ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ИНФРАКРАСНОГО ДИАПАЗОНА И ЯВЛЕНИЕ “ГОРМЕЗИСА” В БЕЛКАХ

И. В. Тимофеев, М. В. Кулак, А. А. Сметанников, Д. И. Тимофеев, С. И. Петренко

Введение

Ранее явление “гормезиса” было подробно описано и документально зафиксировано в различных областях знаний. В последнее время его в основном связывают с выраженным физиологическим макроэффектом на живой организм в ответ на воздействие сверхслабых по мощности раздражителей (Казначееев С. В., Молчанова Л. В., 1999). Мы наблюдали явление “гормезиса” в белковых молекулах после воздействия на него электромагнитным излучением нетепловой интенсивности ближнего (0,7-0,8мкм) и дальнего (3-1000 мкм) инфракрасного диапазона. Данное явление может быть напрямую связано с изменением конформации белка, что в свою очередь может вести к изменению его функции и эффекта воздействия.

Это особенно актуально сейчас, так как использование высокоэффективных химиотерапевтических препаратов, в частности многих антибиотиков, во многом дискредитировало себя, поскольку появляются все новые устойчивые к данному виду терапии штаммы микроорганизмов, обладающие моно- и мультирезистентностью в отношении эффективных ранее агентов. Отсюда становится понятной высокая необходимость и своевременность разработки и обоснования применения новых высокоэффективных средств и методов для профилактики и лечения наиболее опасных заболеваний человека.

Достоверно установлено, что измененное магнитное поле является активно действующим фактором, который способен вызывать изменение энергетического обмена живых организмов (Подковкин В. Т., Зотова Л. С., 2000). В связи с вышесказанным становится понятным лечебное влияние статических электромагнитных полей и электромагнитных излучений широкого спектра на организм и живые клетки (Казначеев В. П., 1983; Казначеев В. П., Михайлова Л. П., 1985). Одним из приборов генерирующих пакет электромагнитных волн нетепловой интенсивности (мощность менее тысячной доли ватта) инфракрасного диапазона является разработанный специалистами НПП “Бионике” совместно с Ижевским механическим заводом аппарат ИК-терапии “Уро-Биофон”.

В данной работе нами проведено изучение влияния электромагнитного излучения низкой интенсивности (ЭМИНИ), генерируемого этим прибором на спектральные характеристики модельного тест-белка в сухом и растворенном состоянии.

Материалы и методы

В качестве тест объекта использовали модельный белок, представленный бычьим сывороточным альбумином (БСА) для иммунохимических реакций (производство Беларусь). Навески образцов брались на лабораторно-аналитических весах. Приготовление рабочих растворов производили в лабораторной посуде с использованием магнитной мешалки. Полученные растворы хранили в бытовом холодильнике или морозильнике -20° С. Оптическую плотность белковых растворов измеряли в сканирующем режиме на спектрофотометре DU-70 фирмы Beckman (США).

Количественное определение общего белка проводили биуретовым микрометодом. Из приготовленных навесок бычьего сывороточного альбумина готовили соответствующие рабочие концентрации растворов. Анализ количественного содержания общего белка в растворе проводили следующим образом: к 4 мл раствора, содержащего 0,1 - 2,0 мг белка в 3% растворе NaOH добавляли 0,2 мл реактива Бенедикта. Раствор перемешивали и через 15 мин фотометрировали при длине волны 330 нм. Количество белка рассчитывали по калибровочному графику.

Результаты

Изучение влияния ЭМИНИ на модельный тест-белок в сухом и растворенном состоянии проводили на основе сравнительной оценки спектральных характеристик, полученных при сканировании белкового раствора в видимой и ультрафиолетовой части спектра.

В первом серии экспериментов брали сухую навеску тест-белка (БСА) массой 10мг и проводили облучение прибором “Уро-Биофон” (6 стандартных циклов), после чего в объеме 10мл дистиллированной воды готовили 0,1% раствор БСА, который тестировали в сканирующем режиме на спектрофотометре. Аналогично готовили контрольные образцы (нативный и обработнный температурой), которые также фотометрировали, но в отличие от опытных не подвергали обработке ЭМИНИ. Полученные данные представлены в табл.1.

