Асаенок І С, Валенко В С, Дробот С В

Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки П Бровки, 6, Мінськ, 220013, Білорусь Тел: + (375) 17 2938545 e-mail: hanms@bsuirunibelby Сергієнко Т Ф, Свірновскій А І

Республіканський науково-практичний центр гематології та трансфузіології Долгіновскій тракт, 160, Мінськ, 220053, Білорусь Тел: + (375) 17 2898684 e-mail: asvirnov@yandexru

Анотація – Представлені методика і результати дослідження впливу електромагнітного випромінювання (ЕМВ) міліметрового діапазону на метаболічну активність лімфоцитів крові in vitro при впливі іонізуючого випромінювання (ІІ) Вплив ЕМІ на лімфоцити носить як відновлюючий характер, так і підсилює ушкодження, викликані впливом ШІ, що може бути використано як для профілактики, так і для комбінованої терапії захворювань різної природи

I                                       Введення

Глобальне погіршення екологічної обстановки, обумовлене зростанням хімічного, радіаційного та електромагнітного забруднення навколишнього середовища, визначає актуальність досліджень, спрямованих на вивчення наслідків зазначених впливів розробку нових методів оцінки стану здоровя населення розробку нових шляхів профілактики захворювань і захисту від впливу несприятливих екологічних чинників

Великий інтерес в подібного роду дослідженнях викликають ЕМІ міліметрового діапазону, які з одного боку, є однією зі складових електромагнітного забруднення, а з іншого, як показали результати проведених до теперішнього часу досліджень, – одним з механізмів регулювання процесів життєдіяльності [1]

Важливу роль при цьому відіграє правильний вибір тест-системи з клітин крові, які б дозволили in vitro оцінювати вплив передбачуваних несприятливих екологічних чинників на кровотворення та імунітет Проведені дослідження показують, що на цю роль разом з іншими показниками може претендувати аналіз таких фундаментальних процесів у клітині, як здатність до АПОП-тозу [2] Наприклад, встановлено, що рівень апоптозу в Т-лімфоцитах може використовуватися для біологічного дозиметрії при впливі ІІ [3] Тому вплив ЕМВ міліметрового діапазону на організм зручно оцінювати по зміні метаболічної активності (життєздатності) лімфоцитів периферичної крові після впливу ЕМВ in vitro

Незважаючи на наявність робіт про позитивний ефект застосування ЕМІ міліметрового діапазону в медичній практиці, недостатньо вивченими залишаються питання захисно-профілактичного використання ЕМІ при впливі на клітку ушкоджує чинників або для посилення пошкодження при використанні в кпініческой практиці з метою зниження токсичних ефектів та / або посилення ефективності проведеної хіміо-та променевої терапії

Є ряд публікацій з дослідження впливу низькоінтенсивних ЕМВ міліметрового діапазону на формені елементи і плазму периферичної крові [4-5] У той же час практично відсутні роботи по дослідженню впливу ЕМІ на лімфоцити крові in vitro, хоча як було показано вище, кпеточние препарати саме з лімфоцитів можуть служити хорошою тест-системою для оцінки впливу екологічних факторів на життєві функції організму

Мета роботи – дослідження впливу ЕМІ міліметрового діапазону на життєздатність лімфоцитів периферичної крові людини in vitro і вивчення можливості їх використання для профілактики або відновлення пошкоджень, викликаних ШІ

II                               Основна частина

Матеріали і методи досліджень Обєктом досліджень зявилися лімфоцити донорів, які виділяли з гепаринизированной периферичної крові методом центрифугування в градієнті щільності фіколл – верографін (1,077) Виділені лімфоцити в концентрації 2×10 ® мл ” поміщали в культуральне середовище (RPMI-1640 з додаванням 10% ембріональної телячої сироватки, 2 мМ L-глутаміну (Sigma, США), 100 Од / Мл пеніциліну і 100 мкг / мл стрептоміцину) Всі маніпуляції виконували з суворим дотриманням правил асептики у стерильній камері з ламінарним потоком повітря

