Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы. 9
1.1. Слабые комбинированные магнитные поля 9
1.2. «Циклотронный» резонанс (модель Либова) 9
1.3. Магнитный параметрический резонанс (МПР) в биосистемах (теория Леднева) 13
1.3.1. Специфически связанные ионы как первичные мишени для воздействия МП 14
1.4. Количественные постулаты теории МПР 17
1.4.1. Зависимость биоэффектов от частоты переменного компонента КМП 17
1.4.2. Зависимость биоэффектов КМП от соотношения BAC/BDC амплитуд переменной и постоянной компонент 18
1.4.3. Биологическиегэффекты слабых КМП, настроенных на Ларморовскую частоту спинов ядер атомов водорода 19
1.5. Биоэффекты крайне слабых переменных магнитных полей 21
1.5.1. Терминология 21
1.5.2. Тератогенные эффекты 22
1.5.3. Биоэффекты КС ПеМП 24
1.5.4. Биоэффекты КС ПеМП промышленных частот 26
1.5.5. Физический механизм влияния КС ПеМП на биологические системы 28
1.6. Планарии - классический объект в изучении регенерации и морфогенеза 32
1.6.1. Необласты - тотипотентные резервные клетки 34
1.7. Жук мучной хрущак, как модельный биологический объект 40
2.Объекты и методы исследования 43
2.1. Тест-система 1: регенерирующие плоские черви - планарии Girardia tigrina (Platyhelminthes, Triclada)...'. 43
2.1.1. Метод оценки эффектов магнитных полей. Метод прижизненной компьютерной морфометрии 43
2.2. Тест - система 2: куколки жука мучного хрущака (Tenebrio molitor) (Coleoptera, Tenebrionidae) 47
2.2.1. Метод оценки эффектов магнитных полей 48
2.3. Техника получения магнитных полей 50
2.3.1. КМП в режиме магнитного параметрического резонанса 50
2.3.2. Крайне слабые переменные комбинированные магнитные поля... 52
2.4. Статистическая обработка полученных результатов 52
3. Результаты и обсуждение 53
3.1. Влияние КМП, настроенного на параметрический резонанс для ядерных спинов биологически важных элементов, на регенерацию планарии 53
3.1.1. Обсуждение результатов по влиянию КМП, настроенного на параметрический резонанс для ядерных спинов биологически важных элементов, на регенерацию планарии 60
3.2. Влияние крайне слабых переменных магнитных полей на регенерацию планарии 62
3.2.1. Влияние КС ПеМП промышленной частоты 50 Гц и 60 Гц на регенерацию планарии 62
3.2.2. Влияние на регенерацию планарии КС ПеМП нанотеслового диапазона 69
3.2.3. Обсуждение результатов по влиянию КС ПеМП на регенерацию планарии 76
3.3. Влияние переменных магнитных полей на метаморфоз жука мучного хрущика (Tenebrio molitor) 77
3.3.1. Обсуждение результатов по влиянию переменных магнитных 2 полей на метаморфоз жука мучного хрущика (Tenebrio molitor) 83
Заключение 85
Выводы 86
Список публикаций по теме диссертации 87
Список литературы 89
- Магнитный параметрический резонанс (МПР) в биосистемах (теория Леднева)
- Планарии - классический объект в изучении регенерации и морфогенеза
- Тест - система 2: куколки жука мучного хрущака (Tenebrio molitor) (Coleoptera, Tenebrionidae)
- Влияние крайне слабых переменных магнитных полей на регенерацию планарии
Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени твердо установлено, что низкочастотные переменные магнитные поля с амплитудами превышающими 10"4 Тл способны оказывать воздействие на биологические системы, в то время как даже принципиальная возможность биологического действия магнитных полей с более низкими амплитудами часто ставится под сомнение. Объективный анализ имеющихся экспериментальных данных, а также интерпретация результатов широкомасштабных эпидемиологических исследований биоэффектов слабых переменных магнитных полей с амплитудами 10"9-10"5 Тл тормозится из-за отсутствия ясных представлений . относительно соотношения между параметрами магнитных полей и их «биологической эффективностью», т.е., фактически, из-за отсутствия данных о механизмах взаимодействия таких полей с биосистемами. Проведение такого рода исследований необходимо для разработки методов оценки влияния электромагнитных излучений, возникающих при использовании комплексов, систем и приборов, в том числе персональных компьютеров, на организм человека и окружающую среду, а также для разработки соответствующих средств защиты, в том числе, на основе повышения резервных возможностей человека. Кроме того, результаты решения этих задач могут быть использованы как для создания принципиально новых методов общей магнитотерапии, так и в биотехнологии. Данная работа посвящена выяснению механизмов воздействия слабых и крайне слабых переменных комбинированных магнитных полей на регенерацию планарий и метаморфоз жуков.