Влияние ЭМИНИ аппарата “Уро-Биофон” на сухой БСА

Как видно из данных представленных в табл. 1 обработка БСА в сухом виде ЭМИНИ аппарата “Уро-Биофон” приводила к уменьшению показателей оптической плотности (ОП) тест-белка (ОП 0,520) именно в зоне максимального УФ поглощения характерного для белковых молекул (А,-278-280 нм), по сравнении с показателями полученными для контрольного образца. С другой стороны термоденатурация такого же белка путем его прогревания при + 80° С обнаруживает сходные тенденции в изменении оптической плотности (0,469) и тоже в области характерной для поглощения УФ спектра белковых молекул. Кроме того, в обоих случаях отмечается изменение длины волны максимального пика поглощения УФ в зоне пика более коротковолнового диапазона (с 226 нм на 224 нм). Эти данные, вероятно, свидетельствуют об изменениях, которые происходят в структуре белковых молекул после воздействия ЭМИНИ прибора “Уро-Биофон” и денатурирующей температуры. Сходная динамика изменений ОП в образцах после облучения электромагнитными волнами нетеплового инфракрасного диапазона или обработанных высокой температурой, свидетельствует о, возможно, сходных модификациях пространственной конформации модельного белка при действии указанных физических факторов. Важно отметить, что при однократном “замораживании-оттаивании” модельных (опыт и контроль) образцов БСА в растворе отмечается “сохранение эффекта воздействия”, при этом не выявляется значимых изменений ОП в спектре поглощения. Однако, когда процедуру “замораживания-оттаивания” выполняли с порошковой формой белка, то отмечали изменения в ОП контрольного (нативного) белка, аналогичные тем, которые наблюдали при облучении прибором “Уро-Биофон”. С другой стороны, в образцах, обработанных высокой температурой (+80°С) выявили повышение показателей ОП (при Л.-278 до 0,704) в диапазоне характерном для спектра поглощения белков. Хранение контрольных и термоденатурированных образцов в сухом виде в течение 48 ч. при температуре +8° С приводило к нивелированию всех ранее выявленных изменений ОП, в то время как образец обработанный ЭМИНИ сохранял отличия ОП в характерной УФ зоне поглощения.

Во второй серии экспериментов анализируемый 0,1% раствор готовили из исходного (нативного) тест-белка (БСА), после чего проводили одно-, трех- и шестикратную обработку раствора БСА ЭМИНИ, после чего снимали спектральные характеристики данных образцов в видимой и УФ областях спектра, в сравнении с контрольными образцами. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Влияние ЭМИНИ аппарата “Уро-Биофон” на БСА в растворе

Как видно из таб. 2 однократная обработка 0,1% раствора БСА ЭМИНИ аппарата “Уро-Биофон” приводила к изменению пикового показателя ОП тест-белка (при А,-278 до 0,624) в характерном для белковых молекул диапазоне, в сравнении с аналогичными показателями ОП, зафиксированными для контрольного образца. Увеличение кратности обработки раствора БСА ЭМИНИ не приводило к появлению достоверно значимых изменений как в величине оптической плотности, так и по длине волны, характерной для максимальных пиков поглощения белков.

Заключение

Таким образом, экспериментально показан эффект воздействия сверхслабого электромагнитного излучения нетепловой интенсивности инфракрасного диапазона (0,7-1000 мкм) на свойства модельного белка.

Известно, что биологическое действие электромагнитного излучения низкой интенсивности на организм реализуется за счет явления магнито-индуцированной диффузной неустойчивости - эффект Постникова-Масловского (Масловский М. В. с соавт., 2000). Такая неустойчивость может возникать при увеличении подвижности молекул и атомов и обусловлена специфическим характером разрыва связей в белковых молекулах и их комплексах, которые обеспечивают основные структурные и функциональные особенности биологических систем. В свою очередь, перестройка молекулярных и надмолекулярных комплексов может привести к новому режиму функционирования всего организма.

Поскольку в наших экспериментах эффективность воздействия ЭМИНИ на тест-белок не зависела от количества циклов облучения (от 1 до 6 циклов), то это может быть связано с вышеуказанным эффектом и явлением “гормезиса” белковой молекулы. Т.е., слабый внешний сигнал вызывал реакцию “гормезиса” через мгновенное усиление своей величины за счет резонанса с внутренней структурой. Очевидно, что именно в этот момент, практически одновременно с воздействием ЭМИНИ прибора “Уро-Биофон” происходят конформапионные изменения в структуре тестируемых образцов БСА, что находит отражение при последующей регистрации изменений ОП, которые характерны для белков в ультрафиолетовой части спектра.

Учитывая тот факт, что “живое” существует на Земле исключительно в виде “белковых тел”, можно предполагать чрезвычайно важное значение для процессов жизнедеятельности электромагнитных полей низкой интенсивности и наблюдаемого нами феномена “гормезиса белков”.

Литература

1. Казначееев С. В., Молчанова Л. В. Реакции гормезиса и жидкокристалличес-кая структура тела человека. //Вестник МНИИКА, 1999, вып. 6, с. 68-71.
2. Подковкин В. Т., Зотова Л. С. Влияние искаженного геомагнитного поля как экологического фактора на энергетический обмен организма. //Материалы Российской конференции “Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях”, Москва, 26-29 сентября, 2000, т. 2, С. 58-60.
3. Казначеев В. П. Космогонические аспекты в биологии: живое вещество, внешняя и внутренняя среда. //Бюлл. Сиб. Отд. АМН СССР, Новосибирск, 1983, № 2, С. 62-71.
4. Казначеев В. П., Михайлова Л. П. Биоинформационная функция естественных электромагнитных полей. // Новосибирск, Наука, 1985, 180с.
5. Масловский М. В., Шабалин В. Н., Шато-хина С.Н. и др. Механизм биологического действия низкоинтенсивных электромагнитных полей. //Материалы Российской конференции: Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях, Москва, 26-29 сентября, 2000, т.1, с.272-273.