БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 2, с. 412-416

БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

УДК 615.847.8.03:617.741]015.4.076.9

ИЗМЕНЕНИЯ РЕАКЦИИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ

ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ В ПРЕНАТАЛЬНОМ ПЕРИОДЕ

*Институт физиологии им. А.И. Караева НАН Азербайджана,

AZ1100, Баку, ул. Шарифзаде, 78, Азербайджанская Республика

E-mail: jaluzi2009@gmail.com, ahmed.hajiyev@yahoo.com

**Лицо Публичного Права объединение СМЭ и ПА Минздрава Азербайджанской Республики,

Баку , ул. М. Мир-Касимова, 1, Азербайджанская Республика

E-mail: medkrim@list.ru

Поступила в редакцию 28.11.2019 г.

После доработки 11.12.2020 г.

Принята к публикации 18.12.2020 г.

Исследовано состояние редокс-гомеостаза в хрусталиках глаз у крольчат (породы «Шиншилла») пер-

вого месяца жизни, которых во время внутриутробного развития подвергали сочетанному воздей-

ствию гипоксии и электромагнитного излучения нетепловой интенсивности. Взрослые самки кроли-

ков (12 особей) были разделены поровну на опытную и контрольную группы. После спаривания бере-

менных животных из опытной группы в течение шести суток подвергали гипоксии и облучали

электромагнитным излучением, а контрольную группу подвергали ложному облучению без гипоксии.

После рождения крольчат из них также были сформированы соответствующие контрольная и опыт-

ная группы. Крольчат забивали на 20-е и 30-е сутки после рождения и изымали у них хрусталики глаз.

Об интенсивности перекисного окисления липидов в хрусталике глаз судили по накоплению молеку-

лярного продукта перекисного окисления липидов малонового диальдегида. Было установлено, что

реакции перекисного окисления липидов в хрусталиках крольчат подвержены сдвигу в сторону окис-

ления в связи со сбоем в механизме антиоксидантной защиты. Тем самым было определено, что про-

цессы, приводящие к смещению редокс-гомеостаза, которые запускаются во внутриутробной стадии

животных, продолжают негативно сказываться и в постнатальном периоде. Степень изменений в про-

текании процессов перекисного окисления липидов на 20-е и 30-е сутки постнатального периода по-

чти не отличаются.

Ключевые слова: перекисное окисление липидов, хрусталик глаза, электромагнитное облучение, внутри-

утробное развитие, гипоксия.

DOI: 10.31857/S0006302921020228

свидетельствующих о том, что длительное облу-

Давно известен тот факт, что электромагнит-

чение живых организмов ЭМИ дециметрового

ное излучение имеет пагубное влияние на челове-

диапазона (нетепловая интенсивность) вызывает

ка. Мы повсюду окружены техникой, проводами,

изменения в хрусталике глаза и служит одной из

бытовыми приборами и т.д. Переизбыток таких

воздействий влечет за собой изменения в иммун-

причин развития катаракты [3-5]. С учетом при-

веденных фактов было решено изучить состояние

ном фоне человека, что приводит к различным

редокс-гомеостаза в хрусталике глаза у детены-

заболеваниям, которых можно было избежать,

шей кроликов, подвергавшихся воздействию не-

находясь в нормальной среде и окружении. В ука-

ионизирующего ЭМИ во время внутриутробного

занном контексте изучение влияния неионизиру-

ющего электромагнитного излучения (ЭМИ) на

развития.

органы зрения людей и животных в последние де-

Конкретной целью представленной работы

сятилетия является весьма актуальной проблема-

было исследование интенсивности процессов пе-

тикой [1, 2]. Имеется достаточно много фактов,

рекисного окисления липидов (ПОЛ) в хрустали-

ке детенышей кроликов в возрасте 20 и 30 дней,

Сокращения: ЭМИ - электромагнитное излучение, ПОЛ -

которых во время зародышевой, предплодной и

перекисное окисление липидов, МДА - малоновый диаль-

дегид.

