Влияние лазерного излучения на выход ионов калия и гемоглобина из эритроцитов Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

© Пустовалов А.П., Петров В.К., 2001 УДК 612.111.014.48:615.849.19

ВЛИЯНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ВЫХОД ИОНОВ КАЛИЯ И ГЕМОГЛОБИНА ИЗ ЭРИТРОЦИТОВ

А.П.Пустовалов, В.К.Петров

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П.Павлова

В работе показано, что однократное облучение крови Не-№ лазером способствует уменьшению потерь эритроцитами гемоглобина и ионов калия.

Целесообразность проведения работы обусловлена тем, что биотический характер излучений гелий-неонового лазера [1,9,10] делает достаточно реальным предположение о том, что путем дозированного лазерного облучения можно увеличить устойчивость эритроцитов к воздействию различных физико-химических факторов, а возможно увеличить и срок хранения донорской крови.

Материалы и методы

В серии опытов у наркотизированных крыс из брюшной аорты брали кровь и подвергали ее 10-минутному облучению Не-Ые лазера с длиной волны 632,8 нм и выходной мощностью 30 мВт. В эксперименте были использованы эритроциты, которые четырехкратно суспензировались в среде с рН=7,4 в соотношении 1:5 и осаждались центрифугированием при 1500 об/мин. Рабочая взвесь эритроцитов готовилась в соотношении 1 мл отмытых эритроцитов на 50 мл буфера, что соответствовало концентрации эритроцитов порядка 210 млн. клеток в мл.

Жизнеспособность и физиологическая полноценность эритроцитов оценивалась по содержанию ионов калия и гемоглобина в супернатанате эритроци-

тарной взвеси. Концентрация гемоглобина в контрольных и опытных пробах определялась фотоколориметрически в кювете с толщиной слоя 10 мм при синем светофильтре, концентрация ионов калия - методом пламенной фотометрии на фотометре “БИАН” на 1, 2, 4 и 6-е сутки после облучения крови.

Эти показатели практически однозначно характеризуют состояние мембран эритроцитов, поскольку выход таких *

внутриклеточных компонентов, как ионов калия и гемоглобина свидетельствует о повреждении мембранных структур клетки.

Результаты и их обсуждение

Установлено, что однократное облучение крови лазером, оказывая мембраностабилизирующий эффект, способствует уменьшению потерь эритроцитами гемоглобина и ионов калия (табл. 1). Следует отметить, что такое действие лазера максимально на

-4

4-е сутки хранения крови и снижается к 6-м суткам, когда отсутствие субстратов энергии и метаболический аци- * доз начинают вызывать спонтанную гибель эритроцитарных клеток.

Результаты исследования дают основание полагать, что облучение крови ла-

Таблица 1

Влияние однократного лазерного облучения на средние значения содержания в супернатанате гемоглобина (экстинкция) и ионов калия (единицы шкалы)

Сутки после забора крови Контроль Облучение крови Не-№ лазером

Г емоглобин Ионы калия Г емоглобин Ионы калия

1 сутки 0,28 22,0 0,28 22,0

2 сутки 0,32 31,5 0,26 23,0

4 сутки 0,51 43,5 0,39 36,5

6 сутки 0,86 70,2 0,74 64,5

зером способствовало повышению свободной энергии (681) мембран эритроцитов.

Таким образом, в данной постановке исследований обнаружены положительные свойства красного когерентного света, которые выражались в сохранении жизнеспособности и функциональной полноценности эритроцитов на более длительный срок, что подтверждается и рядом других исследований [4,5,7, 11].

В ряде работ [1, 2, 9, 10] показано повреждающее действие электромагнитных волн УФО на эритроциты, а также положительные эффекты ЭМВ красного когерентного излучения лазера. Наблюдаемые нами мембраностабилизирующие эффекты лазерной радиации хорошо согласуются с усилением биоэнергетических процессов и снижением уровня реакций свободнорадикального окисления [2], что может быть использовано в кардиологии при лечении ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда и при других заболеваниях.

Таким образом, использованные в описанных нами [2] экспериментах лазерное и УФ-излучение, воздействуя на одни и те же биохимические процессы,

видимо, полярно изменяют интенсивность свободнорадикальных реакций и биоэнергетику клеточных структур. Данное обстоятельство позволяет не только более реально представить первичные механизмы действия двух видов радиации, но и однозначно оценить те изменения, которые происходят при их последовательном взаимодействии с биологическими объектами.

Следует отметить, что за счет изменения энергетического баланса и стабилизации физиологического и морфологического статуса эритроцитов протектив-ное действие лазерного излучения сохраняется длительное время после пер-воначального воздействия. Это обстоятельство особенно важно потому, что именно такой характер протективного действия является наиболее оптимальным для практических целей. Например, для использования лазерного излучения как фактора, повышающего устойчивость эритроцитов к воздействию различного рода физико-химических и других влияний, увеличивающего сроки хранения консервированной крови [4,5,7,11]; применения лазера в комплексном лечении диабетических ангиопатий [9].

Оценивая итоги влияния лазера на эритроциты можно сформулировать положение о том, что красное когерентное излучение обладает способностью повышать их энергетический потенциал [10], усиливать метаболизм и влиять на проницаемость мембранных структур форменных элементов крови. Квант излучения лазера, поглощаясь соответствующими биологическими субстратами, оказывает фотохимическое действие, которое сопровождается усилением биоэнергетических процессов, снижением уровня реакций ПОЛ и активным использованием соединений в пероксидазной реакции для синтеза макроэргических фосфатных соединений [2].

