 m, purple with 1 = 0,40 m on cells culture were investigated. The radiation was supplied continuously with the same energy for all dosage regimes: first experiment - W = 0,3 J/cm2, second experiment - W = 3 J/cm2. Then the samples were placed in an incubator at 24 and 48 hours at a temperature of 37 C0. Cytological characteristics were studied. The results obtained has shown that the total energy dose is not a significant factor in the activation of cell death pathways tumors such factor is the wavelength.

Keywords: cell culture carcoma 45, optical radiation in the visible range, apoptosis, necrosis.

Введение

Развитие передовых технологий лечения онкологических заболеваний, подтвержденных экспериментальными исследованиями последних лет, свидетельствует об актуальности использования физических факторов (электромагнитное излучение оптического диапазона) в качестве средств и методов, усиливающих эффективность базовой противоопухолевой терапии, обладающих в определенных режимах ингибирующим воздействием на опухоль, процессы метастазирования и рецидиви-рования и способных купировать возможные осложнения [1-4]. В настоящий момент активно разрабатываются методы с использованием различных физических факторов с механизмами действия, направленными на активацию различных систем противоопухолевой защиты, способных блокировать процессы пролиферации и индуцировать апоптоз опухолевых клеток, стимулировать цитотоксичность естественных киллеров [5-9]. Актуальность использования оптических излучений связана с тем, что для получения выраженной ответной реакции достаточно небольших доз таких излучений [1, 10, 11]. С этих позиций интересно

исследовать прямое действие электромагнитных колебаний оптического диапазона на опухолевые клетки. Цель настоящего исследования - изучение влияния различных полос видимого спектра с фиксированной одинаковой энергетической дозой на жизнеспособность опухолевых клеток культуры саркомы 45 (С45).

Материал и методы

Объектом исследования служили опухолевые клетки С45. Для получения культуры клеток брали кусочек опухоли 0,5x0,5 см С45. Опухолевые клетки трижды отмывали средой 199, взвесь клеток разводили полной питательной средой до 4106 и распределяли по пенициллиновым флаконам, после чего не раньше чем через 2 ч осуществляли воздействия на клетки культуры опухоли. Электромагнитные излучения оптического диапазона получали от лазерно-светодиодного аппарата «Спектр-ЛЦ». Исследовали красный спектр с длиной волны Х=0,67 мкм, оранжевый - Х=0,65, желтый - Х=0,59, зеленый - Х=0,56, синий - Х=0,47, фиолетовый -Х=0,40 мкм. Излучение подавалось в непрерывном режиме с одинаковой для всех режимов энергети-

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.

ческой дозой: 1-й опыт - W=0,3 Дж/см2, 2-й -W=3,0. Затем пробы помещали в термостат на 24 и 48 ч при 37 оС. Контрольные пробы инкубировали в аналогичных условиях без облучения. Было проведено 4 серии таких экспериментов.

Количество клеток культуры С45 определяли с использованием камеры Горяева, процент погибших клеток контрольной и опытных проб оценивали по общепринятому тесту с 0,1%-м трипановым синим (Sigma, США). Цитотоксический индекс (ЦТИ) вычисляли по формуле ЦТИ = (О - К) / Кх100 %, где О - количество погибших клеток в опытной пробе; К - в контрольной пробе. Одновременно готовили мазки, фиксировали, окрашивали по Романовскому - Гимзе, микроскопировали и проводили оценку цитологического состояния С45, рассчитывали индекс апоптоза [12, 13]. Достоверность различий средних величин определяли с применением t-критерия Стьюдента и непараметрическими методами.

