The estimation of pulse periodic X-ray and microwave exposure to biological structure by impedance characteristic measur.pdf При исследовании биологического действия импульсно-периодического микроволнового и импульсно-периодического рентгеновского излучений было установлено, что эффекты воздействия зависят от частоты повторения импульсов, диапазон которых варьировал в пределах единицы - десятки импульсов за секунду (с-1). Это оказалось справедливым применительно к различным биологическим процессам и показателям: индивидуальному развитию дрозофилы [1, 2], опухолевой ткани [3-5], биохимическим показателям крови крысы [6] и гепатоцитов мышей [7], уровню перекисного окисления липидов (ПОЛ) и уровню карбонилирования белков в сыворотке крови и гепа-тоцитах мышей [7, 8]. Уровни окислительной модификации липидов и белков демонстрировали сложную динамику изменения после воздействия импульсно-периодических излучений, что могло отображать сложную схему формирования этих изменений [8]. Было высказано предположение, что одной из критических клеточных структур, ответственных за формирование биологического эффекта, могут выступать мембраны.Применительно к мембранным структурам следовало ожидать, что после облучения объектов ИПМИ и ИПРИ физико-химические свойства биомембран, обусловленные окислительной модификацией биополимеров, могут динамично меняться, что должно отразиться на функциональном состоянии клеток. Поэтому возникает задача оперативного и объективного оценивания физико-химического состояния мембран. Как представляется, одним из удобных методов для решения данной задачи является диэлектрометрия, основанная на измерении электропроводности клеток [9]. Методы диэлектрометрии широко использовались в практике биологических исследований в 50-60-х гг. XX в. Однако в последующие годы данные методы исследования выпали из исследовательской практики в связи с несовершенством техники измерения. Начиная с 90-х гг. методы диэлектрометрии вновь нашли своё применение сначала в геофизике [10] и медицине [11, 12], а затем стали использоваться в биологических исследованиях, в частности при оценке состояния биологических мембран [13, 14]. Результаты последних указанных исследований стимулировали интерес к использо-ванию метода измерения электропроводности как индикатора состояния биомембран.При прохождении переменного электрического тока через сложные структуры, в том числе и биологические, наблюдается дисперсия электропроводности (сопротивления), т.е. зависимость измеряемой электрической величины от частоты тока. Принято выделять три области дисперсии (а-, Р- и у-дисперсии), причём область а- и |3-дисперсии во многом связана с физико-химическим состояниям биомембран. Одним из наиболее простых критериев оценки состояния биологического объекта является зависимость от частоты действительной е' и мнимой е" частей комплексной диэлектрической проницаемости. Для описания зависимости г' и е" используется эмпирическое уравнение К. Коула и Р. Коула [15-17]:Е* = E-iE" = Eso+Eff-Eoo/l-^icOT)1"11 .На практике строятся импедансные диаграммы Коула - Коула, показывающие зависимость омического сопротивления от ёмкостного в некотором диапазоне частот переменного электрического тока. Кроме того, функциональное состояние клеток можно оценивать по величине коэффициента поляризации (жизнеспособности) Кп = /?(10 )//?(106), т.е. отношения омического сопротивления на частоте 104 Гц к сопротивлению на частоте 106 Гц [14]. Чем ниже значение К„, тем ниже уровень функционального состояния клеток (мембран), и наоборот. В норме коэффициент поляризации может варьировать в пределах 2-15. При необратимых повреждениях или гибели клеток величина К, приближается к 1.Исходя из вышесказанного, цель настоящей работы заключалась в оценке возможности использования электрических характеристик крови и суспензии митохондрий из печени мышей как индикатора воздействия ИПМИ и ИПРИ на тест-объекты.Материал и методы исследования. Эксперименты выполнены с использованием цельной крови и суспензии митохондрий из печени беспородных белых мышей-самцов массой 25-30 г. Ввод в эксперимент (эвтаназия) животных проводился путем декапи-тации. Забор крови производился в пробирки с раствором гепарина (1 000 ед./мл крови). Митохондрии выделялись из свежих образцов ткани печени в соот-180ветствии со стандартной методикой получения суспензии митохондрий [18].Образцы крови и митохондрий печени каждого животного делились на опытные (подвергавшиеся облучению) и ложнооблученные пробы. Тест-образцы объёмом 1 мл заливались в измерительные ячейки, электроды которых подключались к прибору для измерения электрических характеристик тканей «Измеритель им-митанса Е7-20» (ОАО «МНИПИ», Республика Беларусь). Измерение сопротивления (омического и ёмкостного) проводилось на частотах электрического тока от 25 Гц до 1 МГц, по результатам которого строились диаграммы Коула - Коула и рассчитывались коэффициенты поляризации. Эффект воздействия оценивался по сдвигу усреднённых по 6 повторам импедансных диаграмм и по изменению усреднённых значений коэффициента поляризации.Суспензии митохондрий и кровь подвергались однократному воздействию импульсно-периодического микроволнового и рентгеновского излучений с частотами повторения импульсов 10, 13, 16 и 25 с-1. Выбор частот повторения импульсов основывался на ранее проведенных экспериментах по изучению действия ИПМИ и ИПРИ на биохимические показатели крови крысы [6] и гепатоцитов мышей [7], уровень ПОЛ и карбонилирования белков в сыворотке крови и гепато-цитах мышей [7, 8]. Количество облучающих импульсов во всех случаях составляло 4000 за сеанс.Источником ИПМИ служил лабораторный импульсный генератор на основе магнетрона МИ-505 (Россия, частота генерации импульсов 10 ГГц, пиковая мощность 180 кВт, длительность импульсов на половинном уровне мощности 100 не). Облучение проводилось из открытого конца волновода сечением 10>

Скачать электронную версию публикации