Свойства ультразвуковых волн, воздействие ультразвука на биосистему

Ереванский  Государственный  Университет

Факультет биологии

Отдел биофизики

Реферат

Тема: «свойства ультразвуковых волн,воздействие  ультразвука на биосистему »

Студентка Мелконян Гаянэ

                                         Ереван 2013

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ  И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ   ИЗМЕНЕНИЯ Б КЛЕТКАХ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ УЛЬТРАЗВУКА

Некоторые виды клеток в обычных условиях существуют в  суспендированном состоянии. Это эритроциты, лейкоциты и другие клетки крови, сперматозоиды, бактерии, одноклеточные водоросли и пр. Другие клетки можно получить в виде суспензии, только применяя специальные методы. Чувствительность разных типов клеток к ультразвуковому воздействию весьма различна. Некоторые из них, например клетки амебы, выдерживают весьма интенсивное облучение. Так, после 10-минутной обработки ультразвуком интенсивностью 200 Вт/см2 (1 МГц) в суспензии остается 50% жизнеспособных особей, а клетки Не La в суспензии начинают разрушаться при 0,7 Вт/см2 (0,75 МГц,).

Одноклеточные, пожалуй, наиболее устойчивы к изменениям внешних условий, к действию различных физико-химических факторов, в том числе к действию ультразвука.

Механическая резистентность одноклеточных заметно меняется в зависимости от их величины, формы, особенностей строения, периода и жизненном цикле и т. д. Однако в среднем она достаточно высока, и многие одноклеточные остаются в суспензии целыми и жизнеспособными даже после облучения весьма интенсивным ультразвуком. Достаточно отметить, что еще никому не удавалось только с помощью ультразвука полностью избавиться от микроорганизмов в жидких средах, т.е. стерилизовать их.

Хорошей моделью  для изучения изменений в клетках  под влиянием ультразвука являются светящиеся бактерии. Их особая ферментативная система преобразует энергию окислительных реакций в электромагнитное излучение видимого диапазона (биолюминесценция), пропорциональное интенсивности метаболизма. Кинетику процессов, происходящих в клетке, можно оценивать на расстоянии по их свечению без вмешательства в жизнедеятельность.В интервале 0,88 МГц биолюминесценция фотобактерий и стимулированная ультразвуком скорость их роста пропорциональны интенсивности ультразвука, но яркость свечения нарастает быстрее, чем количество клеток и единице объема.

Следует отметить, что реакция фотобактерий на ультразвук может заметно меняться в зависимости от их возраста, исходного состояния, наличия в среде тех или иных составляющих и т. д.

Отличия в чувствительности различных клеток к ультразвуковому воздействию связаны с их морфологическими особенностями и функциональным состоянием.

В первую очередь, резистентность клеток к ультразвуку определяется структурой их оболочки, в наибольшей степени подверженной влиянию факторов, действующих в ультразвуковом поле. В непосредственной близости от клеточных мембран как внутри, так и вне клетки, наблюдаются периодические механические воздействия и энергичные акустические микропотоки. Напряжения сдвига под влиянием этих микропотоков могут достигать весьма больших величин (102.103 Н/м2), однако уже 10 Н/м2 (5...60 мин воздействия) оказывается достаточно, чтобы уменьшить время жизни эритроцитов и повысить их чувствительность к осмотическому лизису, увеличить проницаемость цитоплазматических мембран и изменить их поверхностную энзиматическую активность, понизить поверхностный заряд и увеличить скорость оседания эритроцитов в поле гравитационных сил.

Переменные напряжения в акустическом поле, расшатывающие  структуру клеточной мембраны, и  микропотоки, «смывающие» макромолекулы с поверхности клеток, приводят к повышению межфазного натяжения на границе мембрана - среда.

В результате ультразвукового  облучения (0,05 Вт/см2; 0,88 МГц) суспензии  эритроцитов (17000 кл./мм3) в физиологическом растворе в первую же минусу с поверхности каждой клетки десорбируется примерно 2 • 10-14г вещества белковой природы .дальнейшее облучение не приводит к повышению в среде концентрации десорбированного вещества, по-видимому, благодаря достижению равновесия десорбция - резорбция. После прекращения ультразвукового облучения «смытые» макромолекулы быстро сорбируются на поверхности клеток, и через несколько минут идентифицировать белок в среде спектрофотометрически не удастся.