Результаты и их обсуждение

На контрольных цитологических препаратах культура С45 была представлена однотипными клетками, плотно прилегающими друг к другу, с высоким ядерно-цитоплазматическим отношением (выше 1). Цитоплазма отчетливо базофильна. Ядро округлое, гомогенное, базофильное с наличием 2^3 ядрышек. Типичным являлось наличие в поле зрения значительного количества клеток с митотиче-скими фигурами деления. Регистрировался низкий индекс апоптоза (ИА) (5,3±0,7 %). В единичных клетках отмечались патологические фигуры деления. После воздействия на клетки культуры С45 оптическим излучением различного спектрального диапазона были получены однонаправленные изменения клеток культуры различной степени выраженности, но сходные между собой. Отмечена остановка клеточного деления, отсутствие фигур деления в большинстве проб. Культура была представлена полиморфными клетками атипичной формы. Усиление клеточного полиморфизма происходило за счет сморщивания и пикноза одних клеток и набухания с увеличением размеров других. Отмечалась оксифилия цитоплазмы, отсутствие ядрышек в ядрах. Наблюдались поля «голых» одиночно лежащих клеток. Ядерно-цитоплазмати-ческое отношение было меньше 1. Такие изменения в литературе трактуются как морфологические признаки апоптоза [11, 13-15].

Следует отметить, что при действии оранжевого спектра (как при малой, так и при большой энергетической дозе) наравне с перечисленными

NATURAL SCIENCE. 2017. No. 4-2

выше морфологическими характеристиками клеток были обнаружены большие массивы некротизиро-ванных, с поврежденными мембранами, лизиро-ванных клеток С45. Значения ИА были относительно низкими (при действии малой дозы через 24 ч -19,7±9,0 %, 48 ч - 12,4±6,6 - отличия недостоверны; при большой дозе - 15,1±7,4 %, через 48 ч -8,1±6,8 - отличия недостоверны). Отмеченные изменения могут свидетельствовать о прямом цито-токсическом, разрушительном действии этого спектра на клетки культуры [11]. В пробах после воздействия красного света (как при малой, так и при большой энергетической дозе) отмечались массивы изолированно лежащих друг от друга сморщенных клеток с конденсированным хроматином, который располагался по периферии ядер. Определялись поля ядер, в которых четко дифференцировались глыбки хроматина с четкими правильными краями. Значения ИА были высокие: при малой и большой дозах через 24 ч - 41,3±1,2 и 22,1±3,3 % (р<0,01); через 48 ч - 67,7±6,4 и 88,8±4,1 % (р<0,01).

Как видно из таблицы, различные длины волн неодинаково влияют на гибель клеток С45. При воздействии низкой энергетической дозой во всех изученных пробах число погибших клеток по сравнению с контролем было статистически достоверно выше (р<0,01).

Действие малой дозы видимой части спектра приводит к повышению количества погибших клеток культуры через 24 и 48 ч. При облучении оранжевым спектром гибель клеток достигала 100 %. Судя по цитологическим изменениям, она происходила преимущественно за счет некроза, хотя в части клеток были обнаружены и изменения, характерные для апоптоза; ИА после 24-часовой экспозиции составлял 19,7±9,0 %, после 48-часовой -12,4±6,6 (различия статистически недостоверны между собой, но достоверно выше контроля -3,2±0,1). Интересно, что после воздействия красным спектром ИА был выше, составляя через 24 ч 41,3±1,2, %, а через 48 - 67,7±6,4 (различия достоверны (р<0,01) как между собой, так и по сравнению с контролем, а также с ИА оранжевого спектра). Полученные данные позволяют предположить, что вклад апоптоза в общую гибель клеток оказался более существенным при действии красного спектра по сравнению с оранжевым, несмотря на близость их спектральных характеристик.

После воздействия малыми дозами облучения желтым, зеленым, синим, фиолетовым и инфракрасным спектрами показатели ИА через 24 ч не имели статистически достоверных отличий от контрольных проб.

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION. NATURAL SCIENCE. 2017. No. 4-2

Влияние электромагнитных колебаний оптического диапазона с различной длиной волны на гибель клеток культуры С45, % / Effect of electromagnetic oscillations in the optical range with different wavelengths for the death of C45 cells, %

