87. Хемилюминесценция и ее диагностическое значение.

Молекулы могут переходить в возбужденное состояние не только при поглощении кантов света, но и за счет химического взаимодействия с другими молекулами. В последующем при переходе молекул в основное состояние может возникнуть свечение, называемое хемилюминесценцией. Спонтанная хемилюминесценция де­лится на три основных вида: митогенетическое излуче­ние, биолюминесценция, (или экзотическая люминесцен­ция), и сверхслабое свечение. Необходимым условием всех видов хемилюминесценции является химическая реакция окисления.

Митогенетическое излучение — это ультрафиолето­вое излучение (190—320 нм), субстратом которого слу­жат белки и углеводы. Это излучение стимулирует клеточное деление.

Биолюминесценция — воспринимаемое глазом свече­ние (420—710 нм), присущее многим организмам (бак­териям, светлячкам, некоторым рыбам, грибам и про­стейшим). Во всех случаях биолюминесценция являет­ся результатом ферментативного окисления особых ве­ществ — люциферинов, молекулы которых при окисле­нии способны переходить в возбужденное состояние. Фермент, катализирующий окисление люциферинов, по­лучил название люциферазы. Природа люциферина в различных видах организмов может быть различной. Люцеферин светлячков по своей природе близок к рибофлавину, а люциферин бактерий – к флавинмононуклеотиду.

В настоящее время люциферин и люцифераза выделены в чистом виде и свечение воспроизведено в растворе. Анализ кинетики реакции показал, что вначале образуется фермент-субстратный комплекс, после чего происходит окисление люциферина молекулярным кислородом. При окислении комплекс переходит в возбужденное состояние и способен испускать квант света. Сверхслабое свечение - это изучение живых организмов, тканей клеток, их гомогенатов и некоторых биосубстратов в видимой и инфракрасной области спектра (360 -800 нм). Его можно зарегистрировать при помощи специального приемника излучения – фотоэлектронного умножителя с фотометрической установкой, работающей в режиме счетчика фотонов. Сверхслабое свечение присуще многим реакциям в биологических объектах. Свечение сопровождает окислительные ре­акции экзотермического характера — в основном реак­ции цепного типа, развивающиеся по радикальному ме­ханизму. Интенсивность свечения пропорциональна скорости рекомбинации сво­бодных радикалов. При взаимодействии двух радикалов их неспаренные электроны образуют пару или хими­ческую связь. В процессе образования этой связи, иду­щей через промежуточное возбужденное состояние, избыток электронной энергии высвечивается в виде кван­та. Эти данные позволили применить метод регистра­ции свечения для исследования роли возбужденных со­стояний молекул в различных процессах и для анализа свободнорадикальных реакций. Свечение тканей связа­но с неферментативным окислением липидов, которое непрерывно протекает в норме во всех тканях и явля­ется одним из показателей гомеостаза. окисления с ферментативным окислением—дыханием, во-вторых, цитотоксическим действием. Сверхслабое свечение тканей может служить диагностическим тестом. Изменения интенсивности свечения могут дать дополнительную информацию о нарушении первичных физико-химических процессов в организме. Проводятся исследования свечения плазмы и сыворотки крови в условиях стресса и при различных заболеваниях. При стрессе интенсивность свечения плазмы крови увеличивается, что указывает на усиление в крови активности свободнорадикального окисления. При этом продукты окисления усиливают деструктивные процессы в клетках. За повышенную энергетическую го­товность организм расплачивается временным усилением деструктивных процессов.

Доказано, что воспа­лительный процесс в легких сопровождается активиза­цией свободнорадикального окисления и соответствую­щим повышением уровня свечения сыворотки крови. При этом интенсивность свечения зависит от степени выраженности воспалительного процесса.

Изучение сверхслабого свечения сыворотки крови животных при злокачественных новообразованиях вы­явило фазные изменения уровня свечения. Сразу после перевивки опухоли и в течение нескольких суток люми­несценция заметно усилена. Фаза развития опухоли ха­рактеризуется пониженной интенсивностью свечения крови. Исследования на больных людях выявили анало­гичную закономерность: уровень свечения сыворотки крови больных злокачественными болезнями оказался пониженным по сравнению со свечением сыворотки крови здоровых людей. В период роста опухоли в ней происходит накопление антиокислителей, транспортируе­мых кровью из других органов. Повышенное содержание антиокислителей в крови может быть одной из причин интенсивности свечения сыворотки крови

Подавление свободнорадикального окисления в опухоли исключает возможность токсического действия продуктов окисления и тем самым способствует более быстрому росту опухоли. В фазе распада опухоли содержание в сыворотке крови становится ниже, чем в норме. Свечение сыворотки также усиливается по сравнению с нормой.

Таким образом, интенсивность свечения сыворотки крови дает возможность диагностировать три основные фазы развития опухоли как фазы, по-разному влияющие на интенсивность радикального окисления. Измерение интенсивности хемилюминесценции можно использовать для дифференциальной диагностики заболеваний легких. Изменение интенсивности свечения сыворотки крови туберкулезных и опухолевых животных было противоположно направленным: повышенным у животных с туберкулезом легких и пониженным у животных с перевиваемой опухолью. Аналогичные результаты были получены при исследовании больных людей. У больных туберкулезом легких независимо от его формы свечение сыворотки крови повышено по сравнению с нормой. У больных раком легкого свечение сыворотки крови оказалось ниже, чем у здоровых лиц.