Цели и задачи работы. Цель работы - экспериментальное исследование механизмов действия слабых комбинированных магнитных полей (КМП) в режиме магнитного параметрического резонанса, а также КМП с крайне слабой амплитудой переменной компоненты на примере регенерирующих планарий Girardia tigrina и развитии жуков Tenebrio molitor.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
Проверить экспериментально возможность биотропности КМП, настроенных на спины ядер биологически важных элементов, таких как 23Na, 39К, 31Р, 63Cu, 55Mn, 14N, 59Со, 35С1, 7Li в режиме магнитного параметрического резонанса.
Определить зависимость величины биоэффектов от частоты переменной компоненты КМП, настроенных на спины ядер 23Na, 39К, 31Р, 63Cu, 55Mn, 14N, 59Со, 35С1,7Li.
Исследовать зависимость величины биоэффектов крайне слабых переменных магнитных полей (КС ПеМП) промышленных частот 50 и 60 Гц от амплитуды переменной компоненты поля (0,5 - 10 мкТл), используя в качестве тест-системы регенерирующих планарий.
Определить зависимость величины биоэффекта КС ПеМП от амплитуды переменной компоненты поля (10 до 500 нТл), при фиксированной частоте, используя в качестве тест-системы регенерирующих планарий.
Определить зависимость величины биоэффекта КС ПеМП от частоты переменной компоненты поля (10 до 3000 Гц), при фиксированной амплитуде, используя в качестве тест-системы регенерирующих планарий.
Провести сравнительное исследование влияния КМП, настроенных на резонанс для ионов Са2+ и К+, а также КС
ПеМП, настроенного на резонанс для ядерных спинов атомов водорода, на метаморфоз жука Tenebrio molitor.
Научная новизна работы. В данной работе впервые исследовано влияние КМП, настроенных на ядерные спины биологически важных элементов, таких как 23Na, 39К, 3,Р, 63Си, 55Мп, 59Со, 35С1 на скорость регенерации планарий. Показано, что спины ядер этих атомов могут служить первичными мишенями действия КМП, настроенных в режиме параметрического резонанса. В работе показано, что КС ПеМП в диапазоне амплитуд 10"9 - 10"6 Тл оказывают существенное влияние (стимуляцию или ингибирование) на регенерацию планарий. При исследовании зависимости величины скорости регенерации планарий от амплитуды (при фиксированной частоте поля) и от частоты (при фиксированной амплитуде поля) получено, что величина биологического эффекта влияния КС ПеМП определяется не абсолютными значениями параметров КС ПеМП, а соотношением амплитуда/частота. Получено экспериментальное подтверждение того, что первичными мишенями действия КС ПеМП с амплитудами 10"9 - 10"6 Тл являются спины ядер атомов водорода и магнитные моменты, создаваемые орбитальным движением электронов в атомах. При исследовании КМП, настроенных на резонанс для ионов Са2+ и К+, а также КС ПеМП, настроенного на спины ядер атомов водорода, показано, что эти типы полей способны существенно ускорять метаморфоз мучного хрущака Tenebrio molitor на стадии превращения куколки в имаго. При этом впервые показано тератогенное действие влияния КМП, настроенных на резонанс для ионов Са2+ и К+, на развитие жуков мучного хрущака.
Научно-практическое значение. Полученные в данной работе результаты являются биофизическими основами для: оценки принципиальной возможности воздействия слабых переменных магнитных полей антропогенного и природного происхождения на человека и животных и проведения соответствующих эпидемиологических исследований; разработки санитарно-гигиенических норм, связанных с воздействием антропогенных полей на человека и животных; создания нового поколения магнитотерапевтической аппаратуры; - создания новых медицинских технологий при лечении социально - значимых заболеваний.
