CC BY
9
ЛИТЕРАТУРА. Минаев А. Д., Щербаков Н. — «Льнопенькоджу-товая пром.», 1938, № 1, с. 27—33. —Сорокин Н. С. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных фабриках. М., 1965.
Поступила 18/IX 1975 г.
УДК 612.82:612.26.01 4.425 .5
В. Ф. Рудиченко
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ
МИТОХОНДРИЙ МОЗГА
Киевский научно-исследовательский институт общей и коммунальной гигиены
Белых крыс-самцов в течение 4 мес по 5 дней в неделю трижды в день по 40 мин подвергали микроволновому облучению с плотностями потока мощности (ППМ), равными 1000, 500, 100, 50, 25 и 10 мкВт/см2. Для этого использовали аппарат «Луч-58» (Х= 12 см). Антенна излучала вертикально-поляризованную волну. В опыт было взято 42 животных. В конце облучения их декапитировали. Кору головного мозга измельчали ножницами до кашицеобразного состояния, а затем гомогенизировали 45 с в среде выделения, состоящей из 0,25 М раствора сахарозы и 0,001 М раствора ЭДТА (В. П. Скулачев), в стеклянном стакане тефлоновым пестиком при температуре тающего льда. Дифференциальное центрифугирование гомогената с целью выделения митохондрий проводили обычным способом на центрифуге типа ЦЛР-1. Выделенные митохондрии хранили в 0,15 М растворе сахарозы при нуле градусов. Дыхание и фосфорилирование митохондрий определяли полярографическим способом в 2 мл ячейке с вибрирующим платиновым электродом, предложенной нами ранее. Использовали полярограф ЛП-7. Среда инкубации митохондрий состояла из 0,25 М раствора сахарозы, 0,075 М раствора KCl, 0,005 М раствора KH2PO« (pH 7,4) и 0,0025 М раствора MgCl,. Субстратами окисления были сукцинат (5 ммоль), а-кетоглутарат и глютамат (10 ммоль). В некоторые пробы вносили ротенон (4 мкмоль). Субстрат фосфорилирования АДФ вносили до концентрации 200 мкмоль в пробе. Белок митохондрий определяли с биу-ретовым реактивом. В пересчете на сухой бычий альбумин содержание белка митохондрий в пробе составляло 2,5—3 мг.
При окислении митохондриями коры головного мозга сукцината изменения параметров окислительного фосфорилирования наблюдали при ППМ облучения от 25 мкВт/см2 и больше. В цепи нефосфор ил ир у ющего окисления отмечали рост скоростей потребления кислорода (25 мкВт/см2 и больше), а при фосфорилирующем — снижение этих величин, возникающее при несколько больших значениях ППМ микроволнового облучения (50 мкВт/см2 и больше).
В случае окисления этими митохондриями сукцината не обнаружилось изменений в отношении АДФ/О при всех изучаемых ППМ СВЧ-энергии. Становится очевидным, что в дыхательной цепи при утилизации сукцината снижение скоростей фосфорилирования АДФ (при 50 мкВт/см2 и больше) при данном способе микроволнового облучения зависит только от параметров фосфорилирующего дыхания.
Окисление митохондриями а-кетоглутарата под влиянием СВЧ-излучения сопровождалось несколько иными количественными характеристиками, чем описанные выше изменения митохондриального окисления сукцината. Например, снижение скоростей фосфорилирующего дыхания для а-кетоглутарата зарегистрировано при величинах ППМ облучения 25 мкВт/см2 и больше, а для сукцината — при величине ППМ облучения от 50 мкВт/мм*. Для обоих указанных субстратов повышение контролируемого дыхания и снижение величин дыхательного контроля установлены при ППМ облучения 25 мкВт/см2 и больше. Если при окислении сукцината митохондриями коры головного мозга облученных крыс не установлено изменений отношения АДФ/О, то при окислении а-кетоглутарата выявлено снижение этих величин при ППМ микроволнового облучения от 50 мкВт/см2 и больше.
Уменьшение скоростей фосфорилирования АДФ при окислении а-кетоглутарата при ППМ облучения 25 мкВт/см2 зависит только от снижения фосфорилирующего дыхания, тогда как при ППМ 50 мкВт/см2 — и от снижения отношения АДФ/О. Подобная закономерность сохраняется при увеличении значений ППМ. Например, скорости фосфорилирования АДФ под влиянием микроволнового облучения с ППМ 1000 мкВт/см2 при окислении сукцината снижается на 27%, а при окислении а-кетоглутарата — на 56%. Поскольку при утилизации дыхательной цепью сукцината как субстрата окисления отношение АДФ/О не изменено при всех величинах ППМ облучения, а при окислении а-кетоглутарата сниже-жено, можно заключить, что участок дыхательной цепи, ответственный за окисление а-кетоглутарата, повреждается в гораздо большей степени.
