Введение к работе
Актуальность
В настоящее время в области биологии, ветеринарии, сельского хозяйства
и экологии стремительно развиваются оптические технологии, связанные с использованием различных источников излучения.
Физико-химическое постоянство внутренней среды организма является определяющим фактором функциональной активности органов и систем. При силе воздействия, превышающей пороговые значения, адекватная приспособительная реакция клетки может потребовать перехода на иной уровень функционирования (Медведев Л.Н., 1988; Меерсон Ф.З., Малышев И.Ю., 1993, Akishev Y., Kroepke S., 2000).
В последнее время, как в России, так и за рубежом ведется исследование
биологических эффектов высокоэнергетических импульсных
электрофизических факторов, таких как газоразрядная плазма, искровые и коронные разряды (Schoenbach К.Н., Peterkin F.E., et al.1995, Fridman G., 2006, Fridman A., 2008). При инициации высокоэнергетических импульсных воздействий генерируется целая группа физических факторов: некогерентное световое излучение, токи - миллисекундной и наносекундной длительности, радикальные продукты, ионы и электроны, имеющие высокую энергию (Мик Д., Крегс Д.,1960, Райзер Ю.П.,1992, Базелян Э.М., 1997, 1998, Сгшров Г.М., 1999, Пискарев А.М.,1998, 2000, Laroussi, М. 2005, Halliwell, В., 2007, Fridman G., 2006, Zimmermann J.L„ 2010). На ионный баланс и на структурно-функциональное состояние мембран все эти факторы могут оказывать влияние. Известно, что при радиационных воздействиях в первую очередь изменяется функциональное состояние клеток иммунной системы и костного мозга (Пекарский М.И.,1963), а влияние излучения газоразрядной плазмы на лимфоциты и клетки костного мозга практически не изучено. Механизмы воздействия газоразрядной плазмы на организм, также не изучены, однако устройства уже сейчас рекомендуют для терапевтических целей (Stoffels, Е., et ah, 2006, Sladek RJ, 2010). Поэтому исследование влияния газоразрядной плазмы на такой важный грмеостатический показатель как ионный баланс
позволит приблизиться к пониманию механизмов действия газоразрядной плазмы, как на клеточном, так и на организменном уровне.
Цель работы - исследование ионного состава лимфоцитов и клеток костного мозга интактных крыс и с экспериментальным окислительным стрессом in vitro, оценка ионного состава в плазме крови животных после воздействия излучением газоразрядной импульсной плазмы.
Основные задачи исследования
1. Анализ внеклеточной концентрации натрия и калия после воздействия излучением газоразрядной плазмы на лимфоциты и клетки костного мозга интактных крыс в эксперименте in vitro. Оценка интегрального уровня свободно-радикальных процессов лимфоцитов'и' клеток костного" мозга после воздействия излучением газоразрядной плазмы в эксперименте in vitro.
2. Исследование внеклеточной концентрации натрияі калия после воздействия излучением плазмы на лимфоциты и клетки костного мозга крыс с окислительным стрессом и на суспензию лимфобластов в эксперименте in vitro.
-
Оценка концентрации ионов натрия, калия, кальция, магния и фосфора в плазме крови лабораторных животных после воздействия излучением газоразрядной плазмы в различных временных диапазонах in vivo.
-
Изучение активности каталазы, уровня молекулярных продуктов перекисного окисления липидов, окислительной модификации белков и объема эритроцитов после воздействия на животных некогерентньш излучением газоразрядной плазмы.
Научная новизна
Впервые изучено изменение ионного баланса натрия и калия в клетках костного мозга и лимфоцитах интактных крыс и с экспериментальным окислительным стрессом после воздействия излучением импульсной низкотемпературной газоразрядной плазмы в эксперименте in vitro.
Впервые оценено влияние излучения импульсной газоразрядной плазмы на
внеклеточную концентрацию натрия и калия в суспензии лимфобластов.
Проведено сопоставление баланса натрия и калия и интегрального уровня свободно-радикальных процессов в лимфоцитах и клетках костного мозга крыс после воздействия излучением газоразрядной плазмы.
