Skip to Content

Влияние УВЧ-излучения на процесс структурной самоорганизации бактериального липополисахарида

ID: 2012-11-7-A-1743
Оригинальная статья
ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздравсоцразвития России

Резюме

Исследовано влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения на структурообразовательные свойства бактериального липополисахарида. Установлено, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение частотой 1 ГГц, плотностью мощности 0,1 мкВт/см2  ,воздействующее в течение 10 мин.,  приводит к изменениям в суспензионной системе ЛПС – физиологический раствор, которые отражаются на кинетике структурообразования. 

Ключевые слова

Бактериальный липополисахарид , низкоинтенсивное электромагнитное излучение

Введение

Бактериальный липополисахарид представляет собой амфифильный биополимер, сочетающий в пределах одной молекулы гидрофильные (О-специфические цепи, олигосахарид кора) и гидрофобный (липид А) фрагменты. Патогенные свойства ЛПС зависят не только от его химической структуры, но в значительной мере определяются характером пространственной организации надмолекулярных комплексов, образуемых молекулой ЛПС с различными компонентами биожидкостей [Варбанец Л.Д,2004;. Brandenburg, K.,2004]

В настоящее время доказанным является модифицирующее влияние низкоинтенсивного лазерного излучения красной и фиолетовой областей спектра на процесс структурообразования бактериального ЛПС в водной суспензии и физиологическом растворе натрия хлорида [Агаджанова К.В.,2010].  Однако изменение способности ЛПС к самоорганизации путем образования макромолекулярных комплексов при воздействии НЭМИ изучено не было.

Цель

Изучить модифицирующее влияние низкоинтенсивного электромагнитного излучения с частотой 1 ГГц на структурообразовательные свойства бактериального липополисахарида.

Материал и методы

В работе использовался липополисахарид E. coli  055:В5 (фирма Sigma, США). ЛПС разводили ex tempore в 0,9% растворе натрия хлорида (20 мг/мл). Приготовленную суспензию делили на 2 пробы: одна являлась контролема другая в течение 10 мин. подвергалась электромагнитному воздействию с помощью аппарата «Акватон-2» (производитель фирма «Телемак», Саратов, Россия), генерирующего излучение с частотой 1 ГГц плотностью мощности 0,1 мкВт/см2. Раструб излучателя помещался на расстоянии 10 см от облучаемого объекта.

Для изучения процесса спонтанного структурообразования ЛПС использовался метод клиновидной дегидратации [Шабалин В.Н.,2001], основанный на исследовании структурного следа (фации), формирующегося при высыхании капли препарата в стандартных условиях.   1 мкл исследуемой суспензии (контрольная проба) помещался на сухое, чистое, обезжиренное предметное стекло. Обычно наносились 6-8 капель для сравнительного анализа. Далее предметное стекло с препаратом в строго горизонтальном положении помещали в термостат и высушивали при 37○С в течение 30 мин Аналогично с контрольными пробами готовились опытные препараты.

После высыхания препараты подвергались микроскопическому исследованию. Применялась световая микроскопия (Zeiss, Germany; увеличение 4, 10, 25, 40 раз) с фоторегистрацией структурного следа и сохранением информации в файле компьютера.

Имидж-анализ фаций включал их качественную характеристику, а также расчёт количественных показателей с последующей статистической обработкой.

При обработке фаций использовалась специальная компьютерная программа, позволяющая рассчитывать следующие параметры: S1 – площадь периферического ободка, нормированная на общую площадь фации; S2 – площадь промежуточной зоны, нормированная на общую площадь фации;  S3  – площадь центральной зоны, нормированная на общую площадь фации;  S1/S2 – смещение центра промежуточной зоны относительно центра ободка фации; S2/S3 – смещение центра центральной зоны относительно центра ободка фации. В центральной и промежуточной зонах фации рассчитывались: N – количество гребешков в типичном фрагменте фации;  Average size (AS) – средний размер гребешков в типичном фрагменте фации; Entr. – неоднородность поверхности фации в типичном фрагменте; D corr. – корреляционная размерность типичного фрагмента. Количественные параметры обрабатывались статистически с использованием t-критерия Стьюдента с использованием статистического пакета программ Prizm-4.

Результаты

Картина фаций, получаемых при дегидратации необлучённой суспензии ЛПС в физиологическом растворе(рис.1),, отличалась разнообразием структурных элементов. Здесь чётко визуализировались 3 зоны: приподнятый ободок, обрамляющий фацию по периферии (периферическая зона), приободковая (или промежуточная) и центральная зоны.

Ободок отличался малой структурированностью, лишь в отдельных его участках встречались мелкие глыбчатые образования. Приободковая зона занимала небольшую часть площади фации и характеризовалась наличием мелких линейных дендритных и папоротникообразных элементов. В центральной зоне выявлялись крупные ветвистые образования, содержащий линейную основную ось с отходящими от неё под углом 90○ боковыми ветвями. 

