Изменение концентрации малонового диальдегида и динамики блеббинга в гепатоцитах мышей in vitro и in vivo при действии экологически неблагоприятного фактора - магнитного поля промышленной частоты

Объекты и методы исследований. Объектом исследований являлась печень мышей. Содержание малонового диальдегида определялось нами в реакции с тиобарбитуровой кислотой, включающей в себя инкубацию с тиобарбитуровой кислотой исследуемой пробы, экстракцию продуктов реакции бутанолом и спектрофотометрическое измерение их содержания [2]. В качестве источника промышленных магнитных полей была 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 500А/м. Для исследований действия магнитных полей с частотой 66 кГц и интенсивностью 500А/м при эксперименте in vitro взвесь клеток печени белых мышей облучали в течение 15, 30, 60 мин, при эксперименте in vivo действие магнитных полей проводилось в течение 4 мес. по 8 ч в день в одно и то же время – с 08.00 до 16.00. Статистическая обработка результатов проведена с использованием пакета программ Statistica 6.

Результаты исследований и их обсуждение. При исследовании действия магнитных полей промышленной частоты на процесс перекисного окисления липидов мембран было выявлено, что их воздействие в течение 30 мин приводило к достоверному увеличению концентрации малонового диальдегида в 3,2 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 мин приводило к достоверному увеличению концентрации малонового диальдегида в 5,4 раза (рис. 1).

Рис. 1. Изменение концентрации малонового диальдегида во взвеси клеток печени мышей при действии магнитного поля с частотой 66 кГц (здесь и далее *Р<0,01 – достоверность отличий от контроля; n – объем выборки)

Следовательно, действие магнитных полей с частотой 66 кГц обладает выраженным цитотоксическим и мембранотоксическим действием на клетки печени мышей в экспериментах in vitro. Полученные данные позволяют предположить, что механизмы действия магнитных полей с данными характеристиками реализуют себя через активацию окислительного стресса, развитие которого связано с повышением продукции свободных радикалов.

В результате экспериментов in vivo было выявлено, что количество морфологически неизмененных клеток достоверно снижается в 1,5 раза, количество клеток с морфологическими признаками начального блеббинга достоверно не изменялось от контроля, количество клеток с морфологическими признаками терминального блеббинга и некроза увеличивается в 1,7 и 16,5 раза соответственно (рис. 2).

%

■ Контроль

■ Опыт n=30

Норма

Начальный    Терминальный      Некроз блеббинг блеббинг

Рис. 2. Динамика количества нормальных клеток и клеток с морфологическими признаками начального, терминального блеббинга и некроза при действии магнитных полей промышленных частот на клетки печени мышей in vivo

При исследовании малонового диальдегида было выявлено, что магнитные поля с частотой 66 кГц в экспериментах in vivo приводят к достоверному повышению его продукции в 4,25 раза (рис. 3).

Рис. 3. Изменение концентрации малонового диальдегида во взвеси клеток печени мышей при действии магнитных полей с частотой 66 кГц in vivo

Выраженное достоверное увеличение процента некротических клеток при действии магнитных полей с частотой 66 кГц, входящей в диапазон промышленных частот, может сыграть очень важную роль в инициации ряда заболеваний, в этиологии которых важное значение имеет действие экологически неблагоприятных факторов. Известно, что в финале некротической гибели клетки инициируется процесс воспаления. Воспаление характеризуется следующими последовательно протекающими стадиями: альтерация, изменения микроциркуляции, экссудация, эмиграция, фагоцитоз, пролиферация. Системные проявления воспаления включают лихорадку, реакции кроветворной ткани с развитием лейкоцитоза, повышенную скорость оседания эритроцитов, ускоренный обмен веществ, измененную иммунологическую реактивность, явления интоксикации организма. Основными индукторами воспаления являются соединения, выделяемые некротизированными клетками: мочевая кислота, метаболиты пуринов. При гипоксии развитие воспаления опосредуется активацией гипоксия индуцибельного фактора (HIF-1α), который в свою очередь активирует транскрипцию многих генов, регулирующих развитие воспаления. Начальный этап воспаления – альтерация, это изменения в тканях, возникающие после воздействия повреждающего фактора, которые характеризуются нарушением обмена в ткани, изменением ее структуры и функции [3].

Со стороны углеводного обмена отмечается увеличение гликолиза и гликогенолиза, что обеспечивает повышение выработки АТФ. Однако из-за повышения уровня разобщителей дыхательной цепи большая часть энергии рассеивается в виде тепла, что приводит к энергодефициту. Активируется анаэробный гликолиз, продукты которого – лактат, пируат – приводят к развитию метаболического ацидоза. Изменения липидного обмена также характеризуются преобладанием катаболических процессов – липолиза, что вызывает увеличение концентрации свободных жирных кислот и интенсификацию ПОЛ. Повышается уровень кетокислот, что также вносит свой вклад в развитие метаболического ацидоза. Со стороны белкового обмена регистрируется усиленный протеолиз. Активируется синтез иммуноглобулинов. Гиперосмия – повышение осмотического давления – также вызвана усиленным распадом макромолекул и является причиной развития отека в очаге воспаления, индуцирует миграцию лейкоцитов, изменение тонуса сосудов, развитие чувства боли; гиперонкия – повышение онкотического давления в ткани – вызвана активацией гидролиза белковых молекул, увеличением их концентрации в очаге воспаления из-за повышения проницаемости сосудов, приводит к появлению отека в очаге воспаления, изменению поверхностного заряда клеток, вызванного инактивацией ионных насосов; изменение поверхностного заряда клеток вызывает изменение порога возбудимости, индуцирует миграцию фагоцитов и клеточную кооперацию за счет изменения величины их поверхностного заряда; изменение коллоидного состояния межклеточного вещества и гиалоплазмы клеток очаге воспаления (обусловлено гидролизом макромолекул) приводит к увеличению фазовой проницаемости, уменьшению поверхностного натяжения клеточных мембран, вызванному воздействием на клеточные мембраны поверхностно активных веществ, к облегчению подвижности клеток и потенцированию адгезии при фагоцитозе [1].

Заключение. Таким образом, результаты проведенных исследований показывают, что действие магнитных полей с частотой, входящей в диапазон промышленных частот, обладает значительным мембрано- и цитотоксическим действием на гепатоциты мышей как в экспериментах in vitro, так и в экспериментах in vivo, что, возможно, связано с усилением реакций, инициированных повышенной выработкой свободных радикалов.