Исследование действия магнитного поля промышленной частоты как экологического фактора, изменяющего активность ферментов антиоксидантной системы человека

Постоянно увеличивается число источников электромагнитного излучения, воздействующего на организм человека, как в быту, так и на производстве. Магнитные поля промышленных частот обладают выраженными биологическими эффектами, но механизмы этих влияний еще окончательно не изучены. Разрозненность и противоречивость многочисленных данных о биологическом действии магнитных полей не только не проясняют, но и делают более сложной объективную оценку их влияния на живые организмы [3].

Целью данного исследования является изучение действия магнитных полей с частотой 66 кГц на активность ферментов антиоксидантной системы каталазы и супероксиддисмутазы в крови людей invitro.

Задачи исследования:

• 1.    Определить изменение активности каталазы при воздействии магнитного поля в течение 15, 30, 60 мин.

• 2.    Определить изменение активности супероксиддисмутазы при воздействии магнитного поля в течение 15, 30, 60 мин.

Методы исследования . В работе использовалась кровь добровольцев, взятая непосредственно перед экспериментом, стабилизированная гепарином. Активность СОД определяли по степени ингибирования реакции автоокисления адреналина в щелочной среде в присутствии фермента [2]. Об интенсивности автоокисления адреналина судили по динамическому нарастанию поглощения при длине волны 347 нм, обусловленному накоплением продукта окисления, опережающим по времени образование адренохрома с максимумом поглощения при 480 нм.

Метод определения активности каталазы основан на образовании окрашенного в желтый цвет комплекса неразрушенного в ходе каталазной реакции пероксида водорода с молибдатом аммония, интенсивность окраски которого регистрировалась на ФЭКе при длине волны 400 нм [1].

В качестве источника промышленных магнитных полей использована установка высокочастотная для индукционного нагрева на базе генератора высокочастотного транзисторного ВГТ5-25/66 со следующими характеристиками: частота колебаний магнитного поля 66 кГц, напряженность магнитного поля в непосредственной близости к установке 500 А/м. Статистическая обработка результатов проведена с использованием пакета программ Statistica 6.

Результаты исследования . При действии магнитного поля с данными параметрами выявлено достоверное снижение активности супероксиддисмутазы (табл.1).

Таблица 1

Изменение активности СОД в крови людей при действии магнитных полей с частотой 66 кГц,Ме (25–75 %)

Примечание: достоверность отличий от контроля здесь и далее ** Р<0,01; n – объем выборки.

При этом воздействие магнитных полей в течение 30 мин приводило к снижению активности СОД в 1,6 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 мин приводило к снижению активности СОД в 2,2 раза.

Действие магнитного поля с данными параметрами приводило к достоверному снижению активности каталазы (табл. 2).

Таблица 2

Изменение каталазы в крови людей при действии магнитных полей с частотой 66 кГц, Ме (25–75%)

При этом воздействие магнитных полей в течение 30 мин приводило к снижению активности каталазы в 3 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 мин приводило к снижению активности каталазы в 7 раз.

Супероксиддисмутаза считается одним из основных ферментов антиоксидантной системы. Она катализирует реакцию дисмутациисупероксиданиона с образованием пероксида водорода. Предполагается, что цистеиновые остатки СОД образуют промежуточный редокс-центр на пути к анион-радикалу кислорода на периферии белка. Такой промежуточный центр в виде S-S-мостика сокращает время передачи электрона, а также служит объектом воздействия модуляторов фермента. СОД, как и каталаза, относится к группе суицидных ферментов, теряющих свою активность в результате функционирования. Каталаза – тетрамер с идентичными субъединицами, каждая из которых содержит в качестве простетической группы гем. Удаление пероксида водорода происходит через так называемую «быструю петлю» (fastloop), включающую каталитическую активность каталазы и «медленную» петлю (slowloop), включающую пероксидазную активность каталазы. Пероксид водорода удаляется не только каталазой, но и глутатионпероксидазой. Но каталаза считается более эффективной, так как она более чувствительна к пероксиду. Снижение активности этих ферментов при действии магнитного поля используемой частоты может быть связано с целым рядом эффектов.

Изучение организма на квантовом уровне показывает, что химические реакции, протекающие в условиях invivo, имеют много общего с «пробирочными» реакциями, а механизмы действия магнитных полей на живой организм основаны на адекватном изменении энергии химических связей в биологических процессах. Результатом химических реакций, как правило, является превращение молекул одних веществ в другие за счет перестройки электронных оболочек ядер. Физические механизмы влияния магнитных полей связаны с вероятностью протекания элементарных химических актов, когда в результате химических превращений, вследствие распаривания электронов, появляются свободнорадикальные продукты реакции с некомпенсированными спинами, которые могут в дальнейшем привести к значительным конформационным перестройкам молекул. Переход между различными спиновыми состояниями пары возможен в случае воздействия внешним магнитным полем, тем самым изменяется вероятность течения химических реакций и, как следствие, имеет место проявление тех или иных магнитобиологических эффектов. Кроме того, в последние годы свободные радикалы стали рассматриваться и в качестве своеобразных «вторичных посредников», формирующихся в ответ на действие эндо- и экзогенных факторов физической, химической и биологической природы и регулирующих функционирование клеток. Такими «вторичными токсическими посредниками» некоторые авторы предлагают считать продукты окисления белков, что подтверждается обнаружением в их составе длительно сохраняющихся пероксидных групп и связанных с полипептидом восстанавливающих остатков (потенциальных прооксидантов за счет способности восстанавливать металлы с переходной валентностью) [4].

Результатом снижения активности ферментов антиоксидантной системы является повышение уровня активных форм кислорода и реализация их патогенных эффектов. Основными направлениями повреждающего действия АКР является целый ряд процессов. Прежде всего, происходит перекисное окисление липидов плазматической и внутриклеточной мембран, приводящее к освобождению медиаторов воспаления и токсинов (например, малонового альдегида, эпоксидов, эндопероксидов). Под влиянием свободных радикалов происходит сшивка мембранных, внеклеточных и внутриклеточных липидов через сульфгидрильные группы с инактивацией ферментов и рецепторов и образованием сульфидрадикалов, дисульфидов и сульфоновых кислот. Процесс ведет к формированию белковых агрегатов. Кроме вышеназванного, под влиянием свободных радикалов происходит повреждение ДНК, остановка ее репликации и мутагенез, что может вызвать тератогенный или канцерогенный, а также цитостатический эффект. Считается, что АКР – универсальные участники любых видов клеточной гибели, по крайней мере, на ее конечных этапах, когда происходит деструкция внутриклеточных мембран и освобождение АКР из компартментов клетки.

Таким образом, мы можем предположить, что воздействие магнитного поля с частотой 66 кГц приводит к конформационным изменениям молекул ферментов антиоксидантной системы – каталазы и суперок-сиддисмутазы, что и является причиной снижения их активности. Учитывая широкий спектр патологических последствий для организма человека, к которым приводит снижение активности ферментов антиоксидантной системы, поиск эффективных методов предотвращения выявленного действия магнитных полей промышленных частот является важной задачей биологии и медицины.