Лімфоцити піддавали впливу ЕМІ в діапазоні частот 38,0-55,0 ГГц за допомогою експериментальної установки, основним елементом якої є вимірювач коефіцієнта стоячої хвилі по напрузі (КСХН) і ослаблення типу Р2-68 Для цього стерильні капсули, виготовлені з радіопрозорого поліетилену, наповнювали отриманої суспензією клітин з наступною герметизацією Потім капсули поміщали в розкривши прямокутного рупора розміром 10×20 мм, що збігається з розміром капсул Час впливу ЕМІ змінювалося від 5 до 45 хвилин Використовувалася тривалість розгортки генератора що хитається частоти 0,08 с Реалізована в дослідженнях щільність потоку потужності порядку 1-2 мВт / см ^ відповідає НИЗЬКОІНТЕНСИВНЕ або «інформаційного» впливу ЕМІ Використання зазначеної апаратури дозволило також провести вимірювання значень КСХН та ослаблення суспензії клітин крові

Вплив ІІ кпеточную суспензію здійснювали за допомогою терапевтичного апарату РУМ в сумарних дозах 0,17 2,0 і 5,0 Гр

Лімфоцити після впливу на них ШІ і ЕМІ в різній послідовності культивували протягом 44 год в тому ж середовищі в стандартних умовах: у вологому атмосфері, що містить 5% СО2, при температурі 37 ° С

Результат впливу оцінювався по зміні метаболічної активності клітин за допомогою біохімічного методу – МТТ (3 – (4,5-діметілтіазол-2-іл) -2,5-дифеніл тетразоліум бромід) тесту По закінченні культивування в кожну лунку вносили 20 мкп розчину МТТ (5 мкг / мл) Інкубували протягом 4 годин, після чого утворилися гранули формазану розчиняли рівним обємом кислого изопропанола Оптичну щільність отриманої середовища на довжині хвилі 540 нм реєстрували за допомогою плашечного спектрофотометра Organon-41 Кількісним параметром МТТ-тесту є метаболічна активність лімфоцитів, виражена у відсотках від контрольного значення і дозволяє оцінити кількість життєздатних клітин Рівень метаболічної активності клітин, що не піддавалися опроміненню ЕМВ, був контрольним і приймався за 100%

Впливу ЕМІ і ШІ проводилися в різній послідовності Досліджувалося «терапевтичне» дія ЕМІ на клітини, які попередньо були піддані впливу ІВ, а також «профілактичне», після якого на клітини здійснювалося дію ШІ

Аналіз отриманих результатів Графічні залежності метаболічної активності лімфоцитів від тривалості впливу ЕМІ, отримані в результаті проведених досліджень, представлені на рис 1 – 2

Вплив низькоінтенсивного ЕМВ міліметрового діапазону призводить до підвищення метаболічної активності нормальних лімфоцитів периферичної крові (суцільна лінія на рис 2 і 3) Виражена стимуляція спостерігається лише при короткочасному пятихвилинній впливі, в той час як при більшому часу статистично доведених відмінностей в порівнянні з неопроміненими кпеткамі не виявлено

Як показали результати досліджень, вплив на нормальні лімфоїдні клітини низкоинтенсивного ЕМІ в комбінації з ІІ виявляється виборчим Спостерігається як захисний, так відновлювальний ефект, причому результати впливу ЕМІ визначаються дозами і послідовністю застосування зовнішніх факторів

«Терапевтичне» вплив ЕМІ тривалістю 5-15 хв на суспензію лімфоцитів in vitro не приводить до значної зміни їх метаболічної активності (рис 1) Збільшення часу експозиції ЕМВ до 45 хв призводить до яскраво вираженого зміни життєздатності лімфоцитів При слабкій дозі ІІ (0,17 Гр) ефект ЕМВ є стимулюючим, при дозі ІІ в 2,0 Гр – відновлюючу, при дозі ІІ в 5,0 Гр – гнітючим

