ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2010, том 435, № 3, с. 403-406
БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 577.3
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ НА ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ КЛЕТОК ТИМУСА МЫШЕЙ В НОРМЕ И ПРИ СИСТЕМНОМ ВОСПАЛИТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ © 2010 г. Т. П. Кулагина, А. В. Ариповский, А. Б. Гапеев, Н. К. Чемерис
Представлено академиком А.И. Мирошниковым 27.05.2010 г. Поступило 09.07.2010 г.
Значительное повышение в последние десятилетия уровня антропогенного электромагнитного фона и возможность развития нейротоксических, иммуно-модифицирующих и канцерогенных эффектов электромагнитных факторов окружающей среды указывают на необходимость детальных исследований механизмов биологического действия электромагнитных полей и излучений. Проблема выяснения механизмов биологического действия электромагнитного излучения крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) занимает особое место в электромагнитной биологии в связи с широким применением излучения этого диапазона в клинической практике для профилактики, диагностики и лечения заболеваний различной этиологии [1]. Есть основания полагать, что успехи КВЧ-терапии связаны со способностью излучения оказывать иммуно-модулирующее и противовоспалительное действие [2].
Известно, что жирные кислоты (ЖК) являются важнейшим звеном в иммунных реакциях человека и животных, поскольку определяют состояние и функции клеточных мембран, являются предшественниками биоактивных медиаторов, участвуют в регуляции генной экспрессии [3]. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что биомедицинские эффекты ряда полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) имеют плейотропный характер и схожи с эффектами низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ [2]. Это сравнение привело нас к предположению о возможном участии ПНЖК в реализации биологического действия излучения на уровне целого организма. В связи с этим цель настоящей работы состояла в
Институт биофизики клетки Российской Академии наук, Пущино Московской обл. Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии, Обнинск Московской обл.
исследовании влияния ЭМИ КВЧ на жирнокис-лотный состав клеток тимуса мышей в норме и при системном воспалительном процессе.
В работе впервые показано, что ЭМИ КВЧ с эффективными параметрами (частота 42.2 ГГц, интенсивность 100 мкВт/см2, экспозиция в течение 20 мин) способно значительно увеличивать содержание ПНЖК (дигомо-у-линоленовой, ара-хидоновой, эйкозапентаеновой, докозапентаено-вой и докозагексаеновой) в тимусе мышей в норме и при зимозан-индуцированном воспалительном процессе.
Эксперименты проводили на мышах-самцах двухмесячного возраста линии BALB/c массой 20—23 г, находившихся на стандартном пищевом рационе при свободном доступе к воде и пище. Воспалительный процесс вызывали внутрибрю-шинной инъекцией 200 мкл суспензии зимозана ("Sigma", США) в концентрации 5 мг/мл, приготовленной на стерильном физиологическом растворе. Контрольные мыши получали инъекции физиологического раствора и процедуры имитации воздействия ЭМИ КВЧ. Источником ЭМИ КВЧ служил высокочастотный генератор Г4-141 ("Исток", Фрязино, Россия).
В экспериментах использовали параметры и условия воздействия ЭМИ КВЧ (частота 42.2 ГГц, интенсивность 100 мкВт/см2, экспозиция 20 мин), высокая противовоспалительная эффективность которых была продемонстрирована нами ранее [4]. Мышей с системным воспалительным процессом облучали ЭМИ КВЧ через 1 ч после индукции воспаления. Через 4 ч после облучения или имитации воздействия излучения животных декапитировали. Ткань тимуса гомогенизировали в охлажденном фосфатносолевом буфере с добавлением 1 мМ ЭДТА (pH 7.2). Образцы гомогена-тов тканей тимуса, содержащие 0.5% спиртового раствора антиоксиданта ионола (2,6-ди-трет-бу-тил-4-метилфенол), лиофилизировали в вакууме роторной сушилки ("Savant", США). Сапонифи-кацию и метилирование ЖК проводили согласно
403
8*
404
КУЛАГИНА и др.
Таблица 1. Жирнокислотный состав гомогената ткани тимуса мышей в норме (n = 7)
Относительное
Жирные кислоты содержание (% от общего количества)
Миристиновая (С14:0) 2.22 ± 0.17
Пальмитиновая (С16:0) 30.8 ± 0.6
Пальмитолеиновая (С^ь омега-7) 4.01 ± 0.35
Стеариновая (С^^) 13.9 ± 0.4
Олеиновая (С18:Ь омега-9) 17.9 ± 1.0
Линолевая (С18:2, омега-6) 10.1 ± 0.3
а-Линоленовая (С^^, омега-3) 0.029 ± 0.012
Арахиновая (С20:0) 1.04 ± 0.5
Дигомо-у-линоленовая (С20:3, омега-6) 1.04 ± 0.04
Арахидоновая (С20Ч, омега-6) 14.4 ± 0.5
Эйкозапентаеновая (С20:5, омега-3) 0.008 ± 0.006
Докозапентаеновая (С22:5, омега-3) 0.87 ± 0.06
Докозагексаеновая (С22:6, омега-3) 3.77 ± 0.27
Сумма насыщенных жирных кислот 47.9 ± 0.9
Сумма мононенасыщенных жирных 21.9 ± 1.0
кислот
Сумма полиненасыщенных жирных 30.2 ± 0.9
кислот
стандартным процедурам [5]. Метиловые эфиры ЖК определяли методом газовой хроматографии на аналитическом газовом хроматографе GC 3900 ("Уайап", США).