Наряду с сохранением отношения АДФ/О при окислении митохондриями мозга сукцината у облученных микроволнами животных наблюдали в некоторых случаях снижение стимулирующего влияния АДФ на дыхание. Ряд исследователей (М. Н. Кондратов;!; Г. В. Чернышева и соавт.) рассматривают такое снижение как возможное накопление щаве-левоуксусной кислоты в поврежденной ткани. С целью проверки этого названные авторы предлагают провести такой опыт, где сравнивались бы параметры дахания и фэсфорилиро-
вания митохондрий в случае окисления сукцината с такими же величинами при окислении сукцината совместно с глютаматом. При наличии щавелевоуксуснокислого торможения добавление глютамата вызывает восстановление функциональной активности митохондрий и приближает ее показатели к контрольным величинам.
Полученные нами данные, касающиеся дыхания и фосфорилирования митохондрий коры головного мозга при микроволновом облучении с ППМ, равной 1000 мкВт/см2, показывают, что при добавлении в среду инкубации к сукцинату глютамата происходит увеличение фосфорилирующего дыхания, величин дыхательного контроля и скоростей фосфорилирования АДФ по сравнению с теми же параметрами окислительного фосфорилирования при окислении только сукцината. Эти данные могут свидетельствовать о наличии механизма щавелевоуксусного торможения дыхания и фосфорилирования митохондрий коры головного мозга при длительном микроволновом облучении.
Длительное СВЧ-излучение, по нашим данным, приводит к сходным изменениям фосфорилирующего и контролируемого дыхания, величин дыхательного контроля и скорости фосфорилирования АДФ при окислении митохондриями сукцината и а-кетоглутарата. Различие заключалось в том, что утилизация митохондриями а-кетоглутарата сопровождалась уменьшением отношения АДФ/О, тогда как при окислении теми же митохондриями сукцината изменений данного коэффициента не установлено.
Следует думать, что общие электронно-транспортные участки в дыхательной цепи (А. Ленинджер) цитохромы Ь, с и а для сукцината и для а-кетоглутарата, на основании приведенных выше данных, находятся в относительной устойчивости к длительному СВЧ-излучению. Повреждения дыхательной цепи митохондрий локализуются на уровне липо-ат-НАД и а-кетоглутарат окисляется более медленно. Кроме того, отмечается замедление прохождения электронов через флавопротенды — особо для сукцината и а-кетоглутарата. Следовательно, дыхательная цепь повреждается в большей степени при окислении а-кетоглутарата, чем в случае утилизации ею сукцината.
Исследованиями, проведенными нами, установлено, что при длительном воздействии СВЧ-излучения на организм теплокровных животных в модельном опыте происходят нарушения в обычном ходе реакций дыхательной цепи митохондрий коры головного мозга. Существенным моментом в этом нарушении являются щавелевоуксуснокислое торможение фосфорилирующего дыхания и снижение отношения АДФ/О для участка дыхательной цепи, связанной с окислением а-кетоглутарата. По неизменным величинам отношения АДФ/О в этом случае для сукцината удалось показать, что повреждение дыхательной цепи находится на уровне общего цитохромного участка, т. е. между липоатом — никотинамидаденин-нуклеотидом—флавопротеидом. Оказалось, что при величинах ППМ излучения, равных 10 мкВт/см2, указанных выше изменений не было. Данная величина ППМ излучения, по нашему мнению, должна приниматься во внимание при проектировании и изготовлении бытовых приборов, в принцип действия которых закладывается микроволновое излучение с длиной волны 12 см.
Выводы
1. СВЧ-энергия (Я,= 12 см) вызывает нарушение обычного хода метаболизма в дыхательной цепи головного мозга при ППМ излучения от 25 мкВт/см2 и больше.
2. Механизм действия микроволнового излучения на дыхательную цепь сводится к развитию щавелевоуксусного торможения при фосфорилирующем дыхании, повреждению I пункта сопряжения дыхания и фосфорилирования и уменьшению величин фосфорилирования АДФ.
3. Величины ППМ СВЧ-излучения, равные 10 мкВт/см2, при данном виде облучения оказались недействующими.
ЛИТЕРАТУРА. Кондрашова М. Н. —В кн.: Митохондрии. Биохимические функции в системе клеточных органелл. М., 1969, с. 23—29. —Ленинджер А. Митохондрия. Молекулярные основы структуры и функций. М., 1966. — С к у -л а ч е в В. П. Аккумуляция энергии в клетке. М., 1969. — Чернышева Г. В., Б р а и л о в с к а я В. Г., В а к а р М. Д. — «Бюлл. экспер. биол.», 1975, № 3, с. 29-32.
Поступила 18/VI 1975 г.
