"Воздействие сверхслабого электромагнитного поля на жизнеспособность микроорганизмов"

Постановка проблемы

При анализе, объяснении и применении данных о воздействии сверхслабых электромагнитных полей (ЭМП) на разнообразные биологические системы необходимо учитывать адекватность выбираемых тест-объектов поставленным задачам и методологическим возможностям. Одной из удобных и полезных моделей являются клетки микроорганизмов не только в связи с относительной простотой их культивирования и поддержания в лабораторных условиях, но и в связи с их безусловной значимостью в медицинской практике [3]. Непосредственно для усовершенствования мониторинговых и санитарно-эпидемиологических исследований необходимо учитывать особенности физиологического состояния микробных клеток, тем более что утвердилось представление о пребывании подавляющей части бактериальной популяции в неактивном (покоящемся) состоянии не только в окружающей среде, но и в составе персистирующей микрофлоры человека. Поскольку принятые стандартные микробиологические методы посевов дают весьма неполную информацию о численности микроорганизмов в разнообразных объектах и практически не позволяют оценить их физиологическое состояние in situ, поиск новых диагностических критериев, позволяющих дифференцировать микробные клетки по их физиологическому состоянию, составляет весьма актуальную задачу. В качестве одного из таких дифференцирующих критериев нами предложено рассматривать резонансные частоты, характерные для модельных клеток разного физиологического состояния - активно делящихся и покоящихся [1].

Целью работы послужило выявление различий в частотах, излучаемых микробными клетками разного физиологического статуса, и проверке действия выявленных характеристических частот на развитие микробной популяции. В данной работе в качестве основной модели мы исследовали спорообразующую бактерию Bacillus cereus, для которой хорошо известны формы покоя - эндоспоры и цистоподобные рефрактерные клетки, а также различные колониально-морфологические варианты, образующиеся при высеве суспензий покоящихся клеток на агаризованные питательные среды.

Объекты и методы исследования

В работе использовали грам-положительные спорообразующие бактерии Bacillus cereus шт. 504 (ВКМ), которые культивировали на синтетической питательной среде с 0,4% (об/об) глюкозы, предусматривающей спорообразование. Исследуемые колониально-морфологические варианты - доминантный, прозрачный, микоидный и белый - были ранее выделены и описаны в лаборатории классификации и хранения уникальных микроорганизмов Института микробиологии РАН.

Бактерии выращивали в колбах емкостью 250 мл с 50 мл питательной среды при t = 28?С при встряхивании на качалке (140 об/мин); в качестве инокулята использовали споровую суспензию, который вносили в количестве, дающем оптическую плотность суспензии OD = 0,2. Культуру вегетативных (активно делящихся) клеток отбирали через 7 ч после начала культивирования; суспензию эндоспор бацилл - после 7 суток выращивания.

Оптическую плотность клеточных суспензий определяли на спектрофотометре Specord (Jena, Германия) при длине волны 650 нм в 10-мм кюветах. Микроскопические наблюдения осуществляли при помощи микроскопа Reichart (Австрия) с фазово-контрастным устройством. Жизнеспособность клеток определяли по числу колониеобразующих единиц, образующихся при высеве последовательных децимальных разведений из клеточных суспензий на картофельный агар. Чашки инкубировали в термостате при t = 28?С в течение 3 суток.

Спектры частот, свойственные вегетативным клеткам и эндоспорам Bacillus cereus разных вариантов: доминантного, прозрачного, микоидного и белого, измеряли c помощью вегетативного резонансного тестирования. Специфические резонансные частоты направленного действия генерировались приборами "МИНИ-ЭКСПЕРТ-ДТ", "МИНИ-ЭКСПЕРТ-ПК" и аппаратно-программным комплексом "ИМЕДИС-ФОЛЛЬ" и записывались на магнитофонную ленту из стандартной видеокассеты Panasonic VHS Pal Secam E180HDG. Также на ленту записывали резонансные частоты Bacillus cereus из базы по бактериям электронного селектора АПК "ИМЕДИС-ФОЛЛЬ". При изучении действия резонансных частот проверяли 3 варианта формы сигнала: тонизация-стимуляция, торможение-дисперсия и биполярная форма сигнала (меандр) [6].