При дослідженні «терапевтичного» впливу ЕМІ на клітини, пошкоджені рентгенівськими променями, проведені нами експерименти підтвердили «кумулятивний» характер їх дії Значного впливу ЕМІ при невеликій тривалості впливу (5-15 хвилин) на лімфоцити, опромінені ШІ, не виявлено (рис 1) Тільки при збільшенні часу експозиції ЕМВ до 45 хв спостерігаються виражені кпеточние реакції

У випадку «профілактичного» впливу ЕМІ відсутня статистично значуще зниження метаболічної активності лімфоцитів (рис 2) Попередній вплив ЕМІ в інтервалах 5 – 45 хв сприяє практично повного відновлення життєздатності лімфоцитів периферичної крові після впливу на них ІІ в дозах

0, 17-5,0 Гр

Рис 1 Залежності метаболічної активності лімфоцитів, попередньо опромінених 1414 в різних дозах, від тривалості впливу 3IVIH

Fig 1 i\^etabolic activity of lymphocytes previously subjected to various doses of ionizing radiation \/s duration of EMR exposure

Puc 2 Залежності метаболічної активності лімфоцитів від тривалості впливу ЕМІ з наступним впливом ШІ в різних дозах Fig 2 Metabolic activity of lymphocytes subsequently subjected to various doses of ionizing radiation vs duration of EMR exposure

Вплив ЕМІ попереджає пошкодження лімфоцитів рентгенівськими променями Можливо, при попередньому опроміненні ЕМВ лімфоцитів in vitro відбувається посилення інтенсивності біологічних процесів у лімфоцитах, що готує кпетку до стрес – реакції при подальшому рентгенівському опроміненні Спостерігається адаптивна реакція мононуклеарів з формуванням молекулярного субстрату на різних рівнях структурної організації, що забезпечує не тільки їх виживання, а й адекватний рівень метаболічної активності

Типове значення КСХН, обумовлене наявністю містить лімфоцити капсули, має величину Ксті = 2,5, а ослаблення-Косл 30 дБ, що свідчить про високу поглинає здатності лімфоцитів крові

III                                   Висновок

Проведені дослідження дозволили встановити наступні закономірності:

1 Низькоінтенсивне ЕМІ міліметрового діапазону при дії in vitro на лімфоцити периферичної крові донорів має стимулюючий вплив

2 Пошкодження лімфоцитів, викликані дією малих доз ШІ, відновлюються при дії ЕМВ тривалої експозиції

3 Пошкодження кпеток, викликані впливом ШІ в дозі 5,0 Гр, посилюються ЕМІ

4 «Профілактичне» вплив ЕМВ на кпеткі крові викликає захисний ефект при дії ШІ

Низькоінтенсивне ЕМІ міліметрового діапазону є фізичною фактором, який змінює життєздатність лімфоцитів периферичної крові здорових осіб, пошкоджених впливом ШІ in vitro Реакція лімфоцитів на дію ЕМВ в поєднанні з ІІ визначається тривалістю його експозиції, послідовністю впливу цих факторів і дозою ШІ Вплив ЕМІ на лімфоцити має як відновлюючий характер, так і підсилює пошкодження, викликані ШІ, що може бути використано як для профілактики, так і для комбінованої терапії захворювань різної природи

IV                            Список літератури

[1] Девятков Н Д, Голант М Б, Бецкий О В Міліметрові хвилі і їх роль у процесах життєдіяльності – М, Радіо і звязок, 1991-169 с

[2] Спонтанний та індукований хімічними агентами апоптоз у лімфоцитах донорів крові / Свірновскій А І, Шелег С В, говів Т Є та ін / / Екологічна антропологія Щорічник: Матер 7-й Міжнар науково-практичної конф – Мн, 1999 – Вип IV – С 216-220