плодной фазы пренатального развития подверга-

412

ИЗМЕНЕНИЯ РЕАКЦИИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ

413

ли воздействию гипоксии и неионизирующего

После рождения детенышей были сформиро-

ЭМИ.

ваны контрольная и опытная группы (по

20 крольчат). На 20-е сутки после рождения поло-

вину крольчат из опытной и контрольной групп

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

забивали и извлекали хрусталики (на холоду) для

исследования. Другую партию животных забива-

Исследовали кроликов (половозрелые самки и

ли на 30-е сутки после рождения. После декапи-

их приплод - крольчата первого месяца жизни)

тации животных хрусталики извлекали из обоих

породы «Шиншилла». Изучаемая группа (12 осо-

глаз и препарировали на холоду исследуемую

бей) была разделена поровну на контрольную,

ткань, из которой готовили гомогенат в физиоло-

которую подвергали ложному облучению, и

гическом растворе (0.9% NaCl) для дальнейшего

опытную группы. Контрольную группу животных

биохимического анализа. Процедура работы с ла-

подвергали тем же процедурам «облучения» (т.е.

бораторными животными соответствовала требо-

ложное облучение), только при выключенном ап-

ваниям международной конвенции по защите

парате. Остальные условия для опытной и кон-

животных.

трольной группы старались создать максимально

приближенными. Перед началом опытов обе

Количество белка в гомогенатах тканей опре-

группы животных в течение нескольких дней по-

деляли по методу Бредфорда [6]. Реактив Бред-

мещали в камеру облучения для адаптации к

форда готовили к каждой серии экспериментов:

условиям эксперимента. Группу животных в ка-

100 мг красителя кумасси бриллиантового голу-

честве контроля без выключенного аппарата (в

бого (G250) растворяли в 50 мл этилового спирта,

отсутствие аппарата) не использовали.

добавляли 100 мл 85% раствора фосфорной кис-

лоты и объем доводили бидистиллированной во-

После спаривания беременные животные из

дой до 1 л. Калибровочную кривую для приготов-

опытной группы в течение шести суток подверга-

ленного реактива строили на основе растворов

ли гипоксии. На первом этапе эксперимента мо-

бычьего сывороточного альбумина с известными

делировали гипоксию в специально вентилируе-

концентрациями. Для определения количества

мой камере, куда подавали воздушную смесь

белка к 0.05 мл гомогената исследуемой ткани

(95% азота и 5% кислорода) в течение 20 мин.

(10%-я суспензия) добавляли 2.5 мл реактива

Априори предполагалось, что гипоксия должна

Бредфорда. Оптическую плотность полученного

ослаблять механизмы антиоксидантной защиты и

окрашенного раствора измеряли на спектрофото-

на этом фоне удастся более отчетливо зафиксиро-

метре Spekol-221 (Германия) на длине волны

вать пагубное действие ЭМИ на окислительно-

595 нм (не ранее чем через 2 мин и не позже 1 ч).

восстановительные процессы. После этого жи-

Количество белка в пробе определяли по калиб-

вотных подвергали облучению с помощью фи-

ровочной кривой.

зиотерапевтической установки «Волна-2». Аппа-

рат представляет собой генератор ЭМИ, позволя-

Об интенсивности ПОЛ судили по содеpжа-

ющий в терапевтических целях осуществлять

нию пpодукта ПОЛ малонового диальдегида

дозированное воздействие на животных (а также

(МДА), которое определяли по методу, описан-

на пациентов в физиотерапевтических лечебни-

ному в работе [7]. Исследуемые ткани гомогени-

цах) электромагнитным полем с частотой

зиpовали в 0.2 N глицин-НСl-буфере (рН 3.6),

460 МГц. Проникающая способность дециметро-

получали

10%-ю суспензию. Данный метод

вых волн в ткани составляет примерно 8-11 см.