Поверхность клетки покрыта слоем фибриллярного  белка, к которому, как правило, прикрепляются белковые глобулы, мукополисахариды и другие биомакромолекулы. Благодаря белковому покрытию межфазное натяжение между клеточной мембраной и окружающей средой составляет всего 10-3Дж/м2. Белковые молекулы, способные взаимодействовать и с липидами мембран, и с окружающей средой, ведут себя как поверхностно-активные вещества.

Если клеточные  мембраны после ультразвукового  воздействия сохранили свою структурную целостность, то их функциональные характеристики восстанавливаются в течение 10...60 мин. Это восстановление, по-видимому, обеспечивается как функционированием специфических репаративных механизмов, так и процессами резорбции на поверхности мембраны белковых молекул, «смытых» микропотоками. Для заметною снижения межфазного натяжения на поверхности раздела между слоем липидов и белковым раствором должно адсорбироваться довольно много белка, поскольку его поверхностная активность невелика.

Рис.1. Зависимость количества десорбироваиного с поверхности эритроцитов вещества белковой природы

О низкой поверхностной  активности биомакромолекул свидетельствует известный факт: статическое (установившееся) поверхностное натяжение плазмы крови, содержащей 7...8 % белка, на границе с воздухом всего лишь на 20...25 H/м ниже, чем у воды. Время формирования межфазной поверхности может составить десятки минут, так как коэффициент диффузии крупных белковых молекул в водных растворах относительно мал, что существенно ограничивает скорость их сближения с поверхностью.

Если измерить поверхностное  натяжение раствора белка на обновляющейся поверхности, например, в потоке или на поверхности капли, формирующейся на конце пипетки, то значение этого динамического поверхностного натяжения практически не будет отличаться от значений, характерных для поды. Присутствие в среде микропузырьков газа резонансных размеров значительно увеличивает эффективность ультразвукового воздействия на клеточную поверхность.

Значительно слабее действует ультразвук на двухслойные  липидные мембраны, лишенные белкового  покрытия. Долго не удавалось обнаружить изменений в электроемкости, проводимости или разности потенциалов искусственной мембраны, облучаемой ультразвуком с частотой 1 МГц и интенсивностью в интервале 0,1...4 Вт/см2. Более высокие интенсивности ультразвука приводят к фрагментации мембран. Однако ультразвук (0,6 Вт/см2; 0,88 МГц) в определенных условиях значительно - на 60... 100 % - увеличивает электропроводность двухслойных липидных мембран и их проницаемость по отношению к ряду ионов, а также ускоряет встраивание каналообразующего антибиотика нистатина в матрицу мембран, что может быть обусловлено как изменениями механических свойств матрицы, так и нарушениями в прилегающих к пей диффузионных слоях.

Изменения электрофизических  свойств клеточных мембран, вызванные  ультразвуковым воздействием, весьма удобно исследовать, используя одноклеточный организм - ацетабулярию средиземноморскую. Клетки ацетабулярии (рис.2) длиной до 5 см покрыты прочной оболочкой, толщина которой достигает 30 мкм. Более 90 % объема клетки занимает вакуоль. Протоплазма, расположенная между вакуолью и оболочкой, имеет толщину 10...12 мкм.

Рис.2 Клетка ацетабулярии

Однако ацетабулярии, как и многие другие клетки, способна к иному типу реакции на внешнее воздействие - генерации волны электрического возбуждения (потенциала действия). Отличительной особенностью потенциалов действия ацетабулярии является их большая длительность, достигающая нескольких минут, что существенно облегчает изучение процесса возбуждения. Амплитуда потенциала действия в среднем равна 110 мВ.

