Вплив магнітних полів наднизької частоти на організм людини і тварин - Автореферат

Результати чисельних досліджень свідчать про те, що під дією МП ННЧ змінюється поведінка (Сидякин В.Г., 1986), електрична активність мозку (Bell G., 1992) та інших електрично активних тканин (Кузнецов А.И. и др., 1990), активність різних ланок нейроендокринної регуляції (Темурьянц Н.А. и др., 1992), метаболічна активність різних органів і тканин (Колодуб Ф.А., 1989, Мартынюк В.С., 1992), активність клітин імунної системи (Темурьянц Н.А., 1999), активність окремих ланок внутрішньоклітинної сигналізації (Goodman R. et al., 1988), синтез білків і нуклеїнових кислот в клітинах (Blank M. et al., 1988, 2001). На даний час маємо всі теоретичні підстави вважати, що сталі варіації природного електромагнітного фону можуть використовуватись живими істотами у якості "датчика часу" біологічних ритмів і відігравати важливу роль у формуванні ієрархічної структури біоритмів в процесі онтогенезу, а спорадичні геомагнітні збурення, які є наслідком спорадичної зміни сонячної активності, а також електромагнітні шуми техногенного походження, надають де синхронізуючий вплив на біосистеми. Питання про синхронізуючий і де синхронізуючий вплив геомагнітної динаміки давно обговорюється в літературі (Владимирский Б.М., 1980; Темурьянц Н.А. и др., 1992), але експериментальних досліджень цієї проблеми недостатньо і у великому масиві даних можна знайти тільки одиничні експериментальні роботи, які свідчать про вплив екологічно значущих МП ННЧ на ультрадіанні (Мартынюк В.С., 1992) та інфрадіанні (Темурьянц Н.А. и др., 1995) біологічні ритми у людини і тварин. Дослідити вплив МП ННЧ на функціональну активність тучних клітин, які є типовими представниками апудоцитів APUD-системи організму людини і тварин в умовах in vivo і in vitro залежно від частоти, амплітуди і часу експозиції МП ННЧ, а також модулюючий вплив цього фактора на біологічну активність активаторів та інгібіторів активності тучних клітин. В роботі використовувались біофізичні та фізіологічні: методи оцінки індивідуально-типологічних характеристик організму та формування гіпокінетичного стресу у тварин; цитохімічні методи оцінки функціональної активності клітин; біохімічні методи оцінки активності окремих ланок ліпідного та енергетичного обміну, процесів перекисного окиснення та активності окремих ланок антиоксидантної системи в різних тканинах; методи дослідження електропровідності тканин; хемілюмінесцентні методи дослідження процесів перекисного окиснення ліпідів та білків; рефрактометричні, спектрофотометричні та флуоресцентні методи дослідження структурно-функціональних властивостей білків; косінор-аналіз та спектральні методи аналізу біологічних ритмів, статистичні методи.У вступі коротко наведено загальний огляд проблеми екологічного значення слабких електромагнітних полів наднизьких частот природного та техногенного походження та сучасних уявлень про можливі механізми їх впливу на біологічні системи, обґрунтовано актуальність, сформульовано мету та задачі досліджень, звязок роботи з науковими темами, особистий внесок здобувача у вирішенні проблеми, а також дані, щодо апробації результатів дослідження на наукових конференціях, семінарах та робочих нарадах.Слабкі магнітні поля наднизьких частот, які є близькими за своїми частотними характеристиками до електромагнітних полів природного та антропогенного походження, одночасно впливають на різних рівнях організації людини і тварин, що проявляється як функціональні зміни з боку центральної нервової, імунної, серцево-судинної систем і системи крові, а також викликають підвищення активності клітин APUD-системи і змін структурно-функціональних властивостей білків і мембран. Функціональні зміни на системному рівні, викликані дією МП ННЧ, як правило, відбуваються у межах фізіологічної норми реакції і проявляються у вигляді неспецифічних адаптаційних реакцій. У тварин, які характеризуються середнім та високим рівнем активності у "відкритому полі", в реакції на дію МП 8 Гц більш активну роль відіграє кора великих півкуль, тоді як у тварин з низькою активністю - таламус і гіпоталамус. Дія МП ННЧ зі складним спектром за своїм характером загального неспецифічного впливу схожа з впливом МП інших частотних діапазонів, при цьому має місце виражена залежність реакції від індивідуально-типологічних характеристик організму. Вплив МП ННЧ зі складним спектром викликає у тварин різних індивідуально-типологічних груп різноспрямовані зміни показників ліпідного і енергетичного обміну, а також зміни активності окремих ланок антиокиснювальної системи, які свідчать про розвиток в організмі неспецифічних адаптаційних реакцій.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Слабкі магнітні поля наднизьких частот, які є близькими за своїми частотними характеристиками до електромагнітних полів природного та антропогенного походження, одночасно впливають на різних рівнях організації людини і тварин, що проявляється як функціональні зміни з боку центральної нервової, імунної, серцево-судинної систем і системи крові, а також викликають підвищення активності клітин APUD-системи і змін структурно-функціональних властивостей білків і мембран. Функціональні зміни на системному рівні, викликані дією МП ННЧ, як правило, відбуваються у межах фізіологічної норми реакції і проявляються у вигляді неспецифічних адаптаційних реакцій.

