книги из ГПНТБ / Тарусов Б.Н. Сверхслабое свечение биологических систем

проведенных Е. А. Нейфахом (1963). При сравнительном ис­ следовании он показал, что в большинстве раковых опухолей биоантиоксидантов значительно больше, нежели в клетках различных нормальных органов. Этим автором, было также отмечено, что в тканях животных опухоленосителей в различ­ ных органах — печень, почки, семенники, мозг — наблюдается снижение количества биоантиоксидантов, прогрессирующее с ростом опухоли. Напротив, непосредственно в клетках опу­ холи количество биоантиоксидантов неуклонно увеличивается. Антиокислительная активность в этом исследовании опреде­ лялась кинетическим методом, по торможению скорости окис­ ления олеиновой кислоты. В этом же направлении проводи­ лись работы и методом сверхслабой люминесценции.

Электрохимическая модель сверхслабого свечения в по­ следнее время значительно улучшена, и с ее помощью полу­ чена относительно высокая стабильность излучения. Общее повышение чувствительности метода позволяло измерять ко­

химических методов. С помощью этой модели было пред­ принято исследование количества антиоксидантов в липидах органов и тканей животных при развитии злокачественного роста (Петрусевич, Иванов, Тарусов, 1965).

Одновременно проводились исследования антиокислительной активности вытяжки из этих тканей по люминесцентной вспышке на окисляющейся олеиновой кислоте. Сериям крыс для этой цели трансплантировались опухоли — саркома 45, карцинома Уокера и асцитная опухоль ОЯ. По мере разви­ тия опухолей, крысы забивались по несколько штук из каж­ дой серии; навески нормальных тканей и опухолей подверга­ лись лиофильной сушке, после чего из них спиртом экстра­ гировались липиды. Полученные экстракты затем исследова­ лись, на антиокислительную активность методами сверхсла­ бого свечения. Итоговые результаты показали, что данные, полученные двумя вышеописанными, методами, дают законо­ мерность одного типа.

Из данных табл. 16 видно, что-общее количество антиок­ сидантов, накапливающихся в раковой опухоли по мере ее развития, возрастает, исключая последние стадии, где про­ исходит некоторое уменьшение количества биоантиоксидан­ тов, что, по-видимому, объясняется бурным развитием некро­ зов в опухолевой ткани.

Сопоставление концентраций биоантиоксидантов на еди­ ницу веса в опухоли и печени крыс с привитой опухолью приведено на рис. 21.

Приведенные кривые показывают, что в процессе разви­ тия опухоли возникает градиент концентрации биоантиокси­ дантов между опухолью и печенью больного животного. Ве-

60

личина этого градиента достиг 1ет максимума на 9 день в случае карциномы Уокера и на 14 день для саркомы 45, что соответствует в наших опытах разным скоростям развития

и из них, только его удельный вес, по сравнению с печенью, меньше.

61

Переброска антиоксидантов из органов в растущую зло­ качественную опухоль может происходить, по-видимому, че­ рез кровяное русло. Поэтому очень интересно было непо­ средственно обнаружить этот поток в крови с тем, чтобы оценить его параметры. Конечно, в крови концентрация пе­

Приближенные подсчеты, однако, позволяли надеяться, что методами сверхслабого излучения это, по-видимому, мож­ но сделать. Поэтому было предпринято изучение антиоксидативной активности крови, определяемой в плазме и сыворот­ ке, которая в количестве 0,2—0,8 мл добавлялась в элек­ трохимическую ячейку со стабильным очень слабым излуче­ нием в сине-зеленой части спектра.

Было установлено, что плазма и сыворотка крови у нор­ мальных животных всегда обладают некоторым антиоксидативным действием и снижают интенсивность окислительной хемилюминесценции, т. е. в крови всегда имеется поток антиоксидантов, который, как показали исследования, отли­ чается высокой стабильностью. Этот поток, по-видимому, вос­ полняет тот дефицит в антиоксидантах, который возникает при их непрерывном расходовании в различных тканях. Он служит основным источником, компенсирующим расход и удерживающим реакции окисления структурных липидов на стационарном уровне.

При развитии экспериментального рака вскоре после при­ вивки можно заметить, что тушащий (ингибирующий) эффект плазмы крови начинает увеличиваться и нарастает во вре­ мени (рис. 22). Количество тушащих веществ у крыс с опу­ холями явно превышает их количество у здоровых. Через 15—20 дней после прививки тушащий эффект в крови боль­ ных животных возрастает в 2—2,5 раза. Прирост антиокси­ дантов в крови характеризует скорость роста опухоли.