[3] в / о / од / са / dosimetry: the potential use of radiation-induced apoptosis in human T-lymphocytes / Menz R, Andres R, Larsson B etc / / Rad and Environ Biophysics – 1997, V 36, N3-P 175-181

[4] Вплив КВЧ-впливу на електрофоретична рухливість еритроцитів / Крилов В Н, Дерюгіна А В, Капустіна Н Б та ін / / Вісник Ніжегор ун-та Сер біол Міліметрові хвилі в біології та медицині 2000, № 2 (18)-С 5-7

[5] Вплив міліметрових хвиль на стійкість мембран еритроцитів, перекисне окислення ліпідів та активність ферментів сироватки крові / Корягін А С, Ястребова А А, Крилов В Н та ін / / Вісник Ніжегор ун-та Сер біол Міліметрові хвилі в біології та медицині,

2000, № 2 (18)-С 8-11

EFFECTS OF MM-WAVE EMR ON METABOLIC ACTIVITY OF HUMAN LYMPHOCYTES EXPOSED TO IONIZING RADIATION IN VITRO

Asayenok I S, Valenko V S, Drobot S V

Belarusian State University of Informatics and Radio Electronics 6 P Brovki Str, Minsk, 220013, Belarus Ph: +375 (17) 2938545, e-mail: hanms@bsuirunibelby Sergiyenko T F, Svirnovskiy A I

Republican Scientific and Practical Center of Hematology and Transfusiology 160 Dolginovskiy Trakt, Minsk, 220053, Belarus Ph: +375 (17) 2898684, e-mail: asvirnov@yandexru

Abstract – A technique and results of research into effects of mm-wave EMR on metabolic activity of human lymphocytes exposed to ionizing radiation In vitro are presented The EMR influence on human lymphocytes may either be of a regenerative nature or exacerbate the damage caused by ionizing radiation, which may be used both for prevention and combination therapy in treating diseases of various nature

I                                         Introduction

Research into effects of mm-wave EMR on human health has attracted considerable interest in recent years Mm-wave EMR is a component of electromagnetic pollution, on the one hand, and one of key mechanisms in adjusting vital functions

[1]   , on the other Apoptosis of human peripheral blood lymphocytes represents a suitable test system for assessing harmful environmental impact on human body [2] and may be used for biological dosimetry of ionizing radiation [3] In view of this, metabolic activity of peripheral blood lymphocytes is a convenient indicator of mm-wave EMR effects on human body The impact of low-intensity mm-wave EMR on blood corpuscles and peripheral blood plasma has been researched recently [4-5] However, no research is yet available of the EMR effects on lymphocytes In vitro, although, as noted above, lymphocyte cellular preparations may present a suitable test system to assess harmful environmental impact on vital human functions

II                                        Main part

Research was conducted on donor lymphocytes separated from heparinized peripheral blood by centrifugation The selected lymphocytes were subsequently placed in culture medium and subjected to the 380-550GHz EMR The EMR exposure varied between 5 and 45 minutes The EMR power flux density employed in the research amounted to 1-2mW/cm^, which corresponds to a low-intensity or ‘informative’ EMR impact The cellular suspension was subjected to ionizing radiation in total doses of 017, 20, and 50 Gy Effects of the EMR and ionizing radiation were investigated using different sequences: X-rays followed by EMR or vice versa The lymphocytes, following their irradiation by EMR and X-rays, were incubated for 44 hours in the same culture medium Irradiation results were assessed using a biochemical technique of MTT testing to evaluate variations in cellular metabolic activity The level of metabolic activity in cells not subjected to EMR was taken as reference at 100% Figures 1 and 2 show the lymphocyte metabolic activity dependence on the EMR exposure

III                                       Conclusion

Low-intensity mm-wave EMR produces stimulating effect on peripheral donor blood lymphocytes In vitro Damages to lymphocytes caused by small closes of ionizing radiation are compensated by long EMR exposures Preventive exposure of lymphocytes to EMR provides protective effect against ionizing radiation

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р