Оценка механизмов цитотоксического действия излучения газоразрядной плазмы

И.П. Иванова, С.В. Трофимова, М.В. Ведунова, А.С. Жаберева, М.Л. Бугрова, И.М. Пискарев, Н. Карпель Вель Лейтнер

Ключевые слова: цитотоксическое действие; излучение газоразрядной плазмы; опухолевые клетки LSR и RMK1.

Цель исследования — оценка механизмов цитотоксического действия излучения газоразрядной плазмы в отношении опухолевых клеток лимфосаркомы и рака молочной железы.

Материалы и методы. Эксперимент проведен на штаммах опухолевых клеток лимфосаркомы (LSR) и рака молочной железы крыс (RMK1). Суспензии клеток объемом 4 мл и концентрацией (4–6)·10⁶/мл обрабатывали излучением газоразрядной плазмы в различных временных режимах. Генерирование излучения плазмы проводили импульсным устройством, имеющим следующие заданные характеристики: длительность одного импульса — 100 мкс, напряжение — 11 кВ, энергия в одном импульсе — 5,9·10^-2 Дж, частота импульсов — 10 Гц. Цитотоксическое действие излучения газоразрядной плазмы оценивали с использованием флюоресцентных красителей Hoechst (Sigma ALDRICH, США), Propidium iodide (Sigma ALDRICH, США) и МТТ-теста. Структурные изменения в клетках изучали методом электронной микроскопии. Состояние цитоплазматической мембраны оценивали по изменению микровязкости с использованием гидрофобного флюоресцентного зонда пирена (Sigma ALDRICH, США). Уровень окислительных процессов определяли по флюоресценции битирозина, триптофана, гликозилированных белков и процессам перекисного окисления липидов. О состоянии коферментов судили по флюоресценции НАД(Ф)⁺/НАД(Ф)Н+Н⁺ и ФАД⁺/ФАДН₂. Степень повреждения ДНК клеток оценивали методом ДНК-комет.
Результаты. Установлено, что воздействие на клетки LSR и RMK1 излучением плазмы в течение 600 с является полулетальной дозой. Оно вызывает значительные нарушения в структуре цитоплазматической и ядерной мембран, внутриклеточном содержимом, снижает показатели микровязкости как в липидном бислое, так и в зоне белок–липидных взаимодействий клеток LSR и RMK1. Белковые молекулы этих клеток под действием излучения газоразрядной плазмы претерпевают выраженную окислительную модификацию. Накопления продуктов перекисного окисления липидов не зарегистрировано. Под действием излучения плазмы для изученных типов клеток происходит также увеличение содержания восстановленной формы НАД(Ф)Н+Н⁺ и окисленной формы ФАД⁺. Количество клеток со значительным повреждением ДНК вырастает до 81% к 600-й секунде обработки. Все изменения находятся в прямой зависимости от продолжительности времени воздействия.