2. Ефекти МП ННЧ залежать від індивідуально-типологічних особливостей організму. У тварин, які характеризуються середнім та високим рівнем активності у "відкритому полі", в реакції на дію МП 8 Гц більш активну роль відіграє кора великих півкуль, тоді як у тварин з низькою активністю - таламус і гіпоталамус. В реакції ЦНС щурів-самців на дію МП ННЧ важливу роль відіграє міжпівкульна асиметрія, при цьому домінуючу роль у системній реакції на дію даного фактора відіграє права півкуля. Найбільш виражені МП-індуковані зміни з боку вісцеральних систем мають місце у тварин з низькою активністю у "відкритому полі", яка корелює у них з характеристиками нервової та нейроендокринної регуляції. При цьому загальний характер МП-індукованих змін, як правило, призводить до нівелювання початкових відмінностей між індивідуально-типологічними групами тварин.

3. Дія МП ННЧ зі складним спектром за своїм характером загального неспецифічного впливу схожа з впливом МП інших частотних діапазонів, при цьому має місце виражена залежність реакції від індивідуально-типологічних характеристик організму. Вплив МП ННЧ зі складним спектром викликає у тварин різних індивідуально-типологічних груп різноспрямовані зміни показників ліпідного і енергетичного обміну, а також зміни активності окремих ланок антиокиснювальної системи, які свідчать про розвиток в організмі неспецифічних адаптаційних реакцій. Зниження концентрації мелатоніну, яке є характерною ознакою впливу електромагнітних полів на організм людини і тварин, відбувається при багаторазовому впливі МП зі складним спектром, тоді як при одноразовій дії даного фактора у низько- та середньо активних у відкритому полі тварин відбувається підвищення базового рівню мелатоніну, а у високоактивних - зниження.

4. Параметри часового перебігу біологічних процесів демонструють тісний звязок з варіаціями природного електромагнітного фону, які оцінюються за динамікою гео-геліофізичних індексів. При аналізі часового плину біологічних процесів виявляється комплекс основних геліобіологічних явищ: наявність єдиного набору періодичних складових для біо-, гео- і космофізичних процесів; сезонні варіації звязку біологічних параметрів з індексами космічної погоди; 2-5 добові зсуви біологічних реакцій відносно локальних максимумів сонячної активності; "миготіння" періодів внаслідок "перекачування" потужності коливань з одних періодів на інші. В реакціях організму на зміну космічної погоди важливу роль відіграють індивідуальні особливості адаптивного частотно-амплітудно-фазового узгодження біологічних ритмів з періодами варіацій факторів навколишнього середовища, яке базується на генетично детермінованих індивідуально-типологічної чутливості і реактивності організму. Розвиток адаптаційних процесів в онтогенезі призводить до "відбивання" (імпринтінгу) сталої динаміки факторів зовнішнього середовища у структурі біологічних ритмів організму.

5. Експериментальний періодичний вплив МП ННЧ змінює параметри інфарадіанної ритміки біологічних процесів. Дія МП ННЧ на тварин з різними індивідуально-типологічними особливостями викликає не тільки появу близьких періодів у інтегральних ритмах біологічних процесів, але й до узгодження їх фазових характеристик. Внаслідок таких змін у структурі біологічних ритмів відбувається нівелювання відмінностей між різними індивідуально-типологічними групами тварин, що свідчить про синхронізуючий вплив МП ННЧ і експериментально підтверджує принципову можливість використання живими організмами сталих природних варіацій електромагнітного фону у якості датчика часу біоритмів.

6. Тучні клітини, які є клітинами APUD-системи організму, безпосередньо реагують на дію МП ННЧ in vivo і in vitro, що дозволяє розглядати клітини APUD-системи як провідні клітинні "сенсори" впливу МП ННЧ, які запускають тканинні та системні неспецифічні адаптаційні реакції. Реакція тучних клітин на дію МП ННЧ залежить від частоти, амплітуди та часу експозиції, при цьому частотна залежність, яка спостерігається, не може бути пояснена у рамках іон-резонансних механізмів.

7. Дія МП ННЧ усуває інгібуючий вплив хромогліката натрію на функціональну активність тучних клітин і модулює їх відповідь на активуючий вплив іонів кальцію і морфіну, що свідчить про вплив цього фактора на процеси внутрішньоклітинної сигналізації.

8. Вплив МП ННЧ індукує динамічні зміни структурно-функціональних властивостей білків. Ці зміни є більш сильними в умовах структурування водної фази і "збурення" просторової структури білків при навантаженні білків низькомолекулярними неспецифічними гідрофобними лігандами, що свідчить про вплив МП ННЧ на гідрофобні взаємодії у білкових молекулах.

9. Попередній вплив МП ННЧ на воду і водні розчини електролітів знижує розчинність низькомолекулярних гідрофобних сполук вуглеводневої природи і змінює прояви поверхнево-активних властивостей природних речовин амфіфільної природи (глікозиди і фосфоліпіди), що свідчить про зміни властивості водної фази. Зміна властивостей водної фази при додаванні окремих біологічно важливих іонів, таких як Na , K и Ca2 , знижує величину і направленість ефектів дії МП ННЧ. Дані ефекти є прямим підтвердженням впливу МП ННЧ на гідрофільно-гідрофобний баланс водної системи.

10. Вплив МП ННЧ підсилює Н2О2-залежне вільно радикальне окиснення ліпідів у ліпосомальнних суспензіях тільки при значеннях магнітної індукції порядку 500 МКТЛ і вище, але не впливає на окиснення білків і амінокислот у водних розчинах.

11. В організмі людини і тварин має місце складна інтерференція впливів МП ННЧ, які одночасно реалізуються на фізико-хімічному, молекулярному, клітинному і організменому рівнях. Інтегрування даних впливів на рівні цілого організму викликає розвиток неспецифічних адаптаційних реакцій. Кінцевий прояв такої інтерференції і інтеграції залежить як від параметрів МП, так і від індивідуально-типологічних особливостей біологічного обєкту і його функціонального стану, що є причиною варіабельності розвитку адаптаційних реакцій на дію МП ННЧ.