предусматривает определение параллельно двух

Облучение сразу всех животных (опытная группа)

промежуточных продуктов ПОЛ - гидропереки-

проводили в специальной цилиндрической каме-

сей липидов и МДА, поэтому отбирали две пpобы

ре и в зависимости от цели эксперимента для ре-

по 0.1 мл 10%-й суспензии и к одной из них добав-

ализации режимов высокой и низкой интенсив-

ляли 0.1 мл 0.27% pаствоpа FeCl₃×6H₂O; 1.5 мл

ности облучения применяли выходную мощность

0.2 H глицин-HCl-буфеpа (pH 3.6); 1.5 мл pеаген-

излучателя 20 Вт в дециметровом диапазоне (дли-

та, содержащего 0.5 г 2-тиобаpбитуpовой кислоты

на волны 65 см), где плотность потока энергии в

и 0.3 г додецилсульфатанатpия в 100 мл воды. Во

камере составляла 30 мкВт/см². Ввиду того, что

втоpую пpобу для опpеделения МДА добавляли

период беременности у кроликов длится 28-

0.1 мл 0.27% pаствоpа ионола в этиловом спиpте;

30 суток, интервал с первых по седьмые сутки

1.5 мл 0.2 N глицин-HCl-буфеpа (pH 3.6); 1.5 мл

считается зародышевым периодом, во время ко-

тиобаpбитуpового pеагента. Затем пpобы кипяти-

торого и было проведено облучение. За одну

ли 15 мин, охлаждали в ледяной бане, добавляли

условную физиотерапевтическую единицу време-

по 1 мл ледяной уксусной кислоты и 2 мл

ни принято время от 5 до 15 мин. Дальше этих по-

хлоpофоpма. После этого пpобы центpифу-

роговых значений наблюдаются негативные яв-

гиpовали 10 мин пpи 2500 g. Оптическую плот-

ления. Опыты проводили в утренние часы при

ность супеpнатанта измеpяли на спектрофото-

естественном освещении.

метре Spekol-221 (длина волны 532 нм). Расчет со-

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

414

ИБРАГИМОВА и др.

Интенсивность реакции перекисного окисления липидов при воздействии электромагнитного излучения нетепловой

интенсивности в пренатальном периоде.

деpжания МДА и гидроперекисей липидов

форму в результате процессов глутатионилирова-

пpоводили по фоpмуле:

ния и умеренного образования белковых дисуль-

фидов. Переход белковых тиолов из одного со-

C = D/ε ⋅ l,

стояния в другой под действием физического

где С - концентpация МДА и гидроперекисей ли-

фактора позволяет выдвинуть идею о надмолеку-

пидов; D - оптическая плотность исследуемого

лярном механизме регуляции гомеостаза (в част-

обpазца; ε - моляpный коэффициент экстинк-

ности, тиолового) в высокобелковых образовани-

ции, pавный 1.56 ⋅ 10⁵ М^-1см^-1; l - длина оптиче-

ях, который может реализоваться путем агрега-

ского пути, pавная 1 см. Концентpацию МДА

ции-деагрегации белковых молекул.

выpажали в нмоль/мг белка.

Настоящее исследование показало, что в хру-

Вариационный анализ и сравнение групп по

сталиках глаз кроликов, изъятых у 20-суточных

изучаемым характеристикам проводили с помо-

крольчат, в пренатальном периоде жизни подвер-

щью стандартных биометрических методов [8]. В

гаемых электромагнитному облучению и гипо-

частности, использовали двухвыборочный U-кри-

ксии, происходят изменения в протекании про-

терий Манна-Уитни для независимых выборок.

цессов ПОЛ. У животных, облученных и подверг-

шихся гипоксии в пренатальном периоде жизни

(опытная группа), концентрация МДА составила

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

в среднем 1.50 нмоль/мг, а у животных из кон-

В одной из работ нами была сделана попытка

трольной группы - 0,81 нмоль/мг. Отсюда следу-

истолкования процесса перехода энергии ЭМИ в

ет, что в опытной группе мы наблюдаем повыше-

энергию превращений свободно-радикальных

ние концентрации МДА на 85.5% (достоверность

процессов [9]

различий между группами надежная: p < 0.01).

