ACTION OF ELECTROMAGNETIC FIELD OF LOW FREQUENCY ON PLASMA OF BLOOD

Текуцкая Е.Е.¹, Чебочинов К.В.², Прокофьев А.С.³

¹ Кандидат химических наук, доцент, ² Магистрант, ³ Магистрант, ФГБОУ ВПО “Кубанский государственный университет”

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ НА БЕЛКИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

Аннотация

В статье обсуждаются экспериментальные данные, полученные при воздействии электромагнитного поля на белки плазмы крови, в частности, на сывороточный альбумин. Сделан вывод об уровне сохранения нативной конформации белков плазмы и, следовательно, о сохранности их функциональных свойств при воздействии электромагнитного поля.

Ключевые слова: электромагнитное поле низкой частоты, альбумин, флуоресценция, структурные переходы.

Tekuckaja Е.Е. ¹, Chebochinov K.V.², Prokofiev A.S.³

¹ PhD in Chemistry, Associate professor, ² Postgraduate student, ³ Postgraduate student, Kuban State University

ACTION OF ELECTROMAGNETIC FIELD OF LOW FREQUENCY ON PLASMA OF BLOOD

Abstract

In article the experimental data obtained at impact of an electromagnetic field on proteins of plasma of blood, in particular, on serumal albumine are discussed. The conclusion is drawn on the level of conformation of proteins of plasma and, therefore, on safety of their functional properties at influence of an electromagnetic field.

Keywords: electromagnetic field of low frequency, albumine, fluorescence, structural transitions.

Ранее в серии работ нами была показана возможность изменения физико-химических свойств биосистем различных типов при воздействии электромагнитного поля низкой частоты (ЭМП НЧ) [1 - 6].

Целью данных исследований было исследование конформационных изменений человеческого сывороточного альбумина (ЧСА) и смеси природных белков плазмы крови, происходящих при воздействии электромагнитного поля низкой частоты.

Сывороточный альбумин представляет собой глобулярный белок плазмы крови, состоит из 585 аминокислотных остатков и имеет М.м. 66,5 кДа. Помимо поддержания осмотического давления крови и белкового резерва организма, человеческий сывороточный альбумин выполняет важную функцию, осуществляя транспорт эндогенных и экзогенных субстанций. В основе транспортной функции ЧСА лежит способность к обратимому связыванию лигандов различной химической структуры, таких как биологически активные вещества, высшие жирные кислоты, неорганические ионы, а также лекарственные вещества и их метаболиты. Благодаря связыванию повышается растворимость лигандов в плазме крови, снижается их токсичность, осуществляется защита связанных соединений от ферментативного и окислительного разрушения. Единственный аминокислотный остаток триптофана Trp-214 в сывороточном альбумине расположен в домене II.

Водный раствор сывороточного альбумина был получен путем разведения белка до концентрации 5 мкМ в буферной системе (рН 5,7). В ходе экспериментов использовалось разработанное устройство для автоматизированного исследования биологических жидкостей в переменном магнитном поле [7]. Флуоресценцию измеряли с помощью флуоресцентного  спектрофотометра Hitachi F-2700 (Япония).

При длинах волн возбуждения более 295 нм поглощает главным образом триптофан. Поэтому его флуоресценция селективно возбуждалась в диапазоне 295 – 305 нм. Максимум испускания флуоресценции триптофана в белке варьировался от 330 до 350 нм в зависимости от локализации триптофана в белковой молекуле и его положение изменялось при изменении pH среды. Величина интенсивности триптофановой  флуоресценции сывороточного альбумина при обработке электромагнитным полем разной частоты изменялась от 950 до 1300 отн. ед. Обнаружено, что зависимости интенсивности испускания флуоресценции плазмы крови и сывороточного альбумина при λ _возб. = 295 нм от частоты после облучения электромагнитным полем разной частоты коррелируют друг с другом. Так, при обработке электромагнитным полем частотами 6,5 и 8,5 Гц – наблюдается тушение флуоресценции как раствора ЧСА, так и плазмы крови, а частотами 4,5 – 6 Гц и 7,5 Гц - ее разгорание.

В кристаллической структуре сывороточного альбумина участок связывания, содержащий триптофана Трп-214, имеет вид кармана в субдомене IIA, при этом гидрофобные участки белковой цепочки обращены во внутреннюю полость кармана; вход в карман окружен положительно заряженными аминокислотными остатками. По-видимому, тушение флуоресценции триптофана связано с тем, он спрятан в гидрофобной среде белка, при действии электромагнитным полем происходит разрыхление белковой структуры, проникновение молекул воды и их взаимодействием с ароматическим кольцом триптофана.

По анализу триптофановой флуоресценции белка  исследованы денатурационные переходы человеческого сывороточного альбумина, происходящие под действием электромагнитного поля низкой частоты. Исследована интенсивность и положение максимума спектра неполяризованной триптофановой флуоресценции человеческого сывороточного альбумина. Тушение триптофановой флуоресценции ЧСА указывает на одностадийный характер денатурации при pH > pI ЧСА – разрыхление белковых глобул. Вторая стадия, полное разворачивание аминокислотной цепи белка под действием ЭМП частотой от 5 до 50 Гц, не происходит.