Спектр W, Дж/см2

0,3 | 3

Время нахождения проб в термостате, ч

24 | 48 | 24 48

Показатель, %

Гибель ЦТИ Гибель ЦТИ Гибель ЦТИ Гибель ЦТИ

Красный 36±0,8* 6,4±0,3 51±0,6* 3,6±0,1 4±0,3* 8,4±0,4 91±2,2* 7,2±0,1

Оранжевый 54±0,7* 9,8±0,1 100±0,0* 8,1±0,4 95±1,3* 18±0,3 96±4,1* 7,7±0,5

Желтый 40±0,8* 7,0±0,3 42±3,3* 2,8±0,4 74±3,7* 13,8±2,4 36±7,1* 2,3±0,1

Зеленый 42±0,4* 7,4±0,1 68±0,7* 5,2±0,1 70±0,6* 13±0,3 34±0,8* 2,1±0,2

Синий 28±0,2* 4,0±1.2 98±1,3* 7,9±2,5 36±4,3* 6,2±0,9 82±6,1* 6,5±0,3

Фиолетовый 45±5,3* 8,4±2,1 86±11,7* 6,7±2,3 39±12,3* 6,8±0,8 92±23,3* 7,4±0,7

Контроль 5±0,1 - 11±0,4 - 5±0,1 - 11±0,4 -

Примечание. * - отличия достоверны по отношению к контролю при р<0,05.

При действии низкой дозы желтого спектра не наблюдалось увеличения процента погибших клеток по мере повышения экспозиции, а ЦТИ снижался, видимо, за счет повышения гибели клеток в контрольной пробе через 48 ч по сравнению с 24-часовой экспозицией. Облучение той же дозой зеленого спектра вызывало повышение процента погибших клеток через 48 ч при снижении ЦТИ, возможно, по той же причине. Следует отметить, что при применении малой дозы желтого и зеленого спектров ИА не менялся по сравнению с контролем ни через 24, ни через 48 ч экспозиции, из чего можно заключить, что отмеченная гибель клеток, по-видимому, не является апоптотической.

Действие малой дозы синего и фиолетового спектров демонстрировало выраженные отличия от описанных выше и индуцировало максимальную гибель клеток через 48 ч. Судя по показателям ИА, в ее реализации задействованы апоптотические механизмы.

При воздействии большой энергетической дозой число погибших клеток также было достоверно выше, чем в контроле. Большая энергетическая доза по сравнению с малой через 24 ч вызывает в пробах достоверное повышение числа погибших клеток, за исключением фиолетового спектра, где эти значения достоверно не отличаются от контроля. При межгрупповом сравнении установлено, что меньше всего клеток погибает при воздействии синим и фиолетовым светом, больше - оранжевым (самые высокие значения ЦТИ). Через 48 ч после действия синего и фиолетового света число погибших клеток увеличивалось в 2,4 раза; при действии оранжевого и инфракрасного спектров - не менялось. Самые низкие значения ЦТИ получены при действии желтого и зеленого спектров.

Применение высокой дозы облучения исследованными длинами волн отличается от действия малой дозы, что укладывается в представления о до-зозависимости эффекта различных воздействий. Так, в отличие от результата применения малой дозы, гибель клеток при 24-часовой экспозиции высокой дозой оранжевого, желтого, зеленого спектров оказалась максимальной (таблица). При 48-часовой экспозиции уровни погибших клеток при действии оранжевого спектра сохраняются на высоких значениях, а при действии желтого и зеленого спектров снижаются в 2 раза.

При этом значения ИА не совпадают с общим количеством погибших клеток: для оранжевого спектра они составляют 15,1±7,4 % через 24 ч и 8,1±6,8 % - 48 ч, не имея статистически значимых различий; для желтого и зеленого статистически достоверно возрастают с 17,3±2,2 до 27,4±0,5 и с 18,1±0,1 до 36,1±0,6 % (в обоих случаях р<0,01).

Отмеченная дозовая зависимость оказалась не характерна для действия синего и фиолетового спектров, которые оказывают сходный эффект как при высокой, так и при низкой дозах; при этом процент погибших клеток связан скорее со свойствами длины волны, чем с дозой. При применении излучений этих частей спектра также происходит нарастание значений ИА по мере увеличения экспозиции: для синего спектра - с 15,8±3,7 до 31,3±2,4 %, для фиолетового -с 16,3±2,5 до 23,7±1,7 % (в обоих случаях р<0,01).

При воздействии больших доз вне зависимости от сроков (24 и 48 ч) показатели ИА были статистически значимо выше по сравнению с контролем. Так, облучение желтым спектром привело к повышению ИА в 3,3 и 5,2 раза, зелёным - в 3,4 и 6,8, синим - в 2,9 и 5,9, фиолетовым - в 3,1 и 4,5, а инфракрасным - в 10,1 и 14,7 раза.