Наиболее характерная  реакция клеток на ультразвуковое воздействие (0.2...5 Вт/см2; 0,9 МГц; 5...30 с) - возникновение вызванного потенциала действия. Его появление носит пороговой характер, зависит от интенсивности и длительности ультразвукового облучения (рис. 3 ), а величина на 5...20мВ превышает спонтанный потенциал действия. Типичная кривая изменения мембранного потенциала ацетабулярии приведена па рис. 4 .Потенциал действия не возникает, если первичная деполяризация не достигает некоторой критической величины (15...33 мВ). Исходя из этого, можно объяснить существование порогов ультразвуковых воздействий.

Рис.3 Типичный потенциал действия ацетабулярии в ответ на ультразвук интенсивностью 0,5... 1 Вт/см2 и длительностью 1...5 мин (стрелками указаны моменты включения и выключения ультразвука)

Вследствие деполяризации  мембран под действием ультразвука  пороговой интенсивности достигается  критическая величина деполяризации, после чего генерируется потенциал действия. При интенсивностях выше пороговых потенциал действия возникает через 2…5 с после включения ультразвука. В области интенсивностей ультразвука, близких к пороговым (а также при малой индивидуальной чувствительности клетки), длительность латентного периода может достигать нескольких минут. Ультразвук подпороговых интенсивностей (0,2 Вт/см2) не вызывает возбуждения клеток.

Рис.4 Пороговая кривая, характеризующая зависимость возникновения биоэлектрической реакции клеток ацетабулярии от интенсивности и

Иногда наблюдается  деполяризация на 5... 10 мВ, которая исчезает в течение нескольких минут после выключения ультразвука. Этот факт, а также индивидуальные различия в величине порогов чувствительности к ультразвуковому воздействию свидетельствуют о существовании регуляторных механизмов, способных до известной степени компенсировать изменения в клетке, обусловленные действием внешних факторов.

Визуальные наблюдения за клеткой но время ультразвукового воздействия позволяют обнаружить активизацию движения цитоплазмы. Этот эффект наблюдается и при воздействии другими раздражителями (локальные повышение или понижение температуры, введение микроэлектродов и т. д.) и, по-видимому, является результатом неспецифической реакции клетки на внешнее воздействие.

При относительно высоких  интенсивностях ультразвука (0,6..1 Вт/см2) наблюдается значительная деполяризация клеточных мембран. После выключения ультразвука потенциал через 2...5 мин устанавливается на уровне 90 мВ. Этот уровень регистрируется 25...40 мин, после чего потенциал возвращается к исходным значениям (потенциал покоя), Пo-видимому, ультразвуковое воздействие с интенсивностью, превышающей 0,6 Вт/см2, не только нарушает диффузионное равновесие на мембране, но и ингибирует активный транспорт ионов Сl-. Увеличение интенсивности ультразвука до 1 Вт/см2 (3...5 мин) вызывает структурные нарушения - разрывы и контрактуру цитоплазмы, появление пузырьков, перемешивание клеточного содержимого. Однако пи при этих, ни при более высоких интенсивностях ультразвука (до 2 Вт/см2) не отмечалось разрушения клеток. Высокая механическая прочность ацетабулярии, очевидно, обусловлена большой (до 30 мкм) толщиной ее клеточной стенки.

По-видимому наиболее известное явление, связанное с деполяризацией клеточных мембран, - это изменение их проницаемости. Закономерное увеличение проницаемости под действием ультразвука хорошо проявляется в клетках в суспензии - эритроцитах, лейкоцитах, клетках дрожжей и пр.

Исследования, проведенные  на суспензии эритроцитов в физиологическом растворе, показали, что ультразвук существенно увеличивает скорость диффузии глюкозы и сахарозы в клетки из богатой сахарами среды.

