Влияние электромагнитного излучения на частотах молекулярных спектров поглощения и излучения атмосферного кислорода и оксида азота на прокариотические клетки (10.05.2011)

Автор: Пронина Елена Александровна

Рис. 8. Изменения активности пероксидазы при воздействии ЭМИ

на частоте МСПИ O2.* – p<0,05; ** – p>0,05

Облучение ЭМИ на частоте МСПИ О2 в течение 45 минут вело к повышению активности пероксидазы. Уровень активности пероксидазы увеличивался по сравнению с контролем у всех штаммов. Активность пероксидазы возрастала на 13% у эталонного штамма S. aureus и на 17% – у клинических штаммов; на 12% – у эталонного штамма E. coli и на 13% – у клинических штаммов; на 16% – у эталонного и клинических штаммов P. aeruginosa.

При облучении в течение 60 минут уровень активности пероксидазы также превышал контрольные значения. Данный показатель был больше контрольных значений на 17 и 16% у S. aureus; на 18 и 15% у E. coli и на 17 и 18% у P. aeruginosa.

Таким образом, облучение бактериальных взвесей стафилококка, кишечной и синегнойной палочек ЭМИ на частоте МСПИ О2 приводило к повышению активности ферментов антиоксидантной защиты. Данный процесс, при различном времени экспозиции от 10 до 60 минут, развивался постепенно и достигал максимума при 45-минутной экспозиции для каталазы и СОД и 60-минутной экспозиции – для пероксидазы.

Длительная 60-минутная экспозиция приводила к торможению активности и каталазы и супероксиддисмутазы, чего нельзя сказать об активности пероксидазы. Уровень активности пероксидазы был повышен при различном времени экспозиции облучения ЭМИ на частоте МСПИ О2. Такая динамика характерна для всех трех изученных видов бактерий, хотя они и различаются между собой по уровню исходной активности ферментов антиоксидантной защиты.

Повышение активности ферментов антиоксидантной защиты бактерий под воздействием ЭМИ на частоте МСПИ О2 можно объяснить увеличением синтеза кислорода в системе, как результатом воздействия электромагнитных волн на резонансных частотах данной молекулы.

Из анализа представленных данных (рис. 9) следует, что при облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 10 и 30 минут изменения активности каталазы были незначительны и статистически недостоверны.

Рис. 9. Изменения активности каталазы при воздействии ЭМИ

на частоте МСПИ NO.* – p<0,05; ** – p>0,05

Уровень активности каталазы у культур, подвергнутых воздействию облучения ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 45 минут, возрастал на 8% у эталонного штамма S. aureus и на 16% у клинических штаммов этого вида; на 11% – у эталонного штамма E. coli и на 8% – у клинических штаммов; на 13% – у эталонного штамма P. aeruginosa и на 17% – у клинических штаммов.

Особенно четкие изменения отмечались при 60-минутной экспозиции. Уровень активности каталазы увеличивался по сравнению с контролем и достигал максимального значения у всех штаммов. Этот показатель возрастал на 19% у эталонного штамма S. aureus и на 23% – у клинических штаммов; на 12% – у эталонного штамма E. coli и на 31% – у клинических штаммов; на 20% – у эталонного штамма P. aeruginosa и на 37% –

у клинических штаммов. Полученные данные статистически достоверны.

При облучении в течение 10 и 30 минут уровень активности СОД практически не отличался от контрольных значений. Достоверное увеличение отмечено лишь у клинических штаммов P. aeruginosa.

Изучая динамику изменения активности СОД (рис. 10), удалось установить, что уровень активности данного фермента после облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 45 минут у эталонного штамма

S. aureus возрастал на 20% и на 26% – у клинических штаммов этого вида; на 15% – у эталонного штамма E. coli и на 21% – у клинических штаммов; на 25% – у эталонного и на 28% – у клинических штаммов P. aeruginosa.

Рис. 10. Изменения активности супероксиддисмутазы при воздействии ЭМИ

на частоте МСПИ NO.* – p<0,05; ** – p>0,05

При облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 60 минут уровень активности СОД, так же как и при 45-минутной экспозиции, был выше по сравнению с контрольными значениями на 24% у эталонного штамма

S. aureus и на 25% – у клинических штаммов этого вида; на 22% –

у эталонного штамма E. coli и на 21% – у клинических штаммов; на 25% –

у эталонного и на 27% – у клинических штаммов P. aeruginosa.

При облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 10 минут уровень активности пероксидазы практически не отличался от контрольных значений, но имел тенденцию к повышению. Он превышал контрольные значения на 2 и 5% у S. aureus, на 3 и 4% у E. coli и на 2 и 3% у P. aeruginosa.

Изучение динамики изменения активности пероксидазы (рис. 11) показало, что уровень активности данного фермента после облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 30 минут возрастал на 8% у эталонного штамма S. aureus и на 12% – у клинических штаммов этого вида; на 5% –

у эталонного штамма E. coli и на 11% – у клинических штаммов; на 10% –

у эталонного и на 10% – у клинических штаммов P. aeruginosa.