Наши эксперименты на крысах показали, что

Следовательно, имеет место смещение редокс-

гомеостаза, сопровождающееся увеличением ин-

при относительно интенсивном (30 мкВт/см²)

тенсивности ПОЛ. После соответствующей луче-

облучении до 14 суток в корковой части хрустали-

вой нагрузки у 30-суточных животных концен-

ка происходит постепенный переход скрытых в

трация МДА в гомогенате хрусталиков составила

структуре белка тиоловых групп в открытое (ре-

1.88 нмоль/мг белка, а у не подвергавшихся облу-

акционноспособное) состояние, тогда как в ядре

чению и гипоксии так же, как и в предыдущем

хрусталика проявляется обратный процесс - рас-

случае, составляла 0.81 нмоль/мг белка, т.е. мы

тет содержание скрытых (нереакционноспособ-

видим повышение концентрации МДА на 131.7%.

ных) белковых тиолов. Низкоинтенсивное облу-

Достоверность различий между показателями в

чение (10 мкВт/см²) приводит к снижению содер-

контрольной и опытной группе оказалась высо-

жания легкодоступных тиолов (глутатиона и

кой - p < 0.001. Результаты экспериментов пред-

поверхностно расположенных белковых тиолов)

ставлены на рисунке.

в коре (и не так заметно в ядре) хрусталика на фо-

не низкого уровня ПОЛ. Причиной этому, по-ви-

Гистограммы показывают содержание МДА

димому, является переход части белковых откры-

(нмоль/мг белка) в структурах хрусталика глаз 20-

тых сульфгидрильных групп в замаскированную

и 30-суточных кроликов, в пренатальном воз-

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ИЗМЕНЕНИЯ РЕАКЦИИ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ

415

Сравнение активности ПОЛ в хрусталиках глаз 20- и 30-суточных крольчат, подвергавшихся и не подвергавших-

ся ЭМИ и гипоксии в пренатальном периоде жизни

Возраст

Контроль

Опыт

20 суток

0.81

1.89

30 суток

0.82

1.90

расте подвергнутых гипоксии и облученных

ния в протекании процессов ПОЛ наблюдаются

ЭМИ (аппарат «Волна-2», частота 460 МГц, плот-

на 20-е и 30-е сутки постнатального периода.

ность энергии 30 мкВт/см²) в течение шести су-

3. Результаты работы являются серьезным по-

ток (ежедневное моделирование гипоксии и об-

сылом для проведения дальнейших исследова-

лучение по 20 мин).

ний. Важным моментом в данном аспекте являет-

Наше исследование показало, что в пренаталь-

ся выяснение конкретного механизма преобразо-

ном периоде жизни в хрусталиках глаз кроликов,

вания энергии (или иного воздействия) ЭМИ в

находящихся под воздействием гипоксии и элек-

соответствующих биохимических процессах.

тромагнитного облучения, происходит смещение

редокс-гомеостаза, которое характеризуется из-

менениями в протекании процессов ПОЛ.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

На следующем этапе работы мы наблюдали

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

динамику процессов ПОЛ в хрусталиках глаз 30-

интересов.

суточных крольчат, которых во время предплод-

ной фазы пренатального развития подвергали со-

четанному воздействию гипоксии и неонизирую-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

щего электромагнитного излучения. Данные, по-

лученные в ходе этих исследований, показали,

Все применимые международные, националь-

что как у 20-суточных детенышей, так и у 30-су-

ные и институциональные принципы ухода и ис-

точных крольчат также происходит смещение

пользования животных при выполнении работы

окислительно-восстановительного

состояния

были соблюдены.

хрусталиков в сторону окисления в раннем пост-

натальном онтогенезе. Для наглядности сравни-

тельные данные по изменениям МДА для двух

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

разных сроков постнатального развития пред-

1. Ж. М. Дадашева, Э. Ю. Юсифов и А. М. Гаджиев,

ставлены в таблице.

