Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Действие непрерывного и модулированного эми квч на клеточном и организменном уровнях (обзор литературы) 11
1.1. Особенности и основные гипотезы о механизмах биологического действия ЭМИ КВЧ 11
1.1.1. Особенности действия ЭМИ КВЧ на биологические объекты 12
1.1.2. Основные гипотезы о механизмах действия ЭМИ КВЧ на биологические объекты и факты, лежащие в их основе 19
1.1.2.1. Роль воды в рецепции ЭМИ КВЧ биологическими системами (гидратационный механизм) 19
1.1.2.2. Гипотеза когерентных возбуждений и взаимодействий 20
1.1.2.3. Гипотеза "солитонов Давыдова" 22
1.1.2.4. Информационная гипотеза действия ЭМИ КВЧ на живые организмы 23
1.1.2.5. Квантовая концепция - "физика живого" 26
1.1.2.6. Концепция механизмов биологического действия
модулированных ЭМИ 27
1.2. Проблемы и методы дозиметрии ЭМИ КВЧ 29
1.3. Биологические эффекты непрерывного ЭМИ КВЧ 38
1.3.1. Влияние ЭМИ КВЧ на компоненты клетки 38
1.3.2. Действие непрерывного ЭМИ КВЧ на изолированные клетки и клеточные суспензии 42
1.3.3. Влияние непрерывного ЭМИ КВЧ на многоклеточные организмы 49
1.4. Биологические эффекты модулированных электромагнитных излучений 53
1.5. Влияние ЭМИ КВЧ на иммунную систему и системная регуляция гомеостаза 62
1.5.1. Особенности терапевтического действия ЭМИ КВЧ 64
1.5.2. Иммуномодулирующие эффекты ЭМИ КВЧ в норме и при патологии. Феноменология 64
1.5.3. Возможные механизмы действия ЭМИ КВЧ на организм млекопитающих 67
1.5.3.1. Структуры, участвующие в рецепции ЭМИ КВЧ 67
1.5.3.1.1. Изолированные клетки иммунной системы 68
1.5.3.1.2. Клетки кожи. Эндокринная функция кожи 70
1.5.3.1.3. Нервная система 72
1.5.3.2. Адаптационный синдром 77
1.6. Заключение 80
Глава 2. Материалы и методы исследований 83
2.1. Биологические объекты 83
2.2. Реактивы и растворы 83
2.3. Аппаратное обеспечение экспериментов по исследованию биологического действия ЭМИ КВЧ и элементы дозиметрии 84
2.3.1. Генерирующие устройства и антенны 84
2.3.2. Измерение коэффициента стоячей волны и ослаблений 84
2.3.3. Методы микротермометрии 84
2.3.4. Термографические измерения 85
2.3.5. Определение энергетических параметров ЭМИ КВЧ в ближней и дальней зонах желобкового излучателя 85
2.3.6. Облучение биологических объектов ЭМИ КВЧ in vitro и in vivo 86
2.3.7. Определение удельной теплоемкости кожи крысы 88
2.3.8. Определение диэлектрических параметров слоистых сред 88
2.3.9. Аппроксимация экспериментальных точек функцией известного вида 90
2.4. Нейтрофил как объект для исследования механизмов действия непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ in vitro 90
2.4.1. Общая характеристика нейтрофилов 90
2.4.2. Активация респираторного взрыва и пути трансдукции
рецепторного сигнала в нейтрофилах 91
2.5. Математическое моделирование и решение систем
дифференциальных уравнений 96
2.6. Основные принципы организации и функционирования иммунной системы
и методы оценки иммунитета 97
2.6.1. Неспецифические реакции иммунитета 99
2.6.2. Адаптивный иммунитет 104
2.6.3. Методы оценки статуса иммунной системы животных 106
2.6.4. Методы фармакологического анализа противовоспалительных
эффектов ЭМИ КВЧ 111
2.7. Оценка изменений структуры хроматина клеток с помощью
щелочного варианта комета-теста 117
2.8. Световая и электронная микроскопия кожи крысы 119
2.9. Статистический анализ данных 120
Глава 3. Результаты исследований и обсуждение 121
3.1. Дозиметрическое обеспечение экспериментов по исследованию биологического действия ЭМИ КВЧ 121
3.1.1. Тестирование и выбор излучающей системы 121
3.1.2. Исследование поглощения энергии ЭМИ КВЧ в коже лабораторных животных с использованием различных дозиметрических методов и подходов 131
3.1.2.1. Определение УПМ в коже крысы по скорости роста температуры с учетом удельной теплоемкости кожи 132
3.1.2.2. Определение УПМ в коже крысы по ППМ излучения с учетом диэлектрических параметров и плотности кожи 135
3.1.2.3. Определение УПМ численными методами в модели плоских слоев с учетом ППМ излучения, диэлектрических параметров и плотности кожи 138
3.1.2.4. Сравнение результатов эксперимента, модели и теоретических расчетов УПМ 140