Концентрация углеводов  в среде, содержащей эритроциты, практически не меняется в течение 4 ч при 20 °С. Воздействие ультразвуком (0,1 Вт/см2; 0,9 МГц; 20 мин) приводит к заметному уменьшению концентрации Сахаров в среде. После выключения ультразвука углеводы частично выводятся из эритроцитов (рис.5)

Рис. 5 , Влияние ультразвука (0,1 Вт/см2) на скорость поглощения эритроцитами глюкозы (1,2) и сахарозы (3,4) из раствора: 1/3 - контроль; 2, 4 - опыт (стрелками указаны моменты включения и выключения ультразвука)

Скорость переноса через биологические мембраны относительно крупных молекул практически  не изменяется под действием ультразвука. Так, проницаемость мембран эритроцитов цыплят по отношению к меченому лейцину не испытывает достоверных изменений после 30-минутн от воздействия ультразвуком со средней интенсивностью 0,6 Вт/см2 и частотой 1 МГц, а скорость накопления меченого тимидица в этих же условиях (in vitro) даже несколько уменьшается.

Изменения в свойствах  клеточных мембран, подвергнутых ультразвуковому воздействию, могут быть вызваны переменными усилиями, возникающими в жидкости при распространении ультразвуковой волны. Частицы жидкости в ультразвуковом поле колеблются относительно состояния равновесия с частотой ультразвука. У поверхности благодаря силам сцепления частицы практически неподвижны, однако амплитуда скорости смещения быстро увеличивается по мере удаления от поверхности.

Изменяясь с удвоенной  частотой ультразвука, переменные напряжения сдвига «не успевают» обусловить механических повреждений в клеточной мембране, изменяют, однако, состояние ее поверхности: нарушают двойной электрический слой, смещают глобулы белков, расположенные на поверхности мембран, снижают диффузионные ограничения и т.д. В результате изменяются мембранный потенциал ( потенциал) и проницаемость мембран, возможны также конформационные переходы в мембранных белках, ведущие к изменению их ферментативной активности.

Таким образом, переменные высокочастотные возмущения вблизи мембран могут «детектироваться» клеточной мембраной, обусловливая изменения в свойствах клеток, заметные в течение весьма длительного времени (до десятков минут) после прекращения ультразвукового воздействия.

Скорость оседания эритроцитов, например, увеличивается  в результате воздействия ультразвуком с интенсивностью 8 мВт/см2 (1 МГц), что, вероятно, свидетельствует об уменьшении их поверхностного заряда.

Мембранный потенциал  эритроцитов крысы заметно уменьшается под действием ультразвука и возвращается к исходным значениям через 15...30 мин после прекращения облучения.

Уменьшается на 5...10 % электрофоретическая подвижность  клеток асцитной карциномы Эрлиха, подвергнутых действию ультразвука (0,5.,3,2 МГц; 10 Вт/см2 SPTA). Понижается электрофоретическая подвижность и лимфомы мышей (2 МГц; 10 Вт/см2 SPTA). Эффект обнаруживается только при кавитации и заметно уменьшается с повышением статического давления или при укорочении длительности акустического импульса, т. е. при условиях, когда возникновение кавитирующих пузырьков затруднено.

Часть клеток при  облучении ультразвуком разрушается, но клетки, пережившие воздействие, по внешнему виду и способности к пролиферации не отличаются от контрольных, хотя их электрофоретическая подвижность возвращается к нормальным значениям лишь через 45...50 ч,

Действие  ультразвука на внутриклеточные  структуры

Реакция клетки на ультразвук не ограничивается изменениями  только в ее поверхностных структурах, по всей вероятности, ультразвук оказывает влияние не только на жизнедеятельность клетки в целом, но и на структуру и функции отдельных клеточных органелл.

Под влиянием ультразвука (0,2 Вт/см2; 0,88 МГц) меняются условия транспорта ионов через мембрану митохондрий, наблюдается разобщение свободного дыхания и фосфорилирующего окисления в них. Степень разобщения возрастает при увеличении интенсивности ультразвука от 0,05 до 1,2 Вт/см2, достигая максимума при 1 Вт/см2 (0,88 МГц; 5 мин). При 2,5 Вт/см2 (1 МГц; 5 мин) возникают нарушения в мембранах лизосом, что можно наблюдать на типичной картине лизиса клеток печени крыс. Аналогичный эффект наблюдается и под действием низкочастотного (20 кГц) ультразвука.