Апробация диссертации Результаты диссертационной работы доложены на IV Международном Конгрессе «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» (С-Петербург, 2006); IV Международной научно-технической конференции «Медэлектроника-2006» (Минск, 2006); Ежегодной Всероссийской и международной конференции «Стволовые клетки и перспектива их использования в здравоохранении» (Москва, 2007); VII Международной конференции «Космос и биосфера: Космическая погода и биологические процессы». (Украина, Судак, 2007); V Международном Конгрессе «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» (С-Петербург, 2009).
Магнитный параметрический резонанс (МПР) в биосистемах (теория Леднева)
Леднев В.В. (Леднев, 1989; Леднев, 1991; Леднев, 1996; Lednev, 1994) предложил новую интерпретацию эффектов КМП на биосистемы в области «циклотронных» частот ионов, исходя из представлений о воздействии таких полей на скорость некоторых Са -зависимых биохимических реакций. Она получила известность как модель магнитного параметрического резонанса в биосистемах. Согласно ей, первичным звеном в цепи событий, запускаемых воздействием слабого магнитного поля на биосистему, являются ионы, специфически связанные с Са2+-связывающим центром белка. Магнитное поле (постоянное, переменное, комбинированное) вызывает прецессию оси вибраций Са2+-осциллятора относительно вектора магнитного поля. При определенных соотношениях между временем жизни Са2+-осциллятора и параметрами магнитного поля можно существенно изменить характер прецессии и среднюю по времени степень поляризации колебаний Са2+-осциллятора в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Вероятность изменения структуры Са2+-связывающих центров в каждом цикле Са -зависимой биохимической реакции зависит от степени средней по времени поляризации колебаний Са2+-осциллятора. Постулируется, что указанная зависимость лежит в основе эффектов слабых магнитных полей на биосистемы. Можно ожидать, что биоэффекты КМП, индуцируемые согласно механизму, описываемому в рамках модели МПР, должны проявляться при достаточно высокой активности соответствующих Са2+-зависимых киназ, что, в частности, имеет место в раковых клетках, а также в культурах клеток, находящихся в логарифмической стадии роста. Индукция биоэффектов магнитных полей в покоящихся дифференцированных клетках, для которых характерна низкая активность Са2+-зависимых киназ, представляется менее вероятной. Имеющиеся экспериментальные данные подтверждают эти предположения {Rochev et al., 1990; Prasad et al., 1991; McLeod et al., 1992; Walleczek, 1994). 1.3.1. Специфически связанные ионы как первичные мишени для воздействия МП. Согласно модели МПР, КМП может быть настроено на резонанс для некоторых ионов, находящихся в Са2+-связывающих центрах фермента.
К таким ионам относятся, прежде всего, Са2+, Mg2+ и К+. Важнейшим результатом теории является предсказание возможности влияния слабых КМП на скорость некоторых Са -зависимых биохимических реакций в бесклеточных системах. Это предсказание было подтверждено экспериментально с использованием 4-х различных тест-систем. Шувалова и др. 94 (Шувалова и др., 1991) показали, что скорость Са -кальмодулин-зависимого фосфорилирования легких цепей миозина (ЛЦМ) в растворе меняется при воздействии КМП, настроенного на резонанс для ионов Са2+. Существенно отметить, что в работе Шуваловой и др. фосфорилированию подвергались ЛЦМ в составе нативных молекул миозина. Марков и др. (Markov et al., 1992, 1993b, Markov, Pilla, 1997) подтвердили данные Шуваловой и др. относительно влияния КМП на скорость Са2+-кальмодулин-зависимой реакции фосфорилирования в растворе с использованием изолированных ЛЦМ вместо нативных молекул миозина. Эти авторы показали также, что на скорость фосфорилирования ЛЦМ в растворе влияет величина амплитуды постоянного МП, BDC , при полном отсутствии переменной компоненты поля. Имеются также сообщения о влиянии амплитуды, BDc, на скорость Са -кальмодулин-зависимого расщепления цАМФ фосфодиэстеразой (Bull et ah, 1993) и на скорость фософорилирования белков протеинкиназой С (Markov et al., 1993а, 1993b). Вместе с тем, Хэнди и др. (Hendee et al., 1996) не обнаружили влияния Са2+-КМП на Са -калмодулин-зависимое фосфорилирование изолированных ЛЦМ, а Култон и др. (Coulton et al., 2000) не смогли подтвердить данные