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.

Выявлена особенность эффекта красного спектра: после применения высокой дозы ИА через 48 ч возрастает в 4 раза по сравнению с ИА через 24 ч, что находится в соответствии с выраженным повышением общей гибели клеток С45 через 48 ч после облучения высокой дозой (таблица).

Значения ИА, полученные в пробах, подвергавшихся действию больших доз, через 48 ч были статистически достоверно выше по сравнению со значениями ИА, полученными через 24 ч после воздействий. Для желтого спектра показатели составили 27,4±0,5 % против 17,3±2,2 (р<0,01); для зеленого - 36,1±0,6 против 18,1±0,1 (р<0,01); для синего - 31,3±2,4 против 15,8±3,7 (р<0,01), для фиолетового - 23,7±1,7 против 16,3±2,5 (р<0,5).

Таким образом, после проведения воздействия оптическим излучением в одних и тех же энергетических дозах, но различными полосами спектра на клетки культуры С45 были получены различные результаты. Оранжевый спектр вызывал непосредственную гибель клеток путем некроза, в других случаях, как видно из полученных данных, были запущены механизмы апоптоза. Апоптоз, или программированная клеточная гибель, - генетически детерминированный процесс, который может протекать в нормальных клетках и тканях организма на определенных стадиях его развития, либо может быть индуцирован в тех же самых клетках и тканях организма in vivo и полученных из них клеток и клеточных линий in vitro [13]. Апоптотическая гибель может быть вызвана самыми разнообразными физическими, химическими и биологическими факторами, но финальные фазы процесса протекают сходным образом независимо от индуктора гибели и типа клеток [11, 14]. Нами установлено, что механизмы апоптоза были запущены с помощью некоторых электромагнитных воздействий оптического диапазона. Апоптотические клетки культуры опухоли С45 претерпевают определенные морфологические изменения, отражающие происходящие в них биохимические процессы. Морфологически апоптоз проявлялся гибелью единичных беспорядочно расположенных клеток, что сопровождалось формированием округлых, окруженных мембраной телец, получивших название апоптических [1, 13]. Наблюдаемые нами изменения: клетки сморщенные, выглядят как овальные или округлые скопления эозинофиль-ной конденсированной цитоплазмы с плотными фрагментами ядерного хроматина.

Поскольку энергетические дозы при всех воздействиях были одинаковы (либо малая - W=0,3 Дж/см2, либо в десять раз увеличенная - W=3), а результаты в пробах получены разные, мы склонны прийти к заключению, что действенным фактором, обусловившим эти различия, была длина волны оптиче-

NATURAL SCIENCE. 2017. No. 4-2

ского излучения. Можно предположить наличие в клетках специфических акцепторов для каждой линии спектра, определение локализации которых требует дальнейших исследований. Возбуждение таких акцепторов, по-видимому, будет приводить к запуску механизмов апоптоза опухолевой клетки. Сроки проявления такого воздействия также различны, при действии W=3 Дж/см2 апоптоз проявляется как через 24, так и через 48 ч, тогда как при дозе W=0,3 - только через 48 ч.

Заключение

Полученные данные представляют собой научный интерес и могут быть использованы с целью выбора оптимальных параметров оптического излучения для достижения эффекта моделирования путей гибели опухолевых клеток.

Литература

1. Москвин С.В., Хадарцев А.А. Лазерный свет - можно ли им навредить? (обзор литературы) // Вестн. мед. ин-та «РЕАВИЗ». 2Q16. № 3. С. б9-84.

2. Шейко Е.А., Шихлярова А.И., Марьяновская Г.Я. [и др.]. Низкоинтенсивное монохроматическое светодиодное излучение и величина противоопухолевого эффекта цик-лофосфана, введенного на аутокрови в эксперименте // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2Q11. Т. 151, № 1. С. б7-71.

3. Шейко Е.А., Родионова О.Г., Шихлярова А.И. [и др.]. Квантовая медицина при лечении лучевых поражений органов малого таза (обзор литературы) // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2Q16. № 8-4. С. 542-549. URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/ view?id=1Q121 (дата обращения: Q7.Q9.2Q16).