3.2. Биологические эффекты непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ in vitro 141
3.2.1. Модификация активности перитонеальных нейтрофилов, облученных в ближней и дальней зонах желобкового излучателя 141
3.2.2. Влияние ЭМИ КВЧ на активность перитонеальных нейтрофилов в синергической реакции кальциевого ионофора и форболового эфира 146
3.2.3. Влияние модулированного ЭМИ КВЧ на активность перитонеальных нейтрофилов 149
3.2.4. Модифицирующее действие постоянного магнитного поля на частотнозависимые эффекты низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ 152
3.2.5. Модельный анализ особенностей действия модулированного электромагнитного излучения на клеточном уровне при различных параметрах модулирующих сигналов 157
3.2.5.1. Математическая модель 159
3.2.5.2. Модельный анализ влияния гармонического сигнала и
аддитивного шума 164
3.2.5.3. Модельный анализ влияния формы модулирующего сигнала 172
3.3. Биологическое действие ЭМИ КВЧ in vivo 184
3.3.1. Влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на показатели гуморального иммунитета здоровых животных 184
3.3.2. Изменение структуры хроматина лимфоидных клеток при действии низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ in vivo и in vitro 188
3.3.3. Влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на клеточный иммунный ответ 192
3.3.4. Действие ЭМИ КВЧ на неспецифическую воспалительную реакцию 194
3.3.5. Влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на фагоцитарную активность нейтрофилов в норме и на фоне воспалительного процесса 196
3.3.6. Дегрануляция тучных клеток кожи крысы под действием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ 201
3.3.7. Влияние ЭМИ КВЧ на регенерацию полнослойных кожных ран у мышей 206
3.3.8. Фармакологический анализ противовоспалительного действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ 210
3.3.8.1. Влияние диклофенака натрия и совместное действие
диклофенака натрия и ЭМИ КВЧ на воспалительную реакцию 211
3.3.8.2. Влияние клемастина и совместное действие клемастина и
ЭМИ КВЧ на воспалительную реакцию 216
Глава 4. Заключение 222
Выводы 235
Список литературы
- Роль воды в рецепции ЭМИ КВЧ биологическими системами (гидратационный механизм)
- Аппаратное обеспечение экспериментов по исследованию биологического действия ЭМИ КВЧ и элементы дозиметрии
- Исследование поглощения энергии ЭМИ КВЧ в коже лабораторных животных с использованием различных дозиметрических методов и подходов
- Дегрануляция тучных клеток кожи крысы под действием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ
Введение к работе
Актуальность темы. Многие физические факторы внешней среды, играющие важную роль в процессах жизнедеятельности, имеют электромагнитную природу [Пресман, 1968; Adey, 1993]. В частности, именно электромагнитные излучения (ЭМИ) используются как носители разнообразной информации в биосфере [Пресман, 1997]. Электромагнитные поля (ЭМП) искусственного происхождения разных частотных диапазонов оказывают выраженное воздействие на живые организмы и находят широкое практическое применение. Научную общественность особенно интересуют вопросы возможного неблагоприятного действия ЭМП на человека, животных и природные биоценозы, а также медико-биологические аспекты применения ЭМП в качестве терапевтических средств. Этим проблемам посвящены крупнейшие международные симпозиумы последних лет (Congresses of ЕВЕА, 1996-2005; Annual Meetings of BEMS, 1999-2006; Звенигород, 1991-2005; Москва, 2002-2006; Санкт-Петербург, 2000-2006; Ереван, 2005, 2006).
Одним из актуальных направлений современной электромагнитобиологии является исследование физико-химических механизмов действия ЭМИ на биологические системы различного уровня организации. Некоторые ЭМИ хорошо известны и давно используются в промышленности, клинической практике и быту, например, ультравысокочастотное (УВЧ), сверхвысокочастотное (СВЧ), инфракрасное (ИК), и ультрафиолетовое (УФ) излучения [Бецкий и др., 2000е]. ЭМИ других частотных диапазонов, например, крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ), исследуются и применяются сравнительно недавно.
Работы по изучению биологического действия ЭМИ КВЧ были начаты в бывшем Советском Союзе под руководством академика Н.Д. Девяткова и профессора М.Б. Голанта в 65-66 гг. XX века вслед за изобретением и запуском в серийное производство первых в мире широкодиапазонных генераторов на основе ламп обратной волны и освоением в радиотехнике этого диапазона частот (направленная радиосвязь, мм-радиолокация и др.). С тех пор выполнено большое количество исследований биомедицинских эффектов ЭМИ КВЧ, использование ЭМИ КВЧ в терапии и профилактике целого ряда болезней человека является одним из активно развивающихся направлений современной клинической медицины [Бецкий и Лебедева, 2001 ; Бецкий и др., 2005]. Однако в настоящее время нет окончательного представления о физико-химических механизмах действия ЭМИ КВЧ на биологические системы. Выраженную биотропную активность ЭМИ КВЧ связывают с тем фактом, что в процессе эволюции биологические системы на Земле за счет наличия атмосферы были экранированы от ЭМИ КВЧ, присутствующего в спектре реликтового излучения. Спектр поглощения ЭМИ КВЧ атмосферой Земли является полосатым, в отдельных полосах поглощение достигает значений 800 дБ, в окнах прозрачности 1-3 дБ. Некоторые исследователи полагают, что ЭМИ этого диапазона используются для передачи информации
между организмами и внутри организмов [Девятков и др., 1991; Бецкий и Девятков, 2000; Бецкий и др., 2000ь]. На сегодняшний день основные направления исследований биомедицинского действия ЭМИ КВЧ можно разделить на три направления по интенсивности излучения: низкоинтенсивное (не вызывающее нагрев облучаемого объекта), интенсивное (вызывающее локальный нагрев области облучения до 5С) и импульсное с большой пиковой мощностью (средняя интенсивность невелика, но пиковая мощность в коротком импульсе 0.1-1 мкс может достигать 20 кВт).
К настоящему времени показано, что ЭМИ КВЧ способно оказывать воздействие практически на все известные типы клеток в системах любого уровня организации биологического объекта. В течение последних лет сформулирован ряд гипотез о возможных механизмах действия ЭМИ КВЧ на биологические системы [Frohlich, 1968-1988; Девятков и др., 1991; Grundler et al., 1992; Ефимов и Ситько, 1993; Бецкий, 1994; Kaiser et al., 1995; Афромеев и др., 1997; Гапеев и Чемерис, 1999а; Субботина и Яшин, 1999; Хадарцев, 1999; Бецкий и Лебедева, 2000; Нефёдов и др., 2005], но проблема изучения механизмов нетеплового действия ЭМИ КВЧ на клетки и организм в целом остается открытой. Физико-химические механизмы рецепции ЭМИ КВЧ во многом определяются сильным поглощением излучения молекулами воды. Вполне вероятно, что ЭМИ КВЧ может влиять на слабые электростатические связи (водородные, полярные, гидрофобные), которым принадлежит ведущая роль в поддержании пространственной структуры (конформации) биологических молекул и надмолекулярных структур. Таким образом через модификацию слабых взаимодействий облучение объекта может приводить к изменению гидратных оболочек биологических макромолекул, изменению физико-химических свойств мембран, активности каналообразующих белков, каталитических свойств ферментов, мембранного транспорта. Сегодня это, пожалуй, один из самых конкретных выходов на проблему механизмов биологического действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ, претендующий на определенную универсальность. Нами выдвинута гипотеза о том, что на клеточном уровне эффект ЭМИ КВЧ связан с изменением активности внутриклеточных сигнальных систем за счет влияния на систему вторичных мессенджеров, ДНК, ферментные системы [Гапеев и Чемерис, 1999а].
Биологическое действие модулированного и многочастотного ЭМИ КВЧ и импульсного ЭМИ КВЧ с большой пиковой мощностью на сегодняшний день практически не исследовано. Слабо исследовано влияние ЭМИ КВЧ на изменение адаптационных реакций организма, обеспечивающих приспособление к стрессорным воздействиям. Кроме того, остается неизученной возможность коррекции с помощью ЭМИ КВЧ защитных (иммунных) реакций организма. К настоящему времени до конца не выяснен вопрос о зависимости биологической эффективности ЭМИ КВЧ от параметров действующего излучения, локализации воздействия и индивидуальных особенностей биологического объекта. Решению этих и связанных вопросов посвящена настоящая работа. Полученные в последнее время новые результаты позволили нам увидеть направление дальнейших исследований. При этом, как будет показано в последующих разделах, обнаружены чрезвычайно интересные и важные закономерности, перемещающие актуальность проводимых исследований из фундаментальных аспектов к биомедицинским и прикладным.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является исследование физико-химических механизмов действия электромагнитного излучения крайне высоких частот на клеточном и организменном уровнях.