Маркова и др. (Markov et al., 1992, 1993b; Markov, Pilla, 1997) - относительно зависимости скорости фосфорилирования изолированных ЛЦМ от величины постоянного МП в пределах 0-200 мкТл. Леднев и Малышев (Lednev, Malyshev, 2001) показали, что Са -КМП влияет на скорость акто-миозиновой Mg -АТФазы в реакционной смеси чистого Ф-актина и миозиновых нитей, содержавшей в своем составе Са2+-связывающие ЛЦМ. Эти результаты свидетельствуют о том, что ЛЦМ также как и кальмодулин, могут выполнять роль первичных мишеней для воздействия слабых магнитных полей. Соответственно, изменения в Са -связывающих свойствах ЛЦМ при их выделении и хранении могут быть причиной противоречивости данных, полученных с использованием изолированных ЛЦМ в качестве фософрилируемого белкового субстрата в работах (Шувалова и др., 1991; Markov et al., 1992, 1993b; Markov, Pilla, 1997; Hendee et al., 1996; Coulton et al., 2000). Необходимо отметить что Са -связывающие центры кальмодулина не способны связывать Mg2+ (Сох, 1988), в то время как связывание Mg соответствующим Mg -связывающим центром является необходимым условием для проявления ферментативной активности протеинкиназы С (Lester, Brumfeld, 1991). Поэтому, можно ожидать, что Mg -КМП не будет влиять на биопроцессы, регулируемые Са2+-кальмодулин-зависимой киназой и, напротив,
Планарии - классический объект в изучении регенерации и морфогенеза
В 2003 г. Леднев предположил, что в основе биологического действия КС ПеМП лежит индуцированная им частотная модуляция электромагнитного поля, обусловленная прецессией соответствующих магнитных моментов в постоянном магнитном поле Земли. Появление биологических эффектов КС ПеМП, согласно его предположению, возможно вследствие особенности частотной модуляции, когда при определенных соотношениях между амплитудой и частотой переменной компоненты поля амплитуды ближайших к несущей частоте сателлитов могут быть большими даже при очень малых величинах магнитной индукции КС ПеМП (Леднев, 2003). Согласно классическим представлениям, в постоянном магнитном поле происходит равномерная прецессия магнитных моментов (например, ядерных спинов) вокруг оси поля с частотой Лармора: где у - величина гиромагнитного отношения для данного магнитного момента. Добавление к постоянному полю коллинеарно направленной переменной компоненты приведет к частотной модуляции электромагнитного поля, генерируемого вращающимся спином. В этом случае амплитуда частотно модулированного поля может быть представлена в виде: Здесь Ад - амплитуда электромагнитного поля, излучаемого спином, вращающимся с частотой v0=yxBDC; J„(yBAC/f) - функция Бесселя целого порядка п с аргументом у В АС / f , где уВАС — ларморовская частота вращения спина в постоянном магнитном поле с величиной магнитной индукции, равной ВАС, т.е. равной амплитуде КС ПеМП. Амплитуда и интенсивность боковых сателлитов излучения на частотах v0+nf определяются величиной индекса модуляции yBAC/f или аргументом функций Бесселя в выражении (7), т.е. соотношением амплитуды и частоты КС ПеМП. Амплитуды боковых частот могут быть большими даже при очень малых величинах магнитной индукции КС ПеМП при условии, что отношение yBAC/f = 0.5 -3. При значениях yBAC/ f = 0.5-=-3 интенсивность излучения на основной частоте будет "перекачиваться" на ее ближайшие сателлиты, соответствующие значениям я=1 и п=2. Ледневым было предположено, что такое перераспределение интенсивности в частотно-модулированном спектре сигнала может служить пусковым сигналом в цепи межмолекулярных взаимодействий, в конечном счете приводящих к экспериментально наблюдаемым эффектам КС ПеМП. Выражение (7) соответствует частотной модуляции электромагнитного поля, излучаемого отдельным магнитным моментом, возбуждённым в момент времени t = 0.
