МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭФФЕКТОВ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НИЗКОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА БИОСИСТЕМЫ

Рогачева С.М.^1,2, Гладких С.А.², Артамонова Ю.В.¹

¹Саратовский технический государственный университет, Саратов, Россия

²Саратовский военный институт биологической и химической безопасности,

Саратов, Россия

e-mail: smro13@land.ru

Известно, что ЭМИ крайне высоких частот низкой интенсивности оказывает значительное влияние на биосистемы различных уровней организации [1]. Первичными мишенями действия этого излучения являются водная компонента биосистем и клеточные мембраны, ответственные за регуляцию биохимических превращений в клетке. Несмотря на высокую способность воды поглощать КВЧ-излучение, волны на определенных «резонансных» частотах глубоко проникают в водные среды, вызывая отклик у биологических структур. Такое свойство воды связывают с ее кластерной структурой. Малоизученным остается терагерцовый (ТГц) диапазон этого спектра ЭМИ, в котором исследователи ожидают обнаружить новые биологически эффективные частоты. В литературе имеется недостаточно сведений о комбинированных эффектах ТГц-излучения и биологически активных веществ (БАВ).

Для изучения изолированного и сочетанного действия ТГц-излучения и БАВ на биосистемы нами использовались биологические модели: тест-культура Paramecium caudatum и эритроциты. Эти модели оказались эффективными при исследовании эффектов воздействия низкоинтенсивного  ЭМИ 52-75 ГГц  [2,3].

С помощью культуры P.caudatum нами установлен резонансный характер взаимодействия ЭМИ 120-170 ГГц (ППЭ 10 мкВт/см²) с клеточными мембранами и выявлены наиболее значимые резонансы на частотах 156.6, 161.3 ГГц, обусловленные увеличением подвижности инфузорий, и на частотах 151.8, 155.7, 167.1 ГГц, связанные с уменьшением тест-отклика.

В исследовании комбинированных эффектов ЭМИ и БАВ использовались никотин и метронидазол, которые в низких концентрациях оказывают различное влияние на структуру приповерхностной воды - дестабилизирующее и стабилизирующее, соответственно [4,5]. Показано, что в концентрациях 10^-4 и 10^-9 моль/л никотин изменяет тест-реакцию инфузорий, вызывая значительное увеличение их подвижности. При сочетании действия никотина в малой концентрации (10^-9 моль/л) с ЭМИ на резонансных частотах 156.6 и 161.3 ГГц обнаружено усиление, а на частоте 167.1 ГГц - снижение эффекта воздействия никотина. Комбинированное действие метронидазола в концентрации
10^-9 моль/л и ЭМИ 167.1 ГГц приводит к обратному результату: усилению тест-отклика по сравнению с изолированным эффектом вещества. Противоположное влияние ЭМИ данной частоты на эффекты изучаемых веществ в низких концентрациях, видимо, связано с различным характером воздействия БАВ на структуру сетки водородных связей примембранной воды.

Не обнаружено отрицательного воздействия ЭМИ резонансных частот в диапазоне 120-170 ГГц на мембраны эритроцитов в отличии от резонансных частот диапазона 50-70 ГГц [3]. Показано, что излучение на частотах 151.8; 156.6; 161.3 ГГц потенцирует дестабилизирующее действие никотина
(10^-5, 10^-6 моль/л) на мембраны, а излучение на частотах 155.7 и 167.1 ГГц компенсирует эффект никотина, что свидетельствует о протекторных свойствах этих волн. Отмечена корреляция эффектов воздействия ЭМИ 155.7 и 167.1 ГГц на клетки инфузорий и мембраны эритроцитов.

Таким образом, применение двух модельных систем, позволяющих регистрировать структурно-функциональные изменения в клеточных мембранах в результате изменения структуры и подвижности примембранной воды, помогло нам обнаружить в малоизученном ТГц-диапазоне новые резонансные частоты. Предполагается, что они являются биологически эффективными и могут компенсировать неблагоприятное воздействие токсичных веществ.

Литература

1.  Бецкий О.В., Кислов В.В., Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны и живые системы. М.: САЙНС-ПРЕСС, 2004. 272 с.

2.  Денисова С.А., Зотова Е.А., Малинина Ю.А., Рогачева С.М., Сомов А.Ю.// Сб. науч. трудов «Экологические проблемы промышленных городов». Саратов: СГТУ, 2007. С.60-65.

3.  Кузнецов П.Е., Рогачева С.М., Сомов А.Ю., Попыхова Э.Б., Денисова С.А. // Биомед. технологии и радиоэлектроника. 2006. №12. С.16-20.

4.  Кузнецов П.Е. Попыхова Э.Б., Рогачева С.М., Евлаков К.И.// Биомед. химия. 2005. Т. 72. №6. С. 612-624.

5.  Alexandrova T.V., Rogacheva S.M., Kuznetsov P.E., Gubina T.I. // SPIE Proceedings. 2005. V. 5771. P. 365-371.

© Copyright 2008. All rights reserved. Contact to Victor Martynyuk: ubs@science-center.net  tel.: +38 050 6535592