В определенных условиях ультразвук может вызвать разрушение ядер в клетках НеLa, не нарушая при этом целостности цитоплазматических мембран. Такие специфические нарушения не могут быть обусловлены кавитациейк микропотоками и предположительно объясняются возникновением резонансных волн на поверхности ядерных мембран. Кроме того, ультразвук (0.5...3 Вт/см2; 0,8...2 МГц; 2... 10 мин) вызывает изменение числа гранул гликогена в клетках, нарушение целостности эндоплазматического ретикулума, увеличение количества лизосом, изменение структуры митохондрий в клетках и т. д.

Несмотря на кажущуюся  простоту ситуации, в настоящее время оказывается весьма непросто выделить первичные явления в клетке, вызванные физико-химическими процессами в ультразвуковом поле.

Действительно, количество гликогена в клетке, число и  активность лизосом, форма саркоплазматической  сети меняются в широких пределах в процессе жизнедеятельности. Поэтому  наблюдаемые под действием ультразвука  изменения могут свидетельствовать  только о биологической реакции  клетки на внешнее неспецифическое  воздействие. Если ультразвуковое воздействие оказалось не летальным для клетки, то возникшие в ней изменения репарируются в течение примерно 100 ч. Лишь митохондриям необходимо значительно больше времени для восстановления своей структуры и функции.

Последействия ультразвука  на жизнедеятельность клетки

Наблюдая за клеткой  после облучения ультразвуком, можно  обнаружить, что в течение достаточно длительного времени в клетке развиваются процессы последействия, приводящие к морфологическим и функциональным изменениям.

Некоторые из наблюдаемых  процессов, например увеличение проницаемости  и уменьшение мембранного потенциала под действием ультразвука и последующее возвращение этих параметров к исходным значениям, но крайней мере, частично, обусловлены достаточно простыми физико-химическими явлениями.

Так, состояние поверхности  клетки, нарушенное ультразвуковыми микропотоками, способными «смыть» поверхностно-активные биомакромолекулы, самопроизвольно восстановится, по меньшей мере, через несколько минут.

Длительно в реальном масштабе времени и восстановление доннановского равновесия, обусловленного разделением ионов на мембране и нарушаемого микропотоками, увеличивающими градиенты концентрации.

Оба процесса - адсорбция  поверхностно-активных веществ на клеточной  мембране и восстановление равновесия Допнана контролируются диффузией и достаточно медленны.

Сравнивая время  восстановления биологических функций  клеточных мембран со временем, характерным для формирования поверхностей раздела в растворах, содержащих высокомолекулярные поверхностно-активные вещества, можно видеть, что эти величины совпадают в пределах порядка.

Так, электрофоретическая  подвижность эритроцитов, сниженная  в результате ультразвуковой обработки (0,02... 1 Вт/см2; 0,4 МГц и 0,8 МГц; 3 с.,.3 мин), восстанавливается через 3...5 мин после выключения ультразвука. В течение 15...30 мин остается повышенной проницаемость мембран эритроцитов и лимфоцитов для молекул красителя трипанового синего.

В связи с этим необходимо отметить, что общепринятый метод определения жизнеспособных и мертвых клеток по окрашиваемости последних трипановым сипим или другими красителями не всегда пригоден для клеток, подвергнутых ультразвуковому воздействию. Сразу после ультразвукового облучения клетки могут легко окрашиваться из-за повышенной проницаемости мембран, по через 20...50 мин окрашиваемых клеток оказывается примерно столько же, сколько и в контрольном образце, не облученном ультразвуком.

Другие процессы, развивающиеся в клетке после  ультразвукового воздействия, имеют  выраженный характер биологического ответа на внешнее возмущение.

Клетки тромбоцитов, например, подвергнутые ультразвуковой обработке (1 МГц; 0,2.„0,6 Вт/см2; 5 мин), на электронных микрофотографиях не отличаются от контрольных К функционируют как интактные. Однако через 30 мин инкубации при 22 °С в контрольных и облученных ультразвуком клетках возникают заметные функциональные и морфологические различия. Время рекальцификации тромбоцитов, мало изменяющееся в процессе ультразвуковой обработки (1 МГц; 0,065...2 Вт/см2, 5 мин), необратимо снижается в течение 4...6 ч после облучения.

