О биологическом действии сверхнизкочастотных магнитных полей: резонансные механизмы и их реализация в клетках

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 РО₄^3-, 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 ADP^3- и PO₄^3- при синтезе ATP^4- 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.