В реальной биосистеме имеется ансамбль магнитных моментов (спинов атомов водорода), возбуждаемых с постоянной скоростью в различные моменты времени. Интенсивность электромагнитного поля, излучаемого таким ансамблем на частоте модуляции, т.е. на частоте КС ПеМП, при значениях 0 yBAC/f 3 может быть аппроксимирована выражением (Леднев и др., 2003): / - kJ,(yBAClf)х [J2(yBAClf)- J0 (yBAC/f)J x cos27ft, (8), где к - константа. Фактически выражение (8) описывает интенсивность магнитного шума, создаваемого системой хаотически возбуждаемых магнитных моментов. Возможно, что в цепь событий, в конечном счете приводящих к трансформации магнитного шума в биологический эффект, может быть вовлечен механизм усиления сигнала типа стохастического резонанса. Раннее, Леднев и сотр. показали, что выражение (8) удовлетворительно аппроксимирует частотную зависимость величины биоэффектов в двух различных тест-система, индуцируемых КС ПеМП с амплитудой 1,6 мкТл в области значений 0 JBAC / 6.1 (при значении у = 42.578 Гц/мкТл, соответствующем спину ядра водорода). В соответствии с выражением (8) наибольшая величина биоэффекта при исследовании скорости регенерации планарий и скорости гравитропической реакции в отрезках стеблей льна достигается при значениях уД с/ равных 0.9 и 2.75, соответственно, в то время как при yBAC/f= 1.8 и 3.8 биоэффекты отсутствуют. В указанной работе было выполнено исследование зависимости величины биоэффектов от частоты КС ПеМП (в диапазоне частот 10-230 Гц) при фиксированной амплитуде 5 =1.6 мкТл. Исходя из вышеизложенного, нетрудно посчитать, что для частот 50 и 60 Гц максимумы биоэффектов должны наблюдаться, соответственно, при ВАС = 1.06 и 1.3 мкТл. Также раннее было показано, что пикотесловое КС ПеМП (ВАС - 640 пТл, f= 10 Гц) также оказывает статистически достоверное влияние на скорости регенерации планарии и гравитропического изгиба в сегментах стеблей льна (Белова, Леднев, 2001; Леднев и др., 2003). Используя соображения, аналогичные приведенным выше, Ледневым было предположено, что первичной мишенью пикотеслового поля служит магнитный момент гиромагнитным отношением У = 14000 Гц/мкТл. Такая величина у соответствует угловой скорости прецессии магнитного момента диамагнитных электронов в атомах и молекулах. В этом случае для пикотеслового поля величина yBAc/f 0.9, т.е. соответствует теоретически ожидаемому максимуму биологического эффекта. Очевидно, что для подтверждения этого предположения необходимо экспериментальное исследование зависимости величин биоэффектов КС ПеМП от амплитуды и частоты переменной компоненты поля.
Тест - система 2: куколки жука мучного хрущака (Tenebrio molitor) (Coleoptera, Tenebrionidae)
Подготовка культуры к эксперименту. Для выяснения действия различных типов МП на метаморфоз насекомых использовали жука мучной хрущак Tenebrio molitor (Coleoptera, Tenebrionidae) (рис. 2.3). Культуру насекомых содержали в кристаллизаторах в затемненных условиях. Дно кристаллизатора посыпали отрубями, которые использовали в качестве субстрата и корма. Дополнительно насекомым давали свежие овощи. Температуру воздуха в помещении поддерживали на уровне 24 - 25 С. Еженедельно жуков переносили в свежие отруби. Отобранные отруби, содержащие яйца жуков сохраняли, впоследствии из них вылуплялись личинки. Подросших личинок пересаживали на новые отруби. Куколок, образовавшихся из личинок, отбирали 1 раз в неделю и помещали в отдельный кристаллизатор с отрубями. В дальнейшем из куколок вылуплялись жуки, таким образом начиналась новая генерация насекомых. Такое ведение культуры позволяло отбирать синхронно развивающихся насекомых. В экспериментах использовались куколки мучного хрущака. Для этого отбирались молодые куколки, которые в силу отсутствия пигментации имеют белый цвет. Такие куколки относились к началу куколочной стадии. В эксперимент 2 раза в сутки (9 часов утра и 18 часов вечера) отбирались куколки в количестве до 100 шт. в опытную и контрольную группу. Каждую вновь отобранную группу куколок в стеклянных стаканах сразу помещали в переменное магнитное поле (опыт), создаваемой катушечной парой Гельмгольца (как описано ниже) или в локальное геомагнитное поле (контроль). Контрольную и экспериментальную группу куколок мучного хрущака экспонировали до вылупления жуков. Температура во время эксперимента поддерживалась на уровне 22 - 24С. Всего было использовано около 2000 куколок, каждая серия экспериментов повторялась не менее 3-х раз. Регистрировали вылупление жуков в каждой группе. Наблюдение проводили два раза в день - утром (в 9 часов) и вечером (в 18 часов).