Задачи исследования:
провести дозиметрические исследования в ближней и дальней зонах стандартных и специальных излучателей ЭМИ КВЧ для обеспечения электромагнитобиологических экспериментов in vitro и in vivo;
выяснить особенности реакции клеток иммунной системы - нейтрофилов - на воздействие непрерывного и модулированного ЭМИ КВЧ в зависимости от физических параметров излучения (интенсивности, несущих и модулирующих частот), функционального состояния клеток (с использованием различных экспериментальных моделей активации нейтрофила) и фоновых условий воздействия (индукции постоянного магнитного поля);
провести теоретический анализ эффектов модулированного ЭМИ КВЧ с использованием математической модели кальцийзависимых процессов внутриклеточной сигнализации нейтрофилов для понимания закономерностей взаимодействия модулированных сигналов с нелинейными процессами внутриклеточной регуляции;
исследовать влияние низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на основные реакции иммунной системы лабораторных животных для оценки чувствительности различных звеньев иммунной системы к воздействию излучения с эффективными параметрами и определения механизмов реализации эффектов ЭМИ КВЧ на уровне целого организма;
5) исследовать механизмы реализации противовоспалительного действия ЭМИ КВЧ в
сравнении с эффектами известных лекарственных препаратов;
6) на основе анализа полученных результатов сформулировать концепцию
механизмов биологического действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ, связывающую реакции
отдельных клеток и организма в целом на воздействие излучения.
Научная новизна. В работе впервые получены следующие результаты:
с использованием различных дозиметрических методов и подходов обосновано проведение облучения биологических объектов в дальней зоне излучателей ЭМИ КВЧ и сформулированы основные рекомендации по дозиметрическому обеспечению экспериментов в диапазоне КВЧ;
экспериментально обнаружена различная реакция клеток иммунной системы -нейтрофилов - на воздействие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ в ближней и дальней зонах специального желобкового излучателя;
показано, что ответ нейтрофилов на действие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ имеет резонансноподобный характер зависимости от несущей и модулирующей частот излучения;
получены экспериментальные данные, указывающие на сильную зависимость эффектов ЭМИ КВЧ от индукции постоянного магнитного поля, сравнимого по величине с геомагнитным полем Земли;
на основе теоретического анализа с единых позиций объяснены закономерности биологических эффектов ЭМИ КВЧ на клеточном уровне (зависимость от функционального
состояния объекта, наличие амплитудно-частотных "окон" в ответе системы, пороговый характер эффекта и роль шумового воздействия, как управляющего сигнала);
6) в численных экспериментах продемонстрирована сильная зависимость
качественных и количественных характеристик ответа системы от формы действующего
сигнала;
7) обнаружена взаимосвязь между реакциями отдельных клеток и звеньев иммунной
системы и системной реакцией организма на воздействие низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ;
8) экспериментально показано, что низкоинтенсивное ЭМИ КВЧ оказывает
выраженное противовоспалительное действие, сравнимое по величине с эффектами
терапевтических доз известного нестероидного противовоспалительного препарата
диклофенака натрия;
9) показано, что клеточные механизмы реализации противовоспалительного действия
ЭМИ КВЧ связаны с изменением функциональной активности фагоцитирующих клеток
очага воспаления (снижение фагоцитарной активности и продукции активных форм
кислорода);
10) на основе полученных экспериментальных данных и теоретического анализа
предложена "гистаминовая модель" биологического действия ЭМИ КВЧ на уровне
организма, связывающая реакцию отдельных клеток и системную реакцию организма на
низкоинтенсивное ЭМИ КВЧ.
Научно-практическое значение. Результаты работы носят фундаментальный характер и направлены на выяснение физико-химических механизмов действия ЭМИ КВЧ на уровне клеток и организма теплокровных животных. С единых позиций объясняются основные закономерности действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ на регуляторные системы клетки. Теоретический анализ предсказывает новые особенности в ответе биологической системы на внешние модулированные сигналы, в частности, зависимость эффектов от формы действующего сигнала. Предложена концепция реализации эффектов ЭМИ КВЧ на уровне целого организма животных. Результаты работы дают научное обоснование применению ЭМИ КВЧ в биологии, медицине и смежных областях и могут быть использованы для построения теории взаимодействия ЭМП с биологическими системами, разработки рекомендаций для применения ЭМИ КВЧ в клинической практике, усовершенствования принципов гигиенического нормирования ЭМИ и решения проблем электромагнитной безопасности.