Абсолютное и относительное содержание ЖК определяли по методу внутреннего стандарта с использованием смеси стандартных ЖК с маргариновой кислотой (С17:0). Эксперименты выполнены по протоколу "слепого контроля". Статистический анализ данных проводили по критерию Манна—Уитни. Достоверными считали отличия прир < 0.05.
Жирнокислотный состав гомогената ткани тимуса мышей представлен в табл. 1. Насыщенные ЖК составляют около 48% от общего содержания ЖК, на долю мононенасыщенных приходится около 22%, на долю полиненасыщенных — около 30%. Облучение мышей ЭМИ КВЧ вызывало значимое по сравнению с контролем изменение жирнокислотного состава клеток тимуса, связанное с модификацией содержания только ПНЖК (рис. 1). Снижение содержания линолевой кислоты сопровождалось увеличением содержания ди-гомо-у-линоленовой (в 1.2 раза), арахидоновой (в 1.2 раза), эйкозапентаеновой (в 10 раз) и докоза-пентаеновой (в 1.4 раза) кислот. Синтез дигомо-у-линоленовой и арахидоновой кислот из линолевой (семейство омега-6), а также эйкозапентаено-
вой, докозапентаеновой и докозагексаеновой из а-линоленовой (семейство омега-3) осуществляется общими десатуразами и элонгазами клеток печени [6, 7]. Экспрессия и активность этих ферментов может изменяться многими физиологическими условиями и пищевыми факторами [8]. Следует отметить, что обнаруженное нами увеличение содержания в тимусе дигомо-у-линолено-вой и арахидоновой омега-6 ПНЖК после воздействия ЭМИ КВЧ значительно превосходит степень снижения содержания линолевой кислоты (рис. 1). Можно предположить, что увеличение содержания ПНЖК в тимусе под действием ЭМИ КВЧ обусловлено поступлением этих ЖК извне.
Полученные в последнее время результаты указывают на важную роль омега-6 и омега-3 ПНЖК в регуляции ряда физиологических функций, таких как клеточный рост и пролиферация, клеточная адгезия, иммунные и воспалительные реакции [3, 9]. Особый интерес представляют исследования по влиянию омега-3 ПНЖК на опухолевый рост. Показано, что добавление в культу-ральную среду нетоксичных доз эйкозапентаено-вой и докозагексаеновой ЖК предотвращало превращение клеток, находящихся в предопухоле-вом состоянии, в опухолевые и угнетало рост опухолевых клеток [10]. Продемонстрирована способность эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот in vitro разрушать в мембранах опухолевых клеток микродомены ("рафты"), содержащие рецепторы, отвечающие за образование метастазов [11]. ПНЖК влияют на экспрессию генов, отвечающих за детоксикацию, контроль клеточного цикла, сигнальные механизмы, перекисное окисление липидов, окислительный стресс, синтез эй-козаноидов [3]. Вполне вероятно, что механизмы реализации ряда противоопухолевых эффектов ЭМИ КВЧ [12] могут быть связаны с модификацией жирнокислотного состава иммунокомпе-тентных клеток и последующим изменением их активности.
Обращает на себя внимание тот факт, что при индукции системного воспалительного процесса у мышей в тимусе увеличивается содержание тех же ПНЖК, что и при облучении интактных животных (рис. 1). В этом случае возрастание содержания докозагексаеновой кислоты становится значимым, а вместо уменьшения содержания ли-нолевой кислоты снижается содержание мононенасыщенной олеиновой кислоты. Снижение содержания олеиновой кислоты в клетках тимуса при воспалении может быть обусловлено ее замещением в составе липидов на ПНЖК и/или усилением биосинтеза ПНЖК семейства омега-9 [3].
Омега-6 и омега-3 ПНЖК играют важную роль при воспалительных процессах, поскольку являются предшественниками медиаторов воспаления, обладающих как провоспалительными, так и противовоспалительными свойствами. Процесс
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
405
Содержание жирных кислот, % от контр.
1200 -
900 -
600 - 2
_: 3
- -4
160 -
140 -
120 -
100 - *
80 -
60 -
40 -
20 -
0
I
+ *
I
а
<ч
о н
тин
и
% л
л а
с
а а а а а а а а а
<ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч <ч
о о о е о о о о о
н н н л н н н н н
и и и о е о е е е
е р е н л д а а а
л а л е о т т с
о т теа О Л н и л 1 ад ах н е н е к е
и % л Ст Ара С а т о С а т о ^ а т о
л а К о к к к
% о =К Э о п о Ч
и
и
х ы н н е
ц
ы с а н а
С
х ы н н е
э
ы с а н е н о н о
С
х ы н н е
ц
ы с а н е н и л о
с
а
С
Рис. 1. Изменение содержания жирных кислот в клетках тимуса мышей после воздействия ЭМИ КВЧ (42.2 ГГц, 100 мкВт/см2, 20 мин) в норме и при системном воспалительном процессе. 1 — контроль, 2 — ЭМИ КВЧ, 3 — воспаление, 4 — воспаление + ЭМИ КВЧ. Данные представлены только для тех ЖК, содержание которых изменяется достоверно. *р < 0.05 от контроля, лр < 0.05 от уровня при облучении, + р < 0.05 от уровня при воспалении; п = 5—7 для каждого из условий воздействия.
*
завершения воспаления сопровождается переключением синтеза провоспалительных медиаторов на синтез противовоспалительных липидных медиаторов, таких как липоксины, синтезируемые из арахидоновой кислоты, и новый класс "резольвинов" и "протектинов", синтезируемых из омега-3 ПНЖК [6, 13].
При воздействии ЭМИ КВЧ на фоне воспалительного процесса увеличение содержания в тимусе ПНЖК (дигомо-у-линоленовой, арахидоновой, эйк
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.