Для более полного подтверждения выдвинутых положе­ ний И. И. Ивановым, Ю. М. Петрусевичем были проделаны опыты по изучению количества веществ тушащих сверхслабое свечение в печеночной вене и венах, выходящих из зоны опу­ холевого роста. Они установили, что на фоне общего возра­ стания тушащего фактора в плазме количество этих веществ в крови, омывающей печень, было больше, нежели в крови, омывающей опухоль. Уменьшение концентрации антиоксидан­ тов в плазме крови, омывающей опухоль, служит прямым указанием на депонирование опухолевой тканью естествен­ ных антиоксидантов, поступающих в опухоль из тканей' жи­ вотного, главным образом из печени с током крови (рис. 23).

Исследование способности плазмы крови подавлять интен­ сивность сверхслабой хемилюминесценции показывает, что этим способом могут быть выявлены черезвычайно малые ко­

62

лебания в количестве антиоксидантов. На основании опреде­ ления суммарного количества антиоксидантов можно также получить ценную информацию о скорости роста опухоли, по­ требляющей эти антиоксиданты.

Исследование проб крови животных в процессе развития злокачественных опухолей показало, что в случае карциномы Уокера, саркомы — 45 и асцитной опухоли ОЯ наблюдается определенное увеличение количества антиоксидантов в кро­ ви животных с ростом опухоли.

Для того чтобы установить, не являются ли вещества, ту­ шащие хемилюминесценцию, продуктами, поступающими в кровь при любом распаде тканей, исследовались тушащие

го роста.

Можно было предположить, что эти вещества образуются в опухоли и при ее распаде поступают в кровь. Были постав­ лены опыты (Петрусевич, Иванов, 1965) с химиотерапевти­ ческим средством — сарколизином, который очень хорошо раз­ рушает некоторые экспериментальные злокачественные ново­ образования. С этой целью крысам, у которых величина опу­ холи (карцинома Уокера) достигала приблизительно 20 мм в диаметре, внутрибрюшинно вводился сарколизин в дозе 5 мг на 1 кг веса. Параллельно с проведением химиотерапии у животных из подключичной вены брались пробы крови, ко-

63

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Исследования, проводимые в области сверхслабых свече­ ний, уже сейчас показывают, что это свечение, испускаемое всеми живыми клетками, представляет собой источник цен­ ной информации о физиологическом состоянии клеток, це­ лостности и нарушении их структур.

Уже получены ценные сведения о физико-химическом со­ стоянии структурных липидов в клетках и протекающих в них реакциях. Есть основания полагать, что источниками из­ лучения могут быть не только липиды. В последнее время обнаружено, что сверхслабая хемилюминесценция сопровож­ дает, например, процессы денатурации белков и наблюдает­ ся при разрушении ферментов.

В настоящее время можно уже определенно сказать, что сверхслабое излучение клеток может быть использовано в качестве чувствительного детектора для оценки повреждаю­ щих воздействий и границ адаптации биологических систем к различным внешним воздействиям, т. е. выявлению тех ко­ нечных порогов, в пределах которых возможно существова­ ние динамического равновесия химических реакций в клет­ ках. Поэтому делаются попытки использовать это излучение для быстрого обнаружения устойчивости клеток и организ­ мов к температурным условиям (морозо- и теплоустойчи­ вость), полноценности минерального питания, для оценки жизнеспособности тканей, предназначенных к транспланта­ ции и т. д. Развиваются исследования по изучению при по­ мощи хемилюминесценции механизмов окислительных реак­ ций, которые индуцируются ионизирующими излучениями в клеточных субстратах. Представляется весьма перспектив­ ным оценивать и регистрировать по этому излучению и туша­ щему эффекту состояние антиокислительных систем — инги­ биторов окисления, которые играют большую роль в клетках. Заслуживает внимания возможность по эффекту тушения модельных люминесцирующих систем определять транспорт антиоксидативных веществ в крови в очень малых количе­ ствах.

Дальнейшие успехи в этой области, конечно, связаны с усовершенствованием методов регистрации сверхслабых по­ токов лучистой энергии и методов их спектральной оценки.

65

ЛИТЕРАТУРА

А в а к я н Ц. М., А д ж я н Н. С., А т а я н Р. Р. Магнитная дефоку­ сирующая установка для обнаружения спонтанного сверхслабого свечения биосубстратов. «Биофизика», 1963, т. 8, вып. 3.

