Экологический фактор, изменяющий активность ферментов антиоксидантной системы - магнитное поле с частотой 66 кГц

Методы исследования. В работе использовалась кровь добровольцев, взятая непосредственно перед экспериментом и стабилизированная гепарином. Принцип метода определения активности СОД основан на ингибировании реакции автоокисления адреналина в щелочной среде в присутствии СОД вследствие дисмутации супероксидных анион-радикалов. Об интенсивности автоокисления адреналина судят по динамическому нарастанию поглощения при длине волны 347 нм, обусловленному накоплением продукта окисления, опережающим по времени образование адренохрома с максимумом поглощения при 480 нм; определение активности КАТ выполняли электрофотоколориметрическим методом при длине волны 400 нм. Содержание малонового диальдегида определяли 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 использована установка высокочастотная для индукционного нагрева на базе генератора высокочастотного транзисторного ВГТ5-5/66 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 и выводы исследования. При действии магнитного поля с данными параметрами выявлено достоверное снижение активности супероксиддисмутазы (рис. 1).

Рис. 1. Изменение активности СОД в крови при действии магнитных полей с частотой 66 кГц in vitro [25–75%], Ме

Здесь и далее **Р < 0,01

При этом воздействие магнитных полей в течение 30 минут приводило к снижению активности СОД в 1,3 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 минут приводило к снижению активности СОД в 1,7 раза.

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

%

0,06

0,05

0,04

0,03

0,02

0,01

0,00

30            60

Контроль

Опыт

Рис. 2. Изменение активности каталазы в крови при действии магнитных полей с частотой 66 кГц in vitro [25–75%], Ме

В экспериментах in vitro воздействие магнитных полей в течение 30 минут приводило к снижению активности каталазы в 1,6 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 минут приводило к снижению активности каталазы в 2,5 раза.

При действии магнитного поля с данными параметрами выявлено достоверное увеличение продукции малонового диальдегида, отражающее выраженность окислительного стресса (табл.).

Изменение продукции МДА в крови при действии магнитных полей с частотой 66 кГц [25–75%], Ме

Время воздействия	Контроль (ммоль/л) (n=27)	Магнитные поля (n=27)
0 минут	1,22(1,22+1,23]	1,22(1,22+1,23]
15 минут	1,35(1,33+1,35]	2,56(2,53+2,56]
30 минут	2,16(2,13+2,16]	5,86(5,83+5,87]**
60 минут	2,57(2,53+2,57]	7,23(7,23+7,25]**

Примечание: n – объем выборки.

При этом воздействие магнитных полей в течение 30 минут приводило к увеличению продукции малонового диальдегида в 2,7 раза. Воздействие же магнитных полей в течение 60 минут приводило к увеличению продукции малонового диальдегида в 2,8 раза.

Традиционно патогенез окислительного повреждения клеток рассматривался преимущественно с позиций мембрано- и генотоксичности свободных радикалов (перекисное окисление липидов (ПОЛ) и нарушение структуры ДНК), к повышению продукции которых может привести воздействие магнитных полей с используемыми параметрами. Регуляция содержания перекисей и свободных радикалов тканей обеспечивается различными ферментными системами и природными антиоксидантами. На стадии инициирования регуляция ПОЛ в клетке осуществляется посредством генерации супероксидных радикалов, влияния на активность СОД и каталазы, а также на уровень свободного железа. На стадии продолжения цепи изменяется уровень кислорода, микровязкости и содержания полиненасыщенных жирных кислот. На этапе разветвления цепи контроль за уровнем ПОЛ осуществляется за счет влияния на количество свободного железа, активность глутатионпероксидазы и уровень свободных тиолов. На стадии обрыва цепи возникают липофильные антиоксиданты и наблюдаются высокие концентрации свободного железа [1].

