Влияние низкоинтенсивного элек тромагнитного излучения крайневысокочастотного диапазона на активность лактат- дегидрогеназы Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2008. № 6

УДК 576.8

ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА НА АКТИВНОСТЬ ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ

© 2008 г. Е.Г. Чеботарева, В.Б. Бородулин, К.Э. Совцова

Саратовский государственный Saratov State Medical University,

медицинский университет, 410012, Saratov, B.Kazach 'ia St., 112,

410012, г. Саратов, ул. Б. Казачья, 112, meduniv@sgmu.ru

meduniv@sgmu.ru

Исследовано влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения с частотой 65 ГГц на кинетические параметры лак-татдегидрогеназы. Показано, что использованный в работе режим КВЧ-излучения вызывает увеличение максимальной скорости ферментативной реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой, и уменьшение константы Михаэлиса.

Ключевые слова: КВЧ-излучение, лактатдегидрогеназа, константа Михаэлиса.

The increase in speed enzymatic reactions with participation lactatedehydrogenase under action of extremely highly frequency radiation of low intensity by frequency of 65 GHz capacity 0,5 mcW and reduction ofconstant ofMichaelis is experimentally proved at pH buffers < 7,4.

Keywords: extremely highly frequency radiation, lactatedehydrogenase, constant of Michaelis.

Для выявления характера воздействия КВЧ-терапии на клетку важно определить, на какую клеточную мишень воздействует излучение. Так как ферменты являются главным звеном метаболических процессов, протекающих в клетках [1, 2], действие миллиметровых волн на организм можно оценить по изменению скорости ферментативных реакций и активности отдельного фермента [3, 4]. Важным биохимическим показателем метаболизма является активность ключевого фермента углеводного обмена - лак-татдегидрогеназы (ЛДГ). Влияние КВЧ-излучения на характеристики фермента будет говорить и об изменении метаболизма в живом организме [5, 6].

Целью настоящего исследования является выяснение воздействия КВЧ-излучения на активность лак-татдегидрогеназы.

Материалы и методы

В работе использовался метод спектрофотомет-рии, так как он наиболее удобный и чувствительный, поскольку в изучаемых реакциях участвовали вещества, обладающие характерными спектральными свойствами.

Метод непрерывной регистрации скорости ферментативной реакции основан на том, что в её ходе происходит убыль количества вещества, обладающего характерными спектральными свойствами, в нашем случае это вещество - НАДН («Sigma»).

Спектры (кинетические кривые) поглощения НАДН регистрировались с помощью спектрофотометра «Specord UV VIS» (Германия) в диапазоне волн от 220 до 400 нм.

ISSN 0321-3005 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН. ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ. 2008. № 6

Скорость реакции определяли по уменьшению содержания НАДН (максимум поглощения при длине волны 340 нм) в реакционной смеси в результате восстановления пирувата в лактат.

Сначала была проведена серия контрольных реакций, в которых проводилось облучение компонентов реакционной смеси по отдельности на резонансной частоте 65 ГГц (мощность 0,5 мкВт). Затем были исследованы реакции с ферментом (лактатдегидрогена-за, «Sigma») в опытном растворе, облученном на той же частоте.

В данной работе для аппроксимации кинетических кривых и графиков зависимости скорости реакции от концентрации субстрата и вычисления параметров реакции использовалась программа Origin 7.0.

Результаты и их обсуждение

Кинетика изучаемой реакции описывается уравнением Михаэлиса-Ментен. Очень показательным параметром реакции является константа Михаэлиса (Km), численно равная концентрации пирувата натрия, при которой скорость ферментативной реакции равна половине максимальной. Константа определяется по графику зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата.

Для определения Km вычисляли скорость реакции при различных концентрациях субстрата - пирувата натрия. Действие миллиметровых волн на активность ЛДГ определяли по уменьшению скорости реакции и изменению.

Проводили расчет скорости реакции для каждой концентрации пирувата и строили график зависимости скорости ферментативной реакции (V0, М/с) от концентрации субстрата (C, тМ пирувата натрия). По графику находили значение Km (рисунок).

Зная скорость реакции, можно рассчитать активность фермента.

Максимальная начальная скорость реакции без облучения составляет 4,84*10"7, а с облученным ферментом - 1,2*10"6 М/с. По графику нашли значение Кт, фермента по пирувату, которое в контроле со-

ставляет 0,61 мМ пирувата, а для облученного фермента - 0,53 (температура = 20 оС, рН < 7,4).

1,2x10 1,0x10'"-8,0x10 6,0x10" 4,0x10"-2,0x10 0,0

-О

Vn, М/с

Von - Vk

С, мМ

,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1.6 1.8 2,0

График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата; Ук - скорость ферментативной реакции в контрольных пробах (без облучения); Уоп - в опытных пробах (с облучением); У0 - максимальная скорость реакции; Кт= 72 У0 .

В результате проведенного исследования экспериментально доказано увеличение скорости ферментативной реакции с участием лактатдегидрогеназы под действием КВЧ-излучения частотой 65 ГГц мощностью 0,5 мкВт и уменьшение Кт.

Литература

1. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов. М., 1990.

2. Аксенов С.И. Роль воды в процессах функционирования биологических структур и в их регулировании // Биофизика. 1985. № 30.

3. Бецкий О.В. Миллиметровые волны в биологии и медицине. // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. Вып. 10.

4. Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // Успехи физических наук. 2003. Т. 173. № 3.

5. Фертш Э. Структура и механизм действия ферментов. М., 1980.

6. Эткинс П. Физическая химия: В 2 т. Т. I. М., 1980.

Поступила в редакцию

12 декабря 2006 г.