Рис. 11. Изменения активности пероксидазы при воздействии ЭМИ на частоте МСПИ NO.* – p<0,05; ** – p>0,05

При облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 45 минут уровень активности пероксидазы также увеличивался по сравнению с контролем у всех штаммов. Активность пероксидазы возрастала на 12% у эталонного штамма S. aureus и на 16% – у клинических штаммов; на 15% у эталонного штамма E. coli и на 14% – у клинических штаммов; на 15 и 17% у эталонного и клинических штаммов P. aeruginosa.

При облучении ЭМИ на частоте МСПИ NO в течение 60 минут уровень активности пероксидазы также превышал контрольные значения. Данный показатель был выше контрольных значений на 17 и 16% у S. aureus; на 15 и 18% – у E. coli и на 18 и 20% у – P. aeruginosa.

Таким образом, облучение бактериальных взвесей ЭМИ на частоте МСПИ NO приводило к повышению уровня активности ферментов антиоксидантной защиты: каталазы, супероксиддисмутазы и пероксидазы золотистых стафилококков, кишечной и синегнойной палочек. Повышение активности ферментов зависело от длительности облучения. Максимальное повышение отмечалось при 45- и 60-минутной экспозиции. Менее длительная экспозиция облучения ЭМИ на частоте МСПИ NO не изменяла уровень активности ни каталазы, ни СОД, чего нельзя сказать об активности пероксидазы. Уровень активность пероксидазы был повышен при различном времени экспозиции облучения.

Изменение уровня активности ферментов антиоксидазной защиты после воздействия ЭМИ как на частоте МСПИ О2, так и на частоте МСПИ NO не имело видовой специфичности и не зависело от происхождения штаммов.

Повышение активности ферментов антиоксидантной защиты бактерий под воздействием ЭМИ на частоте МСПИ NO можно объяснить генерацией новых молекул оксида азота в системе или активацией реакционной способности предсуществующих молекул, что повлекло запуск определенных механизмов биохимических реакций под действием волн резонансных частот. Увеличение активности изученных ферментов свидетельствует об интенсификации процессов биологического окисления.

Повышение уровня ферментов антиоксидазной защиты при облучении ЭМИ на частотах МСПИ NO и МСПИ O2 может свидетельствовать о мобилизации компенсаторных функций адаптационных реакций прокариот.

Активатором перекисного окисления служат свободнорадикальные формы кислорода и азота. Субстратом ПОЛ служат полиненасыщенные жирные кислоты. Диеновые конъюгаты, являющиеся первичным продуктом перекисного окисления, увеличивают полярность гидрофобных углеводородных хвостов жирных кислот, которые образуют липидный бислой мембраны.

Полиеновые липиды биомембран являются наиболее вероятной мишенью для кислородных радикалов. Однако образующиеся липидные радикалы, подобно активным формам кислорода, могут атаковать и другие молекулы биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. В возникновении повреждений такого рода важную роль играют как первичные (диеновые конъюгаты), так и промежуточные продукты свободнорадикального окисления липидов – малоновый диальдегид (Черданцев Д.В., 2002).

Облучение ЭМИ на частотах МСПИ NO и МСПИ O2 в течение 10, 30, 45 и 60 минут практически не влияет на показатели перекисного окисления липидов: будь то первичные – диеновые конъюгаты или промежуточные продукты свободнорадикального окисления липидов – малоновый диальдегид.

Изучению роли антиоксидантных ферментов уделяется много внимания, поскольку им отведена важная роль в защите клеток от окислительной деструкции.

На первых этапах стрессового воздействия, вероятно, происходит активация существующих молекул ферментов антиоксидантной защиты и, возможно, синтез ферментов с присутствующих матриц (мРНК). Если этого недостаточно для обеспечения адаптации клетки, включается синтез новых мРНК и молекул фермента, т.е. в каждом конкретном случае активность фермента регулируется в зависимости от метаболических потребностей клеток, что, в свою очередь, определяется интенсивностью стрессового воздействия, его длительностью.

Причины снижения активности одного из ферментов антиоксидантной защиты – СОД – при облучении ЭМИ на частоте МСПИ О2 в течение 60 минут могут быть разнообразными, например истощение пула ферментов в связи с усиленным их расходованием на гашение радикалов O2. Кроме того, поскольку активность ферментов является результатом как их синтеза, так и деградации, уменьшение активности может быть следствием снижения синтеза или повышения деградации молекул фермента (Casano L. et al., 1997; Muthukumarasamy M. et al., 2000 и др.). Снижение активности ферментов при неблагоприятных воздействиях способствует дальнейшему увеличению продукции АФК и развитию окислительных повреждений клеток и тканей. (Jiang H. et al., 2001 и др.).

Внутриклеточные молекулы и ионы оказывают регулирующее влияние на активность ферментов антиоксидантной защиты и экспрессию их генов. Очень мало известно о путях сигнальной трансдукции, которые приводят к индукции антиоксидантной защиты. Как свидетельствуют литературные данные, предполагаемыми участниками в цепи передачи сигналов, приводящих к активации ферментов и экспрессии их генов, являются АФК, ионы кальция, оксид азота, глутатион (Herouart D., Van Montagu M., Inze D., 1993; Herbette S. et al., 2003; Neil S. et al., 2003; Jiang M., Zhang J., 2003).


загрузка...