в сб. Материалы 5-й Междунар. конф. «Экология и

Из таблицы видно, что у 20-суточных живот-

безопасность жизнедеятельности» (Баку,

2004),

ных по отношению к контролю перекисное окис-

сс. 49-50.

ление липидов в опытной группе возрастает на

233%. То же самое можно сказать про 30-суточ-

2. Л. Ф. Исмаилова и А. М. Гаджиев, в Сб. науч. тру-

ных животных, где концентрация МДА в группе

дов Ин-та физиологии НАН Азербайджана (Баку,

облученных животных увеличивается на 232% от-

2002), т. 20, сс. 117-125.

носительно группы контрольных животных.

3. Ж. М. Ибрагимова, Дис. … канд. мед. наук (Баку,

2009).

ВЫВОДЫ

4. Н. Н. Омельчук и Ю. Г. Симаков, Инновации и

инвестиции, № 4, 163 (2014).

1. Наблюдаемый в наших опытах вектор изме-

нений указывает на то, что окислительно-восста-

5. A. Spector, FASEB J. 9, 1173 (1995).

новительные реакции в хрусталиках глаз живот-

6. M. M. Bradford, Biochemistry 72, 248 (1976).

ных под воздействием гипоксии и ЭМИ опреде-

ленной интенсивности подвержены сдвигу в

7. T. Asakawa and S. Matsushita, Lipids 15 (3), 137

сторону окисления в связи со сбоем в механизме

(1980).

антиоксидантной защиты.

8. С. А. Гланц, Медико-биологическая статистика

2. Установлено, что механизм, запущенный во

(М., 1999).

внутриутробной стадии жизни организма, про-

должает негативно сказываться и в постнаталь-

9. А. М. Гаджиев и Ж. М. Ибрагимова (Санкт-Петер-

ном периоде. Сопоставимые по степени измене-

бург, 2018).

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

416

ИБРАГИМОВА и др.

Changes in Lipid Peroxidation Resulting from Exposure to Electromagnetic Radiation

of Nonthermal Intensity in the Prenatal Period

J.M. Ibragimova*, A.M. Gadjiev*, and A.Sh. Ibragimov**

*Institute of Physiology named after A.I. Karaev, Azerbaijan National Academy of Sciences,

ul. Sharifzadeh 78, Baku, AZ1100 Republic of Azerbaijan

**Scientific, Practical and Education Unit “Forensic Medicine Expertise and Pathological Anatomy”,

Ministry of Health of the Republic of Azerbaijan, ul. M. Mir-Kasimova 1, Baku, Republic of Azerbaijan

The study focused on redox homeostasis in the ocular lens of 20- and 30-day-old baby chinchillas (kits) ex-

posed to combination of hypoxia and electromagnetic radiation at non-thermal intensity during intrauterine

development. Adult female rabbits (called does) (n = 12) were divided into equal-sized experimental and con-

trol groups. After mating, pregnant animals from the experimental group were exposed to hypoxia and elec-

tromagnetic radiation for 6 days, and the control animals were sham-irradiated but not exposed to hypoxia.

After the day of birth, newborn rabbits were also divided into experimental and control groups. Kits were

slaughtered on the 20th and 30th days after the day of birth and the ocular lens were removed. The lipid per-

oxidation intensity was estimated by the measurement of malondialdehyde in lens tissue samples. It was found

that redox status in the lenses of experimental rabbit kits changed towards oxidation, probably due to the an-

tioxidant defense system impairment. Thus, it was proven that prenatally induced disturbance of redox ho-

meostasis negatively affects the postnatal period as well. No significant differences were found between the

extent of lipid peroxidation by the 20th and 30th days of the postanal perioìd.

Keywords: lipid peroxidation, eye lens, electromagnetic irradiation, intrauterine development, hypoxia

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021