Подобный биотический характер действия лазера, нацоминая в известной степени действие биостимуляторов, повышающих регенеративный потенциал тканей, существенно увеличивает жизнеспособность и устойчивость эритроцитов ко многим внешним воздействиям, включая различные факторы физического и химического порядка [8]. Лазер, оказывая фотобиологическое действие на кровь, снижает адгезивные свойства и устойчивость клеточных мембран [4,7], уменьшает в крови количество сегментоядерных нейтрофилов, генерирующих свободные радикалы.

Кроме того, не исключается влияние лазерного излучения на жизненный цикл элементов крови, а возможно и других тканей, консервируемых для практической медицины. Несомненно, что практическая значимость подобного применения лазера велика. В этом отношении полученные данные убедительно свидетельствуют о целесообразности и безо-

пасности использования гелий-неонового лазера в различных областях медицины, в практике донорской службы и диктуют необходимость проведения соответствующих клинических исследований [1, 3, 5, 6, 8, 9].

Лазер как исследовательский инструмент чрезвычайно полезен при изучении молекулярных механизмов взаимодействия лекарственных средств с соответствующими “слепыми” и “фармакологически активными” рецепторами в условиях нормы и патологии, особенно когда их роль выполняют белковые молекулы [2, 8].

Можно полагать, что регистрируемые изменения белковых молекул под влиянием лазерного излучения могут быть использованы как своеобразные модели для уточнения места первичной фармакологической реакции и выявления потенциально возможных терапевтических и токсических свойств лекарственных препаратов. Кроме того, необходимо учитывать и чисто прикладной характер полученных данных, которые заключаются в том, что одновременное использование медикаментозного и лазерного методов лечения может изменить конечный результат лекарственной терапии [1,2, 11].

ЛИТЕРАТУРА

1. Актуальные проблемы лазерной медицины: Сб. науч. тр. / Под ред. Б.Я.Гауссма-на, Д.В.Селиверстова, К.В.Пучкова. -Рязань, 1993. - 127 с.

2. Влияние лекарственных средств и физических факторов на кровь и сосудистую стенку / А.П.Пустовалов, И.Ф.Воронков,

В.К.Петров, СА.Гусева; Рязан. мед. ин-т. -

Рязань, 1992. - 122 с. - Деп. в ВИНИТИ 20.01.92 №196-В92.

3. Изменение реологических свойств крови при чрескожном облучении локтевого сосудистого пучка гелий-неоновым лазером / Н. Р.Палеев, В. И. Карандашов, М.А.Воронина, И.А.Финько// Бюл. экс-перим. биологии и медицины. - 1993. -Т.116, №10. - С.428-430.

4. Кару Т.Й., Пятибрат Л.В., Календо Г.С. Влияние Не-Ие лазера на адгезивные свойства клеточной мембраны // Бюл. эксперим. биологии и медицины. - 1993. - Т.115, №6. - С.622-623.

5. Колобаев В.И., Калинина Т.Т. Влияние гелий-неонового лазерного излучения на консервированную кровь в эксперименте // Актуальные вопросы лазерной медицины: Тез. докл. I Всерос. конф., (Москва, 3-5 сент. 1991 г.) / Моск. обл. Н.И. клинич. ин-т. - М., 1991. - С.19.

6. Лазерный аппарат для внутривенного облучения крови АЛОК-1 (первый опыт его клинического применения) / Б.Я.Гауссман, А.Я.Захарченко, М.И.-Китаев и др. // Мед. техника. - 1990. -№1. - С.42-43.

7. Павлов И.В., Богатов В.В., Хомулло Г.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на мембраны эритроцитов и гепатоцитов // Лазеры в мед. практике:

Сб. тез. II Конф. Моск. региона (Видное, 26-28 мая 1992 г.). - М., 1992. -

С.273.

8. Петров В.К. Механизмы взаимодействия сосудорасширяющих средств с биологическими мембранами и метаболическое энергообеспечение фармакологических эффектов: Дис.... д-ра мед. наук. - Рязань, 1989. - 462 с.

9. Строев Е.А., Дубинина И.И., Кузин М.Н. Методы низкоинтенсивного лазерного облучения в комплексном лечении диабетических ангиопатий // Актуальные проблемы лазерной медицины. - Рязань, 1993. - С. 74-75.

10. Karu Т., Pyatibrat L., Kalendo G. Irradiation with He-Ne laser increasis ATP level in cells cultivated in vitro // J. Photochem. and Photobiol. -1995. - V.27, N3. - P.2I9-233.

11. Moretti M. A ege for tomorrow‘s applications spells success in medical lasers // Photonics Spectra. - 1994. - V.28, N10. - P.82-84.

THE INFLUENCE OF LASER IRRADIATION ON OUTFLOW OF POTASSIUM AND HEMOGLOBIN THROUGH ERYTHROCYTE

A.P.Pustovalov, V.K.Petrtov

He-Ne laser irradiation induced decreases movement of potassium and hemoglobin through membrane of erythrocyte.

13. Зак. 2095

97