Для описания эффекта воздействия переменного магнитного поля определяли момент вылупления жуков из куколок в парных, т.е. в опытных и контрольных группах. Для этого определяли динамику и сравнивали продолжительность вылупления жуков в опытных и контрольных группах от момента появления первого жука в группе до последнего. В работе использовали комбинированные магнитные поля (КМП). КМП, состоящее из коллинеарно направленной постоянной, BDC, И переменной, ВАС, создавали следующим способом. В качестве постоянной компоненты поля использовали локальное поле Земли в месте расположения тест-системы, а переменную компоненту, направленную параллельно земному полю, создавали с помощью катушечной пары Гельмгольца диаметром около 39 см (рис. 2.4). Величина постоянной компоненты поля BDc определялась с помощью феррозондового магнитометра типа СГК-64М (завод "Геологоразведка") с точностью ±0.01 мкТл. Амплитуду и частоту переменной компоненты, задавали с помощью генератора ГЗ-112. Амплитуду переменной компоненты поля ВАС, устанавливали с учетом величины передаточного коэффициента к (=10 мкТл/1В) катушки Гельмгольца. Значения .соотношения амплитуд постоянного и переменного компонентов поля BAC/BDc, а также частоты, fAC, переменной компоненты поля устанавливались в соответствии с теорией МПР (см. обзор лит., гл. 1.4). Согласно теории, наибольшая величина биоэффекта достигается при ВАС/Впс =1.84 (Lednev, 1996; Леднев, 1996). КМП с крайне слабой амплитудой переменной (синусоидальной) компоненты поля получали как описано выше. Амплитуду переменной компоненты поля задавали с учетом коэффициента передачи катушки Гельмгольца, равного ЮмкТлЛВ, где 1В - амплитуда (пик) синусоидального напряжения, подаваемого на катушку. Величина фонового переменного магнитного поля на частоте 50 Гц в месте постановки экспериментов составляла 15 нТл.
Влияние крайне слабых переменных магнитных полей на регенерацию планарии
Для оценки возможной биотропности магнитных полей промышленных частот 50 и 60 Гц были исследованы зависимости величин биоэффектов от амплитуды переменной компоненты поля в диапазоне от 0.5 до 8-10 мкТл. Этот диапазон амплитуд представляет интерес, поскольку, как отмечалось в главе 1.5.4 литературного обзора, амплитуда фоновых магнитных полей промышленных частот в большинстве жилых домов находится в диапазоне от 0.01 до 1-2 кТл, а на рабочих местах некоторых предприятий может достигать 6-10 мкТл. При экспонировании планарий в КС ПеМП с фиксированной частотой, /АС, равной 50 Гц максимальная скорость регенерации планарий наблюдалась при амплитудах ВАС, равных 1.06 и 3.23 мкТл, однако при амплитуде КС ПеМП, равной 2.16 и 4.46 мкТл эффект отсутствует (рис. 3.8). Экспонирование регенерирующих животных в КС ПеМП с/АС, равной 60 Гц и значениями амплитуды 1.3, 3.9, 6.3, 8.6 мкТл также приводило к стимуляции роста головной бластемы планарий, а воздействие КС ПеМП с амплитудами 2.5, 5.4 и 7.4 мкТл на рост головной бластемы не влияло (рис. 3.9). Как было показано ранее, величина биоэффектов (I) КС ПеМП описывается выражением (см. главу 1.5.5): / = Ux (уВАС //) х [J2 (ГВАС If) - J0 {уВлс /f)] (8)5 где к - константа, уВАС - аргумент функций Бесселя, у (Гц/мкТл) -гиромагнитное отношение определенного магнитного момента, ВАС (мкТл) и /АС (Гц) - соответственно, магнитная индукция и частота переменной компоненты комбинированного магнитного поля (Леднев и др., 2003; Леднев, 2003). Как видно из рисунка 3.8 и 3.9, выражение (8) удовлетворительно аппроксимирует экспериментально наблюдаемую зависимость величины биоэффектов от амплитуды, ВАС? переменной компоненты КС ПеМП при фиксированных частотах, равных 50 и 60 Гц. Наблюдаемая зависимость величины биоэффектов от параметра yBAC(fnpn у = 42.578 Гц/мкТл носит полиэкстремальный характер: хорошо выраженные максимумы наблюдаются при yQxdf= 0.9 и 2.75 и «минорные» максимумы - при yBAClf = 4.5 и 6.1. Биоэффекты отсутствуют при значениях параметра yBAclf = 1.8; 3.8; 5.3; 6.7. В работе Леднева и др. было показано, что при исследовании зависимости величины биоэффекта от частоты КС ПеМП с фиксированной амплитудой ВАС, равной 1.6 мкТл, экспериментально наблюдаемые положения максимумов и минимумов биоэффектов, индуцируемых слабыми полями, совпадают с теоретическими предсказаниями при значении у=42.578 Гц/мкТл (Леднев и др., 2003).
