ВИА резко нарушились химические процессы, что сопровождалось выделением тепла: 556 усл.ед. (рис. 5). В БИА химические процессы практически протекали на том же уровне, что и в ЕА (исследования проведены на мониторинге биологической активности ЛКТБ 2277 фирмы «IKB-Producted AB»).
Таким образом, у животных в ИА наблюдалось резкое снижение свободной энергии. В БИА уровень свободной энергии приблизился к таковому в контрольной группе (ЕА) и даже незначительно превысил его (+ 32,8 усл.ед.).
Мембраны клеток. Значение мембран в жизни человека разнообразно. Они передают различную информацию, регулируют многие внутриклеточные процессы, узнают себе подобные клетки, способны генерировать электрические импульсы. Мембраны регулируют поступление молекул и ионов в клетку и их обратный выход из клетки. В мембраны клетки включены рецепторы гормонов, пептидов и др., что обеспечивает точность регуляции и специфичность белков-рецепторов.
Не исключено также присутствие на клетках организма рецепторов для некоторых компонентов РАВ. Это подтверждается тем, что в состав ЭМ входят лейкины. Известно, что некоторые растительные лейкины (фитогемагглютинин, конковалин А и др.) обладают митогенной активностью, что позволяет предполагать наличие на мембранах лимфоцитов рецепторов по отношению к их компонентам.
Если это будет доказано, то расшифруется еще одна из сторон механизма действия РАВ.
В мембранах находятся различные ферменты, биооксиданты, возможно, и некоторые компоненты РАВ. Специальные мембраны органов чувств преобразуют энергию звука, света в электрические импульсы. Мембраны рецепторных клеток воспринимают и передают центральной нервной системе информацию о запахах [Бергельсон Л.Д., 1975; Сим Э., 1985; Райт Р.Х., 1966].
Проведены экспериментальные исследования влияния РАВ на проницаемость цитоплазматических мембран дрожжей аэробного типа метаболизма. Дрожжи культивировали в атмосфере, лишенной РАВ, и в такой же атмосфере с введением в ее состав РАВ розмарина в концентрации 0,001 мг/м.куб. атмосферы.
В контрольном варианте дрожжи выращивали в естественной атмосфере.
При оценке действия атмосферы на метаболизм дрожжей была использована активность терминального фермента спиртового брожения — алкогольдегидрогеназы (АДГ) и арилэстеразы — фермента, участвующего в транспорте сильно диссоциированных органических кислот через цитоплазматическую мембрану. С целью изучения состояния цитоплазматических мембран определяли содержание эфиров высших жирных кислот в культуральной жидкости.
Установлено, что культивирование тест-объектов в атмосфере с отсутствием РАВ отражается на их метаболизме. Зарегистрировано достоверное снижение активности АДГ от 90,4 до 0,3 ед/г (Р<0,001) и арилэстеразы от 1200 до 850 ед/г (Р<0,05). Последнее, вероятно, связано с нарушением барьерной функции цитоплазматической мембраны.
Введение в атмосферу РАВ розмарина оказывает нормализующее действие на измененный метаболизм тест-объектов, снижая концентрацию эфиров высших жирных кислот и интенсифицируя активность АДГ и арилэстеразы, приближая ее к показателям контрольной группы.
Проведенные исследования указывают на перспективность дальнейшего изучения РАВ в качестве стабилизаторов мембранных структур.
Стабилизация цитоплазматических мембран наблюдалась нами в определенном интервале концентрации ЭМ от 0,05 до 0,0005%. При этом стабилизация мембран микробных клеток отмечена при значительно меньшей концентрации ЭМ, чем стабилизация мембран лимфоцитов. В ИА резистентность мембран практически не отличалась от ЕА (соответственно 0,55 и 0,53) и достоверно отличалась от резистентности мембран клеток в ИА (0,53 и 0,25 соответственно).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что длительное (до 3 мес) отсутствие в атмосфере РАВ сопряжено с достоверным снижением резистентности мембран эритроцитов. Постоянная биогенизация атмосферы сопровождается восстановлением резистентности мембран до нормы.
Ионы калия и состояние трансмембранного потенциала. Большинство энергетических и электрофизиологических процессов в организме протекают с изменением концентрации электролита внутри и вне клеток. Калий является важнейшим внутриклеточным катионом. Наблюдаемый сдвиг в балансе калия обусловлен изменением его содержания в клетках. Калий принимает участие в аккумуляции и в освобождении энергии в организме.
Натрий — главный ион внеклеточной жидкости. Содержание К + в клетках в 20 раз выше, чем концентрация Na + (Na/K — 1:20), а содержание внеклеточного К + в 28 раз меньше концентрации внеклеточного Na + (Na/K — 28:1). Ионы натрия и калия стремятся уйти туда, где их концентрация меньше: ионы калия — из клетки, ионы натрия — в клетку.