Облучение суспензии ЛПС низкоинтенсивным электромагнитным излучением(рис.2) приводило к заметной модификации процесса структурообразования. При этом отмечались следующие типичные изменения в картине фаций: увеличивалась плотность пространственного распределения элементов в приободковой (промежуточной) зоне, утрачивалась их структурная чёткость. Линейные дендритные образования в центральной зоне значительно уменьшались в размерах, так что данная область фации выглядела практически однородной. Но в непосредственной близости от приободковой зоны появлялись радиально ориентированные элементы с волнистой осевой направляющей ветвью и отходящими от неё под разными углами короткими ответвлениями.

Результаты количественной обработки фаций, получаемых при клиновидной дегидратации суспензии ЛПС в контроле и после УВЧ облучения, представлены в табл. 1.

Как видно из таблицы, воздействие низкоинтенсивным электромагнитным излучением с частотой 1 ГГц приводило к изменению относительных размеров различных зон фации: уменьшались периферическая и приободковая зоны (p <  0,01 и p <  0,001 соответственно), в то время как размер центральной  увеличивался на 20% (p <  0,01). После УВЧ – воздействия примерно в 2 раза возрастало количество гребешковых объектов в центральной и приободковой зонах фации (p  <  0,05). Однако их средний размер не претерпевал существенных изменений. На этом фоне в 1,2 раза увеличивался показатель Entr., характеризующий структурную неоднородность центральной зоны фации (p  <  0,05), а также на 32% возрастал показатель Entr.  приободковой зоны (p <  0,02). Достоверно изменялась и структурированность (корреляционная размерность) обеих анализируемых зон (p <  0,02).

Обсуждение

Предположительно, влияние УВЧ на молекулу ЛПС опосредуется через изменение состояния водно-солевого окружения. В этих условиях изменяются гидратационные свойства водных молекул и, возможно, свойства гидрофобных и гидрофильных областей в молекуле ЛПС, что может отразиться на способности молекул токсина образовывать агрегаты.

Заключение

Результаты данных экспериментов свидетельствуют о том, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение частотой 1 ГГц, плотностью мощности 0,1 мкВт/см2,  , воздействующее в течение 10 мин.,  приводит к изменениям в суспензионной системе ЛПС – физиологический раствор, которые отражаются на кинетике структурообразования. 

Литература

1. Агаджанова К.В. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на структурообразовательные свойства и биологические эффекты бактериального липополисахарида. – Дис….канд. мед. наук, Саратов. – 2010.

2. Варбанец Л.Д. Структура, функция, биологическая активность эндотоксинов  грамотрицательных  бактерий  (обзор) / Л.Д. Варбанец,               Н.В. Винарская // Современные проблемы токсикологии. Киев: ООО «Медицина Украины», 2004. № 1. С. 9-13.

3.Шабалин В.Н. Морфология биологических жидкостей человека /           В.Н. Шабалин,  С.Н. Шатохина // М.: Хризостом, 2001. 304 с.

  1. Brandenburg, K. Endotoxins: relationships between structure, function, and activity / K. Brandenburg, A. Wiese // Curr. Top. Med. Chem. 2004. Vol. 4.                 P. 1127-1146.

Таблицы

Результаты статистической обработки количественных показателей имидж-анализа фаций, полученных при клиновидной дегидратации раствора ЛПС в контроле и после облучения УВЧ (1 ГГц)

Показатели

Контроль

УВЧ

S1

n=8

0,411+0,01

n=8

0,353+0,01

p <  0,01

S2

n=8

0,372+0,005

n=8

0,334+0,005

p   <  0,001

S3

n=8

0,222+0,013

n=8

0,278+0,007

p <  0,01

S1/S2

n=8

0,011+0,002

n=8

0,015+0,004

p > 0,05

S2/S3

n=8

0,019+0,003

n=8

0,023+0,005

p  > 0,5

Центральная зона

N об.

n=6

85,7+10,5

n=6

157,8+14,03

p   <  0,05

Aver.

n=6

171,6+2,8

n=6

189,2+3, 67

p > 0,5

Entr.

n=6

0,28+0,02

n=6

0,36+0,02

p <  0,05

D corr.

n=6

1,82+0,01

n=6

1,86+0,005

p <  0,02

Приободковая зона

N об.

n=6

85,6+10,5

n=6

185,2+14,7

p  <  0,05

Aver.

n=6

156,2+24,2

n=6

206,8+23,9

p > 0,1

Entr.

n=6

0,301+0,02

n=6

0,4436+0,003

p <  0,02

D corr.

n=6

1,826+0,013

n=6

1,869+0,002

p <  0,02

р – достоверность различий с контролем

Рисунки

<p> Рисунок 1|2|3</p>
<p> Рисунок 1|2|3</p>
5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)



Оптимальный хостинг для Drupal, Wordpress, Joomla, Битрикс и других CMS, быстрые и надежные сервера, круглосуточная техподдержка Яндекс.Метрика