Для оценки действия ЭМП разного частотного спектра пробирки с 2 мл культуры вегетативных клеток доминантного варианта Bacillus cereus оборачивали магнитофонной лентой, а поверх ленты - плотной бумагой и продолжали культивировать в термостате. В двух контрольных вариантах исследовались пробирки с культурой бацилл, обернутые чистой магнитофонной лентой и плотной бумагой, а также пробирки с культурой без применения магнитной аппликации и продолжали культивировать в тех же условиях.

Результаты

В первой серии экспериментов при анализе резонансных частот, излучаемых вегетативными клетками и эндоспорами каждого из четырех исследуемых вариантов, были выявлены существенные различия, которые, по-видимому, связаны с особенностями структурной организацией этих клеток и их физиологической активностью (активное размножение и метаболизм у первых и анабиоз - у вторых). С другой стороны, нами обнаружены отличия спектров резонансных частот между вегетативными клетками доминантного, прозрачного, микоидного и белого вариантов, а также соответствующих им эндоспор. Таким образом, предложенный в данной работе подход позволяет достоверно выявлять различия, с одной стороны, между активно растущими и покоящимися клетками, а с другой - между различными вариантами одного и того же вида микроорганизмов. Вполне вероятно, что детекция различий в спектрах резонансных частот, проведенная на разных вариантах бацилл, может использоваться при исследованиях различных серотипов и сероваров патогенных бактерий, например, стафилококков, сальмонелл, микобактерий и др. [1, 2, 5].

Во второй серии экспериментов установлено, что воздействие резонансных частот, характерных для эндоспор каждого из четырех исследованных колониально-морфологических вариантов, вызвало выраженный цитотоксический эффект в отношении активно делящихся (вегетативных) клеток бацилл. Так, через 1 час экспозиции магнитной ленты с перенесенными на нее частотами эндоспор в виде биполярных импульсов, в культурах наблюдался рост-ингибирующий эффект, о котором судили по снижению числа делящихся клеток и появлению признаков деструкции (лизиса и дефрагментации цитоплазмы) части популяции, по сравнению с контрольным вариантом. Через 24 часа воздействия ЭМП, доля клеток с явными признаками цитотоксического эффекта составила 30-40%; при этом отсутствовали проспоры, что свидетельствовало о торможении роста и развития популяции бацилл. В суспензиях, подвергнутых действию резонансных частот в течение 5-7 суток, не обнаруживалось спор, а число лизированных клеток составляло ~ 70-90%. О цитотоксическом эффекте и обусловленной им задержке роста и развития вегетативных клеток бацилл свидетельствовала низкая величина оптической плотности клеточных суспензий (OD = 0,3-0,4). В контрольном варианте OD = 2,5-2,7.

Окончательное доказательство наличия цитотоксического эффекта было получено при оценке жизнеспособности клеток по числу колониеобразующих единиц (КОЕ), образующихся при высеве разведенных клеточных суспензий на плотные питательные среды. Так, число КОЕ в суспензиях, подвергнутых действию резонансных частот, и в которых цитотоксический эффект (по данным микроскопических наблюдений) был наиболее выражен, составило 10?-104 единиц/мл, что на 3-4 порядка ниже, чем в контрольном варианте.