Функцию по транспортировке ионов калия и натрия через биологические мембраны выполняет Na-K-зависимая АТФаза-фермент. Ка +-АТФаза восстанавливает исходные градиенты, откачивая наружу и закачивая К + внутрь нейрона. При снижении мембранного потенциала открываются Na-каналы. При этом в нейрон-клетку поступают положительные ионы, что приводит к перемене знака потенциала (минус — снаружи, плюс — внутри). Возбуждение распространяется по нейрону и аксону. К + каналы открываются позднее.
Градиент К + противоположен градиенту Na +, в связи с чем ионы К + перемещаются наружу, при этом мембранный потенциал возвращается к исходному состоянию.
Итак, поток Na + внутрь клетки приводит к переразрядке мембран, противоположно направленный поток К + — к восстановлению исходного потенциала покоя.
Нами исследовано влияние РАВ на проницаемость мембран клеток для ионов калия и состояние трансмембранного потенциала. В ЕА проницаемость мембран для калия составляла 0,37. При длительном отсутствии РАВ в атмосфере гермообъема проницаемость мембран для ионов калия повысилась до 0,6. В БИА показатели проницаемости мембран для ионов калия достоверно не изменялись.
Трансмембранный потенциал в ЕА составил 0,55, в ИА — снизился до 0,35, а в БИА — нормализовался (0,53).
Таким образом, при отсутствии РАВ в атмосфере происходит снижение проницаемости мембран для ионов калия, трансмембранного потенциала. Биогенизация сопровождается нормализацией показателей трансмембранного потенциала и достоверно не влияет на проницаемость мембран для ионов калия.
Потребление кислорода клетками организма. Кислород жизненно необходим для осуществления всех функций организма, поскольку он участвует в нормальных окислительных реакциях. Более того, считают, что внутриклеточная активность кислорода может рассматриваться как необходимая стадия биоэнергетического обмена. Однако это явление рассматривается как универсальный механизм повреждения клетки. В биологических системах кислород обычно восстанавливается с помощью ферментов, что ведет к образованию его активных форм. Получены данные, что активные формы кислорода могут участвовать в формировании хронического процесса, например патологии печени [Логинов А.С. и др., 1994], т.е. избыточная концентрация кислорода в клетках создает опасность его токсического действия. В то же время радиозащитный эффект связан со снижением кислорода в тканях на 20—30%. Этот эффект универсален и занимает определенное место в механизме радиозащитного действия.
Поскольку кислород хорошо растворим в жирах, он легко проникает через липидный слой мембран и при этом может стать причиной образования свободных радикалов, активации ПОЛ. Определяющим фактором токсического действия кислорода является гидроксильный радикал ОН -, самый сильный окислитель, который образуется в реакциях радиолиза воды. Он и обусловливает повреждение ферментов, мембран, нуклеиновых кислот, полисахаридов, в результате чего нарушаются метаболизм тканей и клеточное дыхание.
В настоящее время проблеме активных форм кислорода придается большое значение. Знания о свободных кислородных радикалах важны не только для фундаментальных биологических исследований, но и для практических медицинских целей.
Кроме участия в обычных окислительных реакциях, кислород может окислять вещества в результате неферментных (боковых) реакций с молекулами клетки. В этих случаях кислород также способен повреждать клеточные структуры [Абрамова Ж.И. и др., 1985].
Противовесом кислороду служит постоянно функционирующая в организме противоокислительная биологическая защита, ведущую роль в которой играют природные противоокислительные соединения. Они регулируют потребление кислорода клетками организма, снимая тем самым опасность его токсического действия при избыточной концентрации. К ним относятся и РАВ. Однако вопрос влиянии РАВ на утилизацию кислорода клетками организма не изучен. Мы провели исследование этого вопроса. Опыты поставлены на трех группах крыс линии Wistar. Животных первой группы содержали в ЕА, второй — в ИА, третьей — в БИА. Длительность эксперимента — 3 мес. Кислород определяли в бедренных мышцах методом полярографии.
Установлено, что у крыс, находящихся в обычной атмосфере, концентрация кислорода в бедренных мышцах составила 206,73 нг • атом/мл. В искусственной атмосфере эти показатели были выше, чем в естественной, — 309,86 нг • атом/мл (Р<0,001). Можно предположить, что в искусственной атмосфере нарушен процесс реализации кислорода в тканях и повышенное содержание кислорода в организме может способствовать неспецифическим окислительно-восстановительным процессам. Ежедневная биогенизация искусственной атмосферы РАВ приводила к снижению концентрации кислорода в тканях до 86 нг • атом/мл (Р<0,001 по отношению к показателям в искусственной атмосфере).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что РАВ регулируют потребление кислорода клетками, снимая тем самым опасность его токсического действия при избыточной концентрации.