Известно, что важнейшим индикатором окислительно-восстановительного гомеостаза клетки является структурное и функциональное состояние клеточных белков, в том числе их термодинамическая и операционная стабильность. Большинство меж- и внутримолекулярных взаимодействий (связывание ионов, субстратов, кофакторов, лигандов, межбелковые и белок-липидные взаимодействия, конъюгация с углеводами, формирование всех видов связи и гидрофобные взаимодействия) напрямую зависят от редокс-статуса среды. В основе денатурационно-ренатурационных превращений и субстрат-ферментных взаимодействий лежит прежде всего тиол-дисульфидный обмен [1, 2]. Реакционная способность цистеиновых остатков белков зависит от присутствия окружающих их ароматических или электростатически заряженных молекул (преимущественно гистидина), а также общего редокс-потенциала системы - при преобладании окислительных валентностей формирование дисульфидных связей облегчено. Редокс-центры белковых молекул в физиологических условиях удалены от поверхности, поэтому белки могут рассматриваться в качестве своеобразного органического матрикса, движение электронов в котором осуществляется благодаря «скачкам» из одного центра в другой или по ковалентным и водородным связям. При этом дисульфидные анионы выступают в роли центров переноса электронов. Формирование дисульфидных связей, катализируемое протеиндисуль-фидизомеразой, обусловливает самоорганизацию белков клетки помимо изомеризации по пролину и ассоциации полипептидных цепей. При этом дисульфидные связи стаилизируют исходное состояние, но не определяют пространственную перестройку белковой молекулы [2]. Промежуточным на пути приобретения стабильной конформации при де- и ренатурационных процессах, сопровождающихся восстановлением дисульфидных связей, является этап формирования «расплавленной глобулы», имеющей объем, превышающий окончательный на 5-15 %, со сниженной степенью ригидности вторичной и третичной структур [1, 3]. Такие структуры способны, будучи локализованными против гидрофобной поверхности, приобретать четвертичную структуру, соответствующую исходной [1,4].

При окислительном стрессе денатурация белковых молекул клетки приводит к уменьшению периода их функционирования в результате повышения чувствительности к протеолитическим реакциям и процессам посттрансляционной модификации (фосфорилированию и рибозилированию); поддержание же частично денатурированных полипептидов в форме «расплавленной глобулы» является обязательным событием при синтезе новых пептидных цепей и их транспорте через клеточные мембраны, что создает основу эффективной регуляции метаболизма через альтерацию редокс-буферных компонентов клетки [1].

Известно, что окислительное повреждение мембран клеток (плазматической, лизосомальной, митохондриальной, ядерной) возникает вследствие окисления полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов, активации и деградации липидных радикалов, реорганизации двойных связей и деструкции липидов. Вследствие появления гидрофильной гидроперекисной группировки в полиненасыщенной жирной кислоте нарушается гидрофобность бислоя, диальдегиды выступают в роли поперечносшивающих бифункциональных реагентов, снижается молекулярная подвижность фосфолипидов, нарушаются липид-белковые взаимодействия, устраняется трансбислойная асимметрия липидов [1, 4].Сопутствующим процессом является деструктурирование мембранных белков – рецепторов, ферментов, ионных каналов, выступающих в роли окисляемых субстратов, особенно при наличии тиоловых групп. Последние, будучи окисленными, образуют высокомолекулярные белковые агрегаты и, таким образом, ответственны за пермеабилизацию мембран внутриклеточных органелл, в том числе митохондрий. В митохондриях протекание такого рода процессов непосредственно сопряжено с формированием свободных радикалов в дыхательной цепи, а также со связыванием ионов кальция с белками, облегчающим их окислительное повреждение. Модуляция тиолдисульфидного обмена в белках митохондриальных мембран лежит в основе повышения их ионной проницаемости [1, 3].

Выводы. Таким образом, мы можем предположить, что воздействие магнитного поля с используемыми параметрами индуцирует развитие окислительного стресса, что является результатом целого ряда взаимосвязанных процессов и реакций.