О БИОЛОГИЧЕСКОМ ДЕЙСТВИИ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ: РЕЗОНАНСНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ В КЛЕТКАХ
Узденский А. Б.
Ростовский государственный университет, кафедра биофизики 344090, Ростов-на-Дону, Стачки 194/1, Россия, E-mail: uzd@krinc.rnd.runnet.ru
Для объяснения биологического действия слабых (< 1 мТ) свехнизкочастотных
(0,01-100 Гц) магнитных полей в последние годы предложены теории ионного
циклотронного резонанса (А.Р .Либов) и ядерного параметрического резонанса
(В.В. Леднев), согласно которым физиологические изменения в клетках могут
быть обусловлены резонансным влиянием комбинированного магнитного поля
(КМП), являющегося суперпозицией коллинеарных постоянного (им может быть
геомагнитное поле ~50 мкТ) и переменного магнитных полей (ПМП и ПеМП),
на движение катионов, в первую очередь Са2+, по ионным каналам
(А.Р.Либов) или на связывание Са2+ такими внутриклеточными регуляторами,
как кальмодулин или протеинкиназа С (В.В. Леднев). Эксперименты подтверждают
резонансное влияние КМП, "настроенного" на резонансы Ca2+,
Mg2+ или K+, на разные биологические процессы. Но
при ПМП ~50 мкТ резонансные частоты этих катионов соответствуют диапазону
20-64 Гц, поэтому резонансные теории не объясняют данных многих экспериментов
60-90 годов о влиянии СНЧ ПеМП других диапазонов: 0,001-0,02; 0,05-0,06;
0,1-0,3; 0,5-0,6; 3-12 Гц. Предполагая, что резонансные механизмы увеличения
подвижности заряженных частиц в КМП справедливы и что поле действует не
только на неорганические катионы, но и на другие заряженные частицы в клетках,
можно расширить диапазон применения этих теорий. Вычисленные значения резонансных
частот биохимических ионов (органических кислот, аминокислот, нуклеиновых
кислот, макроэргов, фосфолипидов, некоторых белков и т.д.) попадают в диапазон
0,7-17 Гц, а их 2-я и 3-я гармоники - 0,2-8,5 Гц. Действие меньших частот
поля могло бы объясняться влиянием КМП на крупные частицы типа небольших
белков с малым зарядом порядка единицы. Следующие биохимические процессы
рассматриваются как возможные "мишени" резонансного влияния КМП:
реакции с переносом фосфатной группы РО43-, включая
фосфорилирование и дефосфорилирование белков, синтез и гидролиз макроэргических
связей; связывание лигандов рецепторами (например, инозитолтрифосфата IP3
или нейромедиаторов) и диссоциация комплексов лиганд-рецептор; белок-белковые
взаимодействия; взаимодействие основных белков (например, гистонов) с нуклеиновыми
кислотами и т.п. Индуцированное магнитным полем изменение кинетической
энергии заряженных частиц значительно меньше энергии тепловых флуктуаций
kT. Однако предполагается, что КМП может оказать наибольшее влияние на
движение частиц в существенно неравновесных условиях, когда для их перемещения
(например, для сближения ADP3- и PO43-
при синтезе ATP4- H-ATP-синтазой), осуществляемого при конформационном
переходе, в белковой макромолекуле кратковременно создается компенсирующее
электрическое поле, позволяющее преодолеть отталкивание одновременных зарядов,
и в этой бифуркационной точке небольшое смещение частицы может изменить
поведение нелинейной системы. Также предполагается, что слабые сдвиги могут
усилиться в клетках посредством механизма стохастического резонанса.