Полученный эффект, по-видимому, связан с появлением в растворе активных форм кислорода [8]. Содержание последнего в клетках живых организмов и природных водах очень мало, однако, установлено, что при его некотором увеличении (относительно равновесного значения) на биологические системы оказывается активирующее, нормализующее и протекторное влияние. Это влияние осуществляется через изменение свойств водной среды, причем такое состояние воды может существовать в течение часов и даже суток после воздействия. Воздействие на водную среду электромагнитного поля низкой частоты, возможно, приводит к разложению органических пероксидов, которые образуются в реакциях активных форм кислорода с молекулами органических примесей, способных к перекисному окислению, и высвобождению накопленной энергии в виде повторного образования активных форм кислорода и излучений.

Литература

1. Текуцкая Е.Е., Гусарук Л.Р. Мониторинг врожденных пороков развития челюстно-лицевой области в условиях неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды // Экология человека. 2013, № 5. С. 18 – 23.
2. Шульженко В.И, Текуцкая Е.Е., Васильев Ю.А. Саливадиагностика и определение содержания микроэлементов в организме детей с аномалиями развития верхних отделов желудочно-кишечного тракта // Успехи современного естествознания. 2008, №5. С.142-143.
3. Текуцкая Е.Е., Васильев Ю.А., Храмцова А.А. Исследование воздействия электромагнитного излучения низкой частоты на активность лимфоцитов // Российский иммунологический журнал, 2014. Т.8(17), №3, С. 466-469
4. Текуцкая Е.Е., Василиади Ю.А., Храмцова А.А. Влияние внешних факторов на повреждение и репарацию днк лимфоцитов периферической крови человека // Российский иммунологический журнал 2015, Т.9 (18), №3 (1) C. 223-225
5. Текуцкая Е.Е., Барышев М.Г., Ильченко Г.П. Влияние низкочастотного электромагнитного поля на хемилюминесценцию водных растворов ДНК // Биофизика. 2015, Т. 60, вып.6, С. 1099-1103
6. Текуцкая Е.Е., Ильченко Г.П., Чебочинов К.В. Триптофановая флуоресценция плазмы крови под действием электромагнитного поля низкой частоты / Научные труды VII International Congress «Low and Superlow Fields and Radiations in Biology and Medicine» – Санкт-Петербург, 7-11 сентября 2015. – С. 96-97
7. Пат. 156336 Российской Федерации на полезную модель, МПК G 01 N33/487. Устройство для автоматизированного исследования биологических жидкостей в переменном магнитном поле / Барышев М. Ильченко Г.П., Текуцкая Е.Е., Ломакина Л.В. - № 2014150523/15; заявл. 12.12.2014; зарег.. 12.10.2015, опубл. 10.11.2015, Бюл. № 31
8. Текуцкая Е.Е., Турьян И.Я., Кравцов В.И., Кондратьев В.В. Константы протонирования фосфат-ионов в присутствии нитратов однозарядных катионов // Журнал неорганической химии. 1990. Т. 35.№2. С. 549-551.

References

1. Tekuckaja E.E., Gusaruk L.R. Monitoring vrozhdennyh porokov razvitija cheljustno-licevoj oblasti v uslovijah neblagoprijatnogo vozdejstvija faktorov okruzhajushhej sredy // Jekologija cheloveka. 2013, № 5. S. 18 – 23
2. Shul'zhenko V.I, Tekuckaja E.E., Vasil'ev Ju.A. Salivadiagnostika i opredelenie soderzhanija mikrojelementov v organizme detej s anomalijami razvitija verhnih otdelov zheludochno-kishechnogo trakta // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. 2008.  №5. S.142-143.
3. Tekuckaja E.E., Vasil'ev Ju.A., Hramcova A.A. Issledovanie vozdejstvija jelektromagnitnogo izluchenija nizkoj chastoty na aktivnost' limfocitov // Rossijskij immunologicheskij zhurnal, 2014. T.8(17), №3, S. 466-469
4. Tekuckaja E.E., Vasiliadi Ju.A., Hramcova A.A. Vlijanie vneshnih faktorov na povrezhdenie i reparaciju DNK limfocitov perifericheskoj krovi cheloveka // Rossijskij immunologicheskij zhurnal, 2015. T.9 (18), №3 (1) C. 223-225
5. Tekuckaja E.E., Baryshev M.G., Il'chenko G.P. Vlijanie nizkochastotnogo jelektromagnitnogo polja na hemiljuminescenciju vodnyh rastvorov DNK // Biofizika, 2015, T. 60, vyp.6, S. 1099-1103
6. Tekuckaja E.E., Il'chenko G.P., Chebochinov K.V. Triptofanovaja fluorescencija plazmy krovi pod dejstviem jelektromagnitnogo polja nizkoj chastoty / Nauchnye trudy VII International Congress «Low and Superlow Fields and Radiations in Biology and Medicine» – Sankt-Peterburg, 7-11 sentjabrja 2015. – S. 96-97
7. Pat. 156336 Rossijskoj Federacii na poleznuju model', MPK G 01 N33/487. Ustrojstvo dlja avtomatizirovannogo issledovanija biologicheskih zhidkostej v peremennom magnitnom pole / Baryshev M. Il'chenko G.P., Tekuckaja E.E., Lomakina L.V. - № 2014150523/15; zajavl. 12.12.2014; zareg.. 12.10.2015, opubl. 10.11.2015, Bjul. № 31
8. Tekuckaja E.E., Tur'jan I.Ja., Kravcov V.I., Kondrat'ev V.V. Konstanty protonirovanija fosfat-ionov v prisutstvii nitratov odnozarjadnyh kationov // Zhurnal neorganicheskoj himii. 1990. T. 35. № 2. S. 549-551.