Установлено, что однократное и трехкратное воздействие излучением газоразрядной плазмы на животных в эксперименте in vivo в различных временных диапазонах сопровождается изменением концентраций ионов натрия, калия, кальция, магния и фосфора в плазме крови лабораторных животных.
Оценены уровни молекулярных продуктов перекисного окисления липидов и интегральный показатель свободно-радикальных процессов в плазме крови животных после облучения низкотемпературной плазмой.
Проанализирована зависимость снижения объема эритроцитов от времени воздействия излучением газоразрядной плазмы. Оценена активность фермента каталазы и окислительная модификация белков плазмы крови после воздействия на животных некогерентным импульсным излучением газоразрядной плазмы.
Теоретическая и практическая значимость работы
Анализ проведенных исследований показал, что полученные данные позволяют объяснить биологические эффекты вызванные излучением газоразрядной плазмы и дать физиологически обоснованные рекомендации по рациональному использованию их в биомедицинских целях.
Совокупность экспериментальных данных позволила оценить изменения баланса ионов в лимфоцитах, клетках костного мозга и лимфобластах в экспериментах in vitro. В плазме крови лабораторных животных, в ответ на воздействие излучением газоразрядной импульсной плазмы проанализированы концентрации натрия, калия, кальция, магния и фосфора. Полученные данные позволяют оценить роль ионного обмена в клетках и организме в целом в процессе адаптации к экстремальным факторам внешней среды.
Полученные данные имеют научно-теоретическое и прикладное значение
для биологии, ветеринарии и медицины. Результаты исследования могут быть
использованы в ветеринарной практике.
Новые данные о механизмах действия высокоэнергетических импульсных воздействий на ионный баланс клеток и организма могут быть включены в программы по физиологии и биохимии при подготовке специалистов биологического и ветеринарного профиля.
Положения, выносимые на защиту
1. После воздействия импульсным излучением низкотемпературной газоразрядной плазмы на суспензию клеток костного мозга интактных животных и с окислительным стрессом в эксперименте in vitro во внеклеточной среде статистически значимо с увеличением времени воздействия возрастает концентрация ионов натрия и снижается концентрация ионов калия.
2. Уровень свободно-радикальных процессов в суспензии клеток
костного мозга интактных животных статистически значимо возрастает при
воздействии излучением газоразрядной плазмы в течение 300 секунд. После
воздействия на взвесь лимфоцитов уровень свободно-радикальных процессов
статистически значимо снижается, а антиокисидантная активность возрастает.
Свободно-радикальные процессы в суспензии лимфоцитов животных с
окислительным стрессом статистически значимо возрастают, а
антиокислительная активность снижается.
-
Концентрация ионов калия и натрия в плазме крови животных после воздействия излучением газоразрядной плазмы в течение 60 и 120 секунд статистически значимо, но незначительно увеличивается. С увеличением времени экспозиции концентрация натрия статистически значимо увеличивается, а калия снижается. Уровень ионов кальция и магния в плазме крови крыс после воздействия излучением плазмы незначительно увеличивается. Концентрация фосфора в плазме крови крыс увеличивается при кратковременных воздействиях излучением и снижается при более длительных временных режимах
-
Концентрация первичных продуктов перекисного окисления липидов после воздействия снижается, вторичных возрастает с увеличением времени воздействия, конечные продукты перекисного окисления липидов в плазме
6 '
крови снижаются при всех временных режимах воздействия газоразрядной плазмой. Активность кагалазы возрастает при кратковременных воздействиях и снижается при длительных экспозициях.
5. Окислительная модификация белков плазмы крови после воздействия некогерентным излучением представлена алифатическими кетонами основного характера. Объем эритроцитов увеличивается при кратковременных воздействиях и снижается при длительных экспозициях.
Апробация работы
Пятая национальная научно-практическая конференция с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» - Смоленск -2007г. 18-22 сентября, ГО Международная научная конференция «Высокоинтенсивные физические факторы в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии». - Сэров - 2011., Ш Международная научная конференция «Высокоинтенсивные физические факторы в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии». - Саров - 2011., Международная научно-практическая конференция «Наука сегодня. Теоретические аспекты и практика применения» - Тамбов - 2011 г. - 28 октября.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ из них 2 работы в журналах рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации
