Биофизические характеристики тканей человека - Березовский В.А.
ISBN 5-12-001374-0
Скачать (прямая ссылка):
Люминесценция может быть индуцирована различными физическими факторами: ультрафиолетовыми и видимыми лучами — фотолюминесценция; ультразвуком — некавитационное ультразвуковое свечение; быстрыми электронами — катодолюмииесцеиция; ионизирующими излучениями — радиолюминесценция; электрическим током — электролюминесценция; химическими реакциями — хемолюминесценция.
Разновидностью электролюминесценции является эффект Кирлиаи (ав-тоэлектронная эмиссия, автономная эмиссия) — возбуждение люминесценции в электрическом переменном поле частотой 10—100 кГц при напряжении на обкладках коидеисатора от 5 до 30 кВ [24, 29]. Эффект наблюдается на живых и мертвых биообъектах, а также иа неорганических образцах самого разного характера [29]. В биологии и биофизике исследования эффекта носят прикладной характер, но получаемые результаты являются чисто качественными, так как регистрация ведется либо визуально, либо с помощью фотографирования.
После окончания внешнего воздействия люминесценция затухает в течение некоторого времени т, называемого длительностью свечения. В за-
висимости от последней фотолюминесценцию условно делят на флюоресценцию (г < 10—8 с) и фосфоресценцию (т > Ю—8 с) [78J.
Кожа лица взрослого человека, облучаемая фиолетовым светом с длиной волиы 400—410 нм, флюоресцирует красным светом. Светящиеся красные течки соответствуют устьям волосяных фолликулов [52J. Флюоресцет-иые методы исследования применяются в различных областях медицины для решения задач экспресс-диагностики при тех или иных патологических состояниях. Так, в офтальмологии используется флюоресцентная ангиоскопия глазного дна [35], в стоматологии — диагностика начального кариеса [42], в онкологии — флюоресцентная диагностика гиперплазии молочной железы [44].
В биообъектах наряду с индуцированной физическими факторами люминесценцией имеет место и биохемилюминесценция, энергию которой поставляют специфические эндогенные химические и биохимические реакции.
Ультрафиолетовое излучение тканей и клеток организма лежит в области длин волн 190—340 нм [20, 21]. Его субстратом служат белки, полипептиды и углеводы, оно полностью отсутствует у жиров [20]. Относительно интенсивности излучения можно привести следующие экспериментальные данные. Прн сильной тетанизации портняжной мышцы лягушки 1 см2 поверхности мышцы излучает 600—2000 квантов в секунду [69], 1 см2 поверхности сердца лягушки в среднем излучает 400 фотонов в секунду, а за период систолы— 800—1200 фотонов в секунду [69]. По другим данным интенсивность ультрафиолетового свечения тканей составляет 10—700 фотонов с 1 см2 в секунду [ 13, 14].
Ультрафиолетовое излучение проявляется в трех основных биологических эффектах.
1. Цитопатический зеркальный эффект — дистантная передача информации от одной герметически изолированной культуры клеток к другой через кварцевую пластинку толшиной 0,2—2 мм [28, 46]. Если первую культуру клеток подвергнуть действию поражающего агента (вирус Кокса-ки А—В, вирус классической чумы птиц, аденовирус-5, токсическая доза дихлорида ртути, летальная доза ультрафиолетовой радиации), то в иитакт-ной культуре развивается поражение по морфологической картине, близкое к поражению образца, непосредственно контактирующего с поражающим агентом [28, 46]. Обязательные условия реализации эффекта:
а) вращение камер с культурами клеток со скоростью 25 об/ч;
б) полное затемнеш е камер (на свету эффект не проявляется);
в) экспозиция камер не менее 4 ч;
г) использование только кварцевого стекла.
Эффект предложено использовать для более целенаправленного отбора препаратов при химиотерапии опухолей [31].
2. Некробиотический эффект — испускание растительными и животными тканями ультрафиолетового излучения в момент гибели под действием химических агентов [21].
3. Эффект стимуляции клеточного деления эндогенным ультрафиолетовым излучением [13—15].
Считают, что это излучение является необходимым условием митоза, в связи с чем оно получило название митогенетического [14, 32]. Ультрафиолетовое спонтанное излучение регистрируется в основном биологическими детекторами по митогенетическому или цнтопатическому эффекту. Известны попытки применить для его изучения объективные физические методы [14, 15].
Сверхслабое метаболическое свечение в видимой области спектра отличается следующими особенностями [21]:
1. Энергию для свечения клеток и ткаией поставляет в основном процесс иеферментативного свободнорадикального окисления тканевых липидов, Так как свободиорадикальное автоокислеиие в клетках тормозится
регуляторной системой биоантиокислителей, интенсивность свечения в норме очень низка.
2. Метаболическое свечение универсально, т. е. свойственно всем тканям животных и растений.
3. Основными энергетическими субстратами свечения являются жиры и липиды.
4. Спектр свечения занимает область длин волн 360—800 нм.
5. Сверхслабое свечение не оказывает прямого воздействия на интенсивность клеточного деления.