При увеличении амплитуды КС ПеМП при фиксированной частоте, равнойг60 Гц поля до значений равных примерно 8-10 мкТл происходит смена знака биоэффекта - вместо активации скорости регенерации планарий происходит ее ингибирование. На рис. 3.9 приведена лишь одна экспериментальная точка, при ВАС = 9,8 мкТл, характеризующая смену знака эффекта. Эффект ингибирования (снижение индекса регенерации примерно на 20-30%) сохраняется при дальнейшем увеличении амплитуды - по крайней мере до 140 мкТл. Согласно некоторым теоретическим оценкам (Mullins et al., 1999) смена знака эффекта при увеличении амплитуды 60 Гц КС ПеМП до значений 8-10 мкТл и выше может быть обусловлена тем, что при относительно больших амплитудах поля его биологическое действие обусловлено, главным образом, индуцируемым переменным током в тест-системе. Представляется целесообразным сравнить выводы, полученные в настоящей работе с результатами работы Муллинза с соавторами, также посвященной изучению зависимости доза-эффект с использованием микротесловых полей (Mullinz et al, 1999). В указанной работе изучена зависимость ферментативной активности орнитиндекарбоксилазы в культуре клеток фибробластов, экспонированных в течение 4 ч в синусоидальном магнитном поле с частотой 60 Гц при различных значениях амплитуды поля. В результате выполненных исследований были сделаны следующие выводы: 1) зависимость величины ферментативной активности орнитиндекарбоксилазы от амплитуды поля может быть аппроксимирована сигмоидой; при этом 50 % от максимальной величины биоэффекта достигается при ВАС 7 мкТл; 2) наблюдаемые эффекты являются результатом индукции электрического поля переменным магнитным полем; 3) величина порогового значения амплитуды КС ПеМП должна зависеть, в частности, от размеров и электрических свойств конкретной тест-системы и может существенно отличаться для различных типов тест-систем. В связи с пунктом 2 следует отметить, что, используя аналогичный тип магнитного поля и культуру клеток в качестве тест ситемы, Дж.Харланд и Р.Либурди (Harland, Liburdy, 1997) пришли к выводу о том, что биоэффекты определяются магнитным полем, а не индукцией электрического поля. Отметим также, что в работе (Mullins et al, 1999), так же как и в упоминавшейся нами выше серии работ по изучению влияния микротеслового поля на онкостатическое действие мелатонина в культуре клеток рака груди человека, использовалось КС ПеМП, создававшееся с помощью катушек Мэррита, экранированных от внешних магнитных полей (т.е. от постоянного магнитного поля Земли и переменных магнитных шумов) с помощью ц-металлических экранов (Luben et al., 1996; Harland, Liburdy, 1997; Blackman et al., 2001; Ichido, Kabuto, 2001). При этом величина остаточного постоянного магнитного поля Земли внутри экранов (в области локализации тест-систем) не превышала 0.1-0.2 мкТл. Таким образом, в этих экспериментах тест-системы подвергались воздействию крайне слабого синусоидального поля с частотой 60 Гц при почти полном отсутствии постоянного магнитного поля. Очевидно, однако, что в реальных условиях КС ПеМП взаимодействуют с биосистемами на фоне постоянного магнитного поля Земли. Известно, что эффекты КС ПеМП при отсутствии постоянного магнитного поля описываются выражением, существенно отличающимся от формулы (8) (Леднев, 1996). Поэтому, несмотря на то, что достоверность экспериментальных данных, полученных в работе (Mullins et al, 1999) не вызывает сомнений, возможность их использования для планирования эпидемиологических исследований и оценки их результатов представляется маловероятной.