4. Lanzafame R.J. Photobiomodulation and cancer and other musings // Photomedicine and Laser Surgery. 2011. Vol. 29 (1). Р. 3-4.

5. Кит О.И., Златник Е.Ю., Передреева Л.В. Антипро-лиферативное действие наночастиц цинка и сплава металлов на моделях перевивных сарком // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2Q13. Т. 15б, № 9. С. 3б7-370.

6. Шейко Е.А., Златник Е.Ю., Закора Г.И. Влияние электромагнитных излучений оптического диапазона на культуру клеток лимфосаркомы Плисса // Современные подходы к терапии больных распространенным раком, отдельных локализаций. М., 2QQ5. С. бб1-668.

7. Шейко Е.А., Златник Е.Ю., Закора Г.И. Монохромное излучение красного спектра как фактор, стимулирующий естественные механизмы гибели опухолевых клеток in vitro // Лазерная медицина. 2QQ8. Т. 12, № 1. С. 15-18.

8. Шейко Е.А., Белан О.С. Влияние монохромного светодиодного излучения красной и синей полос спектра на кровь больных раком легкого в экспериментальных исследований in vitro // Лазерная медицина. 2009. Т. 13, № 2. С. 35-38.

9. Karu T.I., Kalendo G.S., Letokhov V.S., Lobko V.V. Biostimulation of HeLa cells by low intensity visible light. I. Stimulation of DNA and RNA synthesis in a wide spectral range // Il Nuovo Cimento D. 1984. Vol. 3. P. 309-318.

ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.

NATURAL SCIENCE.

2017. No. 4-2

10. Шейко Е.А., Златник Е.Ю., Шихлярова А.И. Особенности действия оптических излучений видимого и длинноволнового света на клетки культуры К562: экспериментальные исследования in vitro // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 8 (3). С. 86-90.

11. Шейко Е.А. Влияние действия оптического излучения зеленого и оранжевого спектра на жизнеспособность культуры С45 // Междунар. журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 2. С. 83-87.

12. Фролов В.В., Дроздова Г.А., Риегер П., Благонравов М.Л. Начальные механизмы формирования «гипертонического сердца» // БЭБиМ. 2004. Т. 137, № 6. С. 249-252.

13. Широкова А.В. Апоптоз. Сигнальные пути и изменение ионного и водного баланса клетки // Цитология. 2007. Т. 40, № 5. С. 385-394.

14. Frits M.B., Friborg C.R., Shneider L. [et al.]. Cell Shrinkage as the singal to apoptosis in NIH 3T3 fibroblasts // J. Physiol. 2005. Vol. 567. P. 427-443.

15. Vermeulen K., Bockstaele D.R., Berneman Z.N. Apoptosis: mechanisms and relevance in cancer // Ann. Hematol. 2005. Vol. 84. P. 627-639.

References

1. Moskvin S.V., Khadartsev A.A. Lazernyi svet - mozhno li im navredit'? (obzor literatury) [Laser light - can they hurt? (review of the literature)]. Vestn. med. in-ta «REAVIZ». 2016, No. 3, pp. 69-84.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Sheiko E.A., Shikhlyarova A.I., Mar'yanovskaya G.Ya. [i dr.]. Nizkointensivnoe monokhromaticheskoe svetodiodnoe izluchenie i velichina protivoopukholevogo effekta tsiklo-fosfana, vvedennogo na autokrovi v eksperimente [Low-intensity monochromatic light-emitting diode radiation and the magnitude of the antitumor effect of cyclophosphamide introduced into autoblood in the experiment]. Byul. eksperim. bi-ologii i meditsiny. 2011, vol. 151, No. 1, pp. 67-71.

3. Sheiko E.A., Rodionova O.G., Shikhlyarova A.I. [i dr.]. Kvantovaya meditsina pri lechenii luchevykh porazhenii or-ganov malogo taza (obzor literatury) [Quantum medicine in the treatment of radiation lesions of pelvic organs (review of the literature)]. Mezhdunar. zhurn. prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii. 2016, No. 8-4, pp. 542-549. Available at: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id= 10121 (accessed 07.09.2016).