Следует отметить, что степень цитотоксического эффекта зависела от формы сигнала и дипазона применяемых частот. Уже в первой серии экспериментов 1999-2000 гг., по воздействию на бактериальные клетки переменного ЭМП нами было установлено, что наиболее выраженным был рост-ингибирующий и микробоцидный эффект при направленном воздействии на культуру клеток биполярного сигнала в форме меандра [1]. Этот эффект наблюдался как в опытах с непосредственным электромагнитным воздействием на культуры клеток через устройства для магнитной терапии "петля" или "индуктор", так и в данных опытах с экспозицией сверхслабого ЭМП, излучаемого магнитной лентой. Не менее эффективным оказалось цитотоксическое и бактерицидное действие записанных на пленку частот в форме меандра Bacillus cereus из базы по бактериям электронного селектора АПК "ИМЕДИС-ФОЛЛЬ" [5, 6]. Те же частоты с прямоугольной монополярной формой (как положительной, так и отрицательной полярности) оказали незначительное кратковременное тормозящее действие на подвижность и скорость деления клеток. При дальнейшей экспозиции ЭМП в термостате активность клеток полностью восстанавливалась. Надо отметить, что некоторое кратковременное замедляющее действие наблюдалось и при экспозиции чистой магнитофонной ленты, по сравнению с контролем без аппликации, но оно было намного слабее, чем в опытах с записью частот на пленку. Видимо, даже размагниченная магнитофонная лента создает вокруг себя крайне слабое постоянное магнитное поле, способное, тем не менее, влиять на подвижность таких малых объектов, как бактерии.

В ряде случаев нами отмечено, что сужение диапазона частот в спектре, характерном для эндоспор бацилл микоидного варианта, усиливало цитотоксический эффект, что, по-видимому, связано с селективностью действия дискретных частот на биомишень.

Таким образом, полученные в этой серии экспериментов данные предполагают перспективность исследований по воздействию слабых и сверхслабых ЭМП при разработке новых подходов к стерилизации и деконтаминации различных объектов. Выявление характеристик электромагнитного излучения, специфических для микроорганизмов разных таксономических и физиологических групп, представляет определенный практический интерес, так как может отражать различия в состоянии микробных клеток в ряду: активно делящиеся - стационарные - покоящиеся. В дальнейшем это может послужить базой для мониторинговых исследований и расширить наши возможности в резонансно-частотной диагностике и терапии бактериальных, вирусных, грибковых и других инфекционных заболеваний [4, 5]. Эти модельные эксперименты позволят во многом уточнить механизм действия методов резонансно-частотной терапии, которые, в настоящее время все шире начинают использоваться в разных областях медицины.

Литература

1. Готовский Ю.В., Каторгин В.С. и др. Предварительные данные о воздействии резонансных частот электромагнитного поля на бактериальные клетки // В сб.: Тезисы и доклады VI Международной конференции "Теоретические и клинические аспекты применения биорезонансной и мультирезонансной терапии", часть I. - М.: ИМЕДИС, 2000. - С. 21-23.
2. Готовский Ю.В., Косарева Л.Б. Резонансно-частотный механизм действия электромагнитных излучений на биологические объекты. // В кн.: Традиционная медицина - 2000. Сборник материалов конгресса (г. Элиста; 27-29 сент. 2000 г.). - М.: НПЦ ТМГ МЗ РФ, 2000. - С. 496-497.
3. Пирцхалава Т.Г. Моделирование феномена электропунктурного тестирования медикаментов в системах in vitro // В сб.: Тезисы и доклады VI Международной конференции "Теоретические и клинические аспекты применения биорезонансной и мультирезонансной терапии", часть I. - М.: ИМЕДИС, 2000. - С. 16-21.
4. Готовский Ю.В., Косарева Л.Б., Фролова Л.А., Перов Ю.Ф. Грибковые инфекции. Диагностика и терапия: Методическое пособие. 2-е изд. - М.: ИМЕДИС, 2001. - 128 с.
5. Готовский Ю.В., Косарева Л.Б., Фролова Л.А. Резонансно-частотная диагностика и терапия грибков, вирусов, бактерий, простейших и гельминтов: Методические рекомендации. 3-е изд. - М.: ИМЕДИС, 2000. - 70 с.
6. Готовский Ю.В., Косарева Л.Б., Блинков И.Л., Самохин А.В. Экзогенная биорезонансная терапия фиксированными частотами: Методические рекомендации. - М.: ИМЕДИС, 2000. - 96 с.