А в а к я н Ц. М., Т а р у с о в Б. Н., А д ж я н Н. С. Кислородный эф­ фект биолюминесценции. «Биолюминесценция». «Тр. МОИП», т. 21. М., «Наука», 1965.

ценция стеблей пшениц в зависимости от температуры. «Биофизика», 1965, т. 10, вып. 2.

А г а в е р д и е в А. Ш., Т а р у с о в Б. Н. Температурная зависимость интенсивности сверхслабой хемилюминесценции стеблей пшеницы и куку­ рузы. «Уч. зап. Азерб. гос. ун-та», сер. биол., 1965, т. 10, вып, 2.

Б е н е в о л е н с к и й В. Н., Д р у ж и н и н Ю. П., А л е к с е е в а С. И. Сверхслабая хемилюминесценция при реакции нативного водносолевого экстракта печени крыс спернатантом из гомогената. «Биолюминесценция», «Тр. МОИП», т. 21. М., «Наука», 1965.

вание роста злокачественных опухолей растительных клеток радикальной

бых свечений. «Биолюминесценция», «Тр. МОИП», т. 21. М., «Наука», 1965.

В а с и л ь е в Р. Ф., В и ч у т и н с к и й А. А. О природе связи хеми­ люминесценции и окисления молекулярным кислородом. ДАН СССР, 1962, т. 142, № 3.

В а с и л ь е в Р. Ф., В и ч у т и н с к и й А. А. Исследование хемилю­ минесценции в реакциях жидкофазного окисления. «Изв. АН СССР», сер. физ., 1963, т. 27, № 6.

66

сверхслабой хемилюминесценции с жароустойчивостью растительных орга­ низмов. ДАН СССР, 1963, т. 150, вып. 4.

Г а с а н о в Р. А., М а м е д о в Т. Г., Т а р у с о в Б. Н. Спонтанное и индуцированная биохемилюминесценция растений в аэробных и анаэроб­ ных условиях. ДАН СССР, 1963, т. 150, вып. 4.

Г а с а н о в Р. А., М а м е д о в Т. Г., Т а р у с о в Б. Н. Спонтанное и индуцированное сверхслабое свечение растительных организмов. «Биолю­

несценции неохлажденным ФЭУ. «Свободнорадикальные процессы в био­

инактивации радикалов и перекисей естественными антиоксидантами. «Ра­ диобиология», 1961, т. 1, вып. 3.

Ж у р а в л е в А. И., Т а р у с о в Б. Н. О механизме защитного антиокислительного действия серосодержащих соединений. «Радиобиология»,

вание уровня эндогенных антиоксидантов в процессе злокачественного роста. «Физико-химические основы авторегуляции в клетках». Тез. докл. симпозиума МОИП. М., «Наука», 1965.

67

К л и п с о н Н. А., М а м е д о в Т. Г., Т а р у с о в Б. Н. Люминесцент­ ный метод исследования свободнорадикальных состояний. «Биолюминес­ ценция». «Тр. МОИП», т. 21. М., «Наука», 1965.

К о з л о в Ю. П., Т а р у с о в Б. Н. Определение свободнорадикаль­ ных состояний методом привитой сополимеризации. «Высокомолекулярные соединения», 1961, т. 3, вып. 8.

вие на различные биологические объекты и системы, «Журн. общей био­ логии», 1961, № 1.

М а л ь ц В. Изучение окислительных процессов в липидах организ­ мов при облучении. «Биофизика», 1960, т. 5, вып. 5.

Н е й ф а х Е. А. К механизму окисления жирных кислот в раковых н нормальных тканях. «Тр. VI'IiI Междун. противоракового конгресса», т. 6. М„ Изд-во АН СССР, 1963.

П е т р у с е в и ч Ю. М., И в а н о в И. И. Сверхслабая хемилюминес­ ценция, индуцированная свободными радикалами в процессе электролити­ ческого окисления. «Свободнорадикальные процессы в биологических си­ стемах». «Тр. МОИП», т. 16. М., «Наука», 1966.

вание сверхслабых излучений для обнаружения антиоксидантов в крови

разложении перекиси водорода экстрактами печени животных. «Биофи­ зика», 1964, т. 9, вып. 4.

росте. «Свободнорадикальные процессы в биологических системах». «Тр. МОИП», т. 16. М., «Наука», 1966.

Т а р у с о в Б. Н., П о л и в о д а А. И., Ж у р а в л е в А. И. Изучение сверхслабой спонтанной люминесценции животных клеток. «Биофизика»,

жение хемилюминесценции в печени облученных животных. «Радиобио­ логия», 1961, т. 1, вып. 1.

68