Обратимое снижение электрокинетического потенциала клеток лимфомы мышей можно наблюдать в течение 40...48 ч после ультразвукового воздействия (2 МГц; 10 Вт/см2SPTA\ 5 мин).

В относительно мягких условиях ультразвуковой обработки (1...5 МГц; 0,2...1 Вт/см2; 5 мин; импульсный режим) наблюдаются процессы стимулирования синтеза соединительного белка в клетках культуры фибробластов, интерферона в лейкоцитах и т.д. Увеличение интенсивности ультразвука приводит к угнетению биохимических процессов в клетках, к уменьшению числа клеток в культуре, причем наиболее выраженное угнетение наблюдается на частоте 1 МГц.

При невысоких (терапевтических) интенсивностях ультразвука эффект стимулирования синтеза белка наблюдается  и в тканях теплокровных.

Так, 3-4 сеанса облучения  ультразвуком (3 МГц; 0,5 Вт/см2; 5 мин) вызывают в тканях уха кролика, поврежденного криохирургическим инструментом, заметное ускорение синтеза коллагена. Этот эффект лежит в основе ультразвуковых методов ускорения заживления ран.

Ускорение биохимических  процессов в клетке приводит к  повышению ее физиологической активности, к увеличению сопротивляемости внешним воздействиям.

Клетки костного мозга, облученные ультразвуком (0,8 МГц; 0,3...0,7 Вт/см2; 20 мин) и введенные контрольным животным, дают начало большему числу колоний на поверхности и в паренхиме селезенки. Колонии растут быстрее, ускоряется и дифференциация колоний.

Бродильная активность дрожжей после обработки ультразвуком (425 кГц; 0,5.,.5 ч) увеличивается па 12...15 %, а количество клеток в облученной ультразвуком (0,8 МГц; 2,5 Вт/см2; 5 мин) суспензии быстро увеличивается.

Обработка ультразвуком (0,9 и 2,6 МГц; 0,5...1,2 Вт/см2; 10 мин) несколько снижает число жизнеспособных клеток костного мозга в суспензии. Однако уже после нескольких суток хранения при 40С в облученных ультразвуком образцах остается значительно больше жизнеспособных клеток, чем в контрольных образцах. Время разрушения половины клеток костного мозга в суспензии увеличивается после ультразвукового воздействия практически вдвое - с 5 до 9 дней, что позволяет при хранении уменьшить потери клеток, пригодных для трансплантации.

Увеличение интенсивности  ультразвука до значений, превышающих 1...1.5 Вт/см2, приводит, как правило, к подавлению биологических функций клеток. Непрерывный ультразвук (1 и 2 МГц; 0,8...2,6 Вт/см2; 60 мин) подавляет скорость роста амниотических клеток в культуре, причем порог подавляющего действия лежит между 0,8 и 1,7 Вт/см2.

Между областями  явного стимулирования и явного подавления лежит область, где наблюдается  суперпозиция этих эффектов. Так, клеткам  асинхронной культуры ткани китайского хомячка после ультразвуковой обработки (1 МГц; 2,5 Вт/см2 SPTA; 1 мин) предоставили возможность роста в монослое. В первые 24 ч роста не наблюдалось. Затем обнаружился рост, и к 35-му часу скорость роста нормализовалась. В данном случае остановка роста в первые 24 ч объясняется примерным равенством гибнущих и пролиферирующих клеток в среде.

Обычно клетки животных тканей в культуре хорошо переносят  ультразвуковое облучение, если исключаются  кавитация или нагрев. Выжившие клетки, как правило, способны к нормальному  росту и развитию, хотя образованные ими колонии нередко не достигают размеров, характерных для колоний, возникших из необлученных ультразвуком клеток.

Ультразвуковое  воздействие на деление клеток

Временное ингибирование  некоторых функций организма  и отдаление периодов наибольшей активности важнейших из них является общей реакцией организма и отдельных его систем на внешнее повреждающее воздействие. Особенно часто этот феномен проявляется в задержке клеточного деления в некоторых тканях в ответ на повреждающие, активирующие или сигнальные воздействия. Действие ультразвука также временно уменьшает скорость деления клеток.