4. Lanzafame R.J. Photobiomodulation and cancer and other musings. Photomedicine and Laser Surgery. 2011, vol. 29 (1), pp. 3-4.

5. Kit O.I., Zlatnik E.Yu., Peredreeva L.V. Antipro-liferativnoe deistvie nanochastits tsinka i splava metallov na modelyakh perevivnykh sarkom [Antiproliferative action of zinc and metal alloy nanoparticles on sarcomeled models]. Byul.

eksperim. biologii i meditsiny. 2013, vol. 156, No. 9, pp. 367-370.

6. Sheiko E.A., Zlatnik E.Yu., Zakora G.I. [Influence of electromagnetic radiation of the optical range on the culture of Pless lymphosarcoma cells]. Sovremennye podkhody k terapii bol'nykh rasprostranennym rakom, otdel'nykh lokalizatsii [Modern approaches to therapy of patients with advanced cancer, separate localizations]. Moscow, 2005, pp. 661-668.

7. Sheiko E.A., Zlatnik E.Yu., Zakora G.I. Monokhrom-noe izluchenie krasnogo spektra kak faktor, stimuliruyushchii estestvennye mekhanizmy gibeli opukholevykh kletok in vitro [Monochrome radiation of the red spectrum as a factor stimulating the natural mechanisms of death of tumor cells in vitro]. Lazernaya meditsina. 2008, vol. 12, No. 1, pp. 15-18.

8. Sheiko E.A., Belan O.S. Vliyanie monokhromnogo svetodiodnogo izlucheniya krasnoi i sinei polos spektra na krov' bol'nykh rakom legkogo v eksperimental'nykh issledovanii in vitro [Influence of monochromic red and blue radiation of the red and blue bands of the spectrum on the blood of patients with lung cancer in experimental studies in vitro]. Lazernaya meditsina. 2009, vol. 13, No. 2, pp. 35-38.

9. Karu T.I., Kalendo G.S., Letokhov V.S., Lobko V.V. Biostimulation of HeLa cells by low intensity visible light. I. Stimulation of DNA and RNA synthesis in a wide spectral range. Il Nuovo Cimento D. 1984, vol. 3, pp. 309-318.

10. Sheiko E.A., Zlatnik E.Yu., Shikhlyarova A.I. Osoben-nosti deistviya opticheskikh izluchenii vidimogo i dlinno-volnovogo sveta na kletki kul'tury K562: eksperimental'nye issledovaniya in vitro [Peculiarities of the effect of optical radiation from visible and long-wave light on the K562 culture cells: experimental in vitro studies]. Mezhdunar. zhurn. prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii. 2014, No. 8 (3), pp. 86-90.

11. Sheiko E.A. Vliyanie deistviya opticheskogo izlucheniya zelenogo i oranzhevogo spektra na zhiznesposobnost' kul'tury S45 [Effect of the action of optical emission of the green and orange spectrum on the viability of the C45 cult]. Mezhdunar. zhurn. prikladnykh i fundamental'nykh issledovanii. 2015, No. 2, pp. 83-87.

12. Frolov V.V., Drozdova G.A., Rieger P., Blagonravov M.L. Nachal'nye mekhanizmy formirovaniya «gipertonich-eskogo serdtsa» [Initial mechanisms of formation of the "hypertonic heart"]. BEBiM. 2004, vol. 137, No. 6, pp. 249-252.

13. Shirokova A.V. Apoptoz. Signal'nye puti i izmenenie ionnogo i vodnogo balansa kletki [Apoptosis. Signal pathways and changes in ionic and water balance of cells]. Tsitologiya. 2007, vol. 40, No. 5, pp. 385-394.

14. Friis M.B., Friborg C.R., Shneider L. [et al.]. Cell Shrinkage as the singal to apoptosis in NIH 3T3 fibroblasts. J. Physiol. 2005, vol. 567, pp. 427-443.

15. Vermeulen K., Bockstaele D.R., Berneman Z.N. Apoptosis: mechanisms and relevance in cancer. Ann. Hematol. 2005, vol. 84, pp. 627-639.

Поступила в редакцию /Received

6 сентября 2017 г. /September 6, 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.