ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВЛИЯНИЯ СПЕКТРА НЕКОТОРЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ СИСТЕМ

Карлыев К.М., Пузырева Г.А., Рукин Е.М., Фролков В.К. (fvk49@mail.ru)

ФГУ «Российской научный центр восстановительной медицины и курортологии Росздрава», г. Москва

Электромагнитное излучение оптического диапазон малой интенсивности вызывает несомненный интерес в качестве фактора воздействия в практике восстановительной медицины. Излучение светодиодных ламп, низкоинтенсивное лазерное излучение, поляризованный свет активно используются в комплексной терапии различных заболеваний. Реализация лечебных эффектов осуществляется за счет поглощения живыми тканям энергии оптического излучения, которая преобразуется в биологические реакции. При анализе этого процесса всегда встает вопрос о первичном фотоакцепторе, который решается с той или иной степенью вероятности, что затрудняет дальнейшие теоретические рассуждения. Исследование механизмов действия спектральной фототерапии, разработанной Е.М.Рукиным, позволяет решить вопрос о первичном фотоакцепторе более конкретно.

Метод воздействия заключается в облучении живого объекта спектром определенного элемента, генерируемого катодом спектральной лампы с микроэлементными добавками. Первичными фотоакцепторами этого излучения могут быть в первую очередь свободные ионы микроэлементов, в частности, ионы металлов, играющие важную роль в метаболизме клеток и тканей. За счет резонансного поглощения фотона у такого иона меняется активность, что в свою очередь может повлиять на активность тех ферментов, у которых этот ион является кофактором. В качестве активаторов-кофакторов в ферментах встречаются ионы железа, меди, цинка, магния, марганца, калия, натрия, молибдена. Ионы металлов входят в состав активного центра многих ферментов. Известно, что спектры поглощения таких ферментов содержат интенсивные линии металлов, поэтому первичными фотоакцепторами могут быть ионы металлов, входящие в их активный центр. В результате активный центр фермента меняет свое энергетическое состояние. Период существования возбужденного состояния слишком мал для осуществления конформационных изменений молекулы фермента, но достаточен для возможного влияния на ферментативную реакцию.

Каталитические свойства большинства ферментов определяются активным центром, поэтому даже небольшие изменения условий, которые влияют на связывание субстрата, будут изменять скорость ферментативной реакции. В состав различных ферментов входят разные металлы. Так, марганец входит в состав аргиназы, разлагающей некоторые составные части белков, цинк — в карбон-ангидразу, медь входит в состав важного фермента — супероксиддисмутазы (СОД), которая утилизирует в организме токсичный супероксид-ион О2- ,аскорбиноксидазу — фермент, окисляющий витамин С. Многие клеточные процессы катализируются мембраносвязанными ферментами. Некоторые мембранные ферменты представляют собой белки, пронизывающие мембрану насквозь, и участвуют в трансмембранном транспорте растворенных веществ или в передаче информации с одной стороны бислоя на другую. Другие ферменты являются периферическими мембранными белками и в некоторых случаях способны связываться с мембраной только в ответ на определённый физиологический сигнал. Ферменты, входящие в состав мембраны, из-за влияния липидного окружения меняют свои фотохимические свойства.

Тем не менее, если предположить, что «сильная» металлическая линия в спектре сохраняется, и учесть способность мембраны ускорять или замедлять фотохимические реакции, происходящие в ней, то фотопоглощение может инициировать конформационные изменения фермента, находящегося в липидном окружении, а затем и изменения мембраны. Известно, что мембраны могут существовать в нескольких дискретных конформационных состояниях. Возможно, что изменение конформационного состояния мембран является причиной повышения концентрации ионов некоторых металлов в микрокровотоке при облучении ткани соответствующими спектрами. Таким образом, инициация спектральным излучением электронно-возбужденных состояний ионов металлов (как в свободном состоянии, так и в составе активного центра фермента) может повлечь за собой стереохимические перестройки молекул, увеличение энергетической активности клеточных мембран, изменение элементного гомеостаза. Вслед за этим возможно развитие вторичных эффектов: активизации ферментативных систем, ответной реакции гормональных факторов, контролирующих метаболические и энергетические процессы, что может в свою очередь активизировать адаптационные, защитные и регенерирующие механизмы.