На клетках мерисистемы корней гороха показано, что непрерывный ультразвук (2 МГц; 0,5...20 Вт/см2; 1 мин), как и импульсный сходных параметров, вызывает уменьшение скорости роста корня, уменьшение митотического индекса, снижение скорости синтеза белка, ДНК и РНК. Интересно отметить, что, в основном, эффект возникает в первые секунды облучения, а затем лишь незначительно увеличивается.

Животные ткани  более чувствительны к ультразвуку, и скорость деления клеток в них  уменьшается при весьма малых  интенсивностях ультразвука. Так, пятиминутное облучение ультразвуком интенсивностью 60 мВт/см2 (1 МГц) заметно снижает митотический индекс в тканях печени крыс. Облучение ультразвуком (2 МГц; 0,1 Вт/см2; 5 мин) клеток аденокарциномы Эрлиха приводит к торможению роста опухоли, возникшей при перевивании этих меток. Патогенность облученных ультразвуком клеток карциномы имеет тенденцию к восстановлению и во втором пассаже мало отличается от контрольных образцов. Снижается скорость деления и при воздействии ультразвуком на клетки в культуре фибробластов человека.

Наиболее существенна  задержка в скорости деления клеток культуры лейкомичных мышей при действии ультразвука (1 МГц; длительность импульса - 1 мс; частота следования импульсов 1 кГц; 5 Вт/см2) па «покоящуюся» клетку Задержка практически незаметна, если клетка находится в стадии митотического деления, хотя ее механическая прочность уменьшается, что, по-видимому обусловлено значительными изменениями в структуре клетки, предшествующими ее делению. Так, фибриллярная структура митотического веретена может разрушаться при воздействии ультразвуком относительно невысоких интенсивностей (0,8 МГц; 0,2.-0,5 Вт/см2).

В настоящее время  есть очень мало данных, характеризующих  чувствительность клеток к ультразвуку  в разные фазы митотического цикла. Представляются бесспорными лишь факты  задержки клеточного деления в интерфазе и меньшей чувствительности митотического индекса к ультразвуку в период митоза.

Задержка клеточного деления под влиянием различных  воздействий относится не к патологическим проявлениям, а к физиологическим защитным реакциям, направленным на увеличение длительности интерфазы до значений, достаточных для репарации нарушений, накопившихся в клетке. Повреждения, не отрепарированные в интерфазе, могут во время митоза проявиться в виде серьезных дефектов, приводящих клетку к гибели.

В период митоза многие функции клетки весьма напряжены, что  ослабляет работу репарационных  механизмов. Поэтому задержка клеточного деления на стадии митоза не имеет биологического смысла. Внешнее воздействие именно в этот промежуток митотического цикла, возможно, приводит к хромосомным аберрациям и другим тяжелым для клетки последствиям.

Комбинированное действие ультразвука и некоторых  других физико-химических факторов на клетки

Широкое внедрение  в клинику комплексных методов  лечения и часто встречающиеся  сочетания ультразвука с другими  физическими факторами и фармакологическими средствами потребовали специального изучения реакции организма в целом и клетки в частности на такие комбинированные воздействия.

Особый интерес  представляет исследование последовательного  и одновременного действия на клетки ионизирующего и ультразвукового излучений. Подобная совокупность воздействий нередко встречается в диагностике и в терапии и требует пристального внимания в связи с тем, что, по крайней мере, ионизирующие излучения способны вызывать различные хромосомные аберрация.

Так, при сравнении  действия рентгеновского излучения (290 Р) и ультразвука (1 МГц; 1,1 Вт/см2; 1 мин; непрерывный режим) на клетки меристемы корешков гороха было показано, что число микроядер в клетках увеличивается только в первом случае и никогда - во втором. Это лишний раз подтверждает мутагенную активность рентгеновского излучения и отсутствие этого свойства у ультразвука указанных параметров.