Апробация работы. Результаты работы были представлены в виде докладов на семинарах и научных конференциях Института биофизики клетки РАН, на III Международном конгрессе Европейской БиоЭлектромагнитной Ассоциации (ЕВЕА) (Nancy, France, 1996), I и II Международных конгрессах "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине" (Санкт-Петербург, 1997, 2000), Всероссийской научной конференции "Физические проблемы экологии (физическая экология)" (Москва, 1997), I Международном симпозиуме "Фундаментальные науки и альтернативная медицина" (Пущино, 1997), Международном конгрессе "Медицинские технологии на рубеже веков" (Тула, 1997),
Международном совещании "Электромагнитные поля. Биологическое действие и гигиеническое нормирование" (Москва, 1998), 1st International Conference "Nonlinear Phenomena in Biology" (Pushchino, Russia, 1998), II и III Международных конференциях "Электромагнитные поля и здоровье человека" (Москва, 1999, 2002), школе-конференции "Горизонты физико-химической биологии" (Пущино, 2000), Международной конференции "Электромагнитные излучения в биологии" (Калуга, 2000), 3rd International Conference on Bioelectromagnetism (Bled, Slovenia, 2000), XVIII Съезде физиологов России (Казань, 2001), IV Съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2001), Международной конференции "Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций" (Москва, 2002), конференции "От современной фундаментальной биологии к новым наукоемким технологиям" (Пущино, 2002), II и III Международных научно-технических конференциях "Медэлектроника. Средства медицинской электроники и новые медицинские технологии" (Минск, Беларусь, 2003, 2004), Международной конференции "Высокоинтенсивные физические факторы в биологии, медицине, сельском хозяйстве и экологии" (Саров, 2004), UNESCO/WHO/IUPAB Seminar on "Molecular and Cellular Mechanisms of Biological Effects of EMF" and NATO Advanced Research Workshop on "The Mechanisms of the Biological Effect of Extra High Power Pulses" (Yerevan, Armenia, 2005, 2006), Joint Meeting of the Bioelectromagnetics Society and the European BioElectromagnetics Association (Dublin, Ireland, 2005), а также в материалах II и III Съездов биофизиков России (Москва, 1999; Воронеж, 2004), 4th ЕВЕА Congress (Zagreb, Croatia, 1998), 20-23th and 25th Annual Meetings of BEMS (St. Pete Beach, Florida, USA, 1998; Long Beach, California, USA, 1999; Munich, Germany, 2000; St.Paul, Minnesota, USA, 2001; Maui, Hawaii, 2003), International Symposium "Electromagnetic Aspects of Selforganization in Biology" (Prague, Czech Republic, 2000), Междисциплинарной конференции с международным участием "Новые биокибернетические и телемедицинские технологии 21 века для диагностики и лечения заболеваний человека" ("НБИТТ-21") (Петрозаводск, 2002), III Международного симпозиума "Механизмы действия сверхмалых доз" (Москва, 2002), XIX Съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова (Екатеринбург, 2004), VIII Международного конгресса по адаптивной медицине (Москва, 2006) и других конференций. Работа апробирована на совместном научном семинаре секций Ученого совета ИТЭБ РАН "Молекулярная биофизика" и "Окружающая среда" (17 мая 2006 г.).
Роль воды в рецепции ЭМИ КВЧ биологическими системами (гидратационный механизм)
Одна из первых моделей, объясняющих резонансное запасание энергии ЭМИ при высоких значениях добротности эквивалентного колебательного контура, описана в работах Г.Фрёлиха [Frohlich, 1968, 1973, 1980, 1982, 1988]. Он высказал предположение о том, что в живых системах благодаря энергии метаболизма могут возникать возбужденные когерентные состояния, причем в энергию когерентных колебаний может преобразовываться энергия хаотических тепловых колебаний.
Сущность этого подхода заключается в следующем. Сопоставив толщину мембраны с длиной акустических волн, автор указанных работ предположил, что действие излучений может быть причиной возбуждения в различных участках мембраны акустических колебаний, с которыми вследствие поляризации мембран связано появление электрических колебаний. При этом он пришел к выводу, что многие биологические системы имеют спектр поляризационных (дипольных) колебаний в диапазоне 10-10 Гц. Колебания по Фрёлиху связаны с сильным взаимодействием поляризованных волн с тепловыми колебаниями. Источником энергии для этих локально возбужденных дипольных колебаний служат тепловые флуктуации и различные метаболические процессы. Благодаря существованию дальнодействующих кулоновских взаимодействий эта энергия передается и другим диполям. За счет нелинейных эффектов взаимодействия поляризационных колебаний и нелинейной связи этих колебаний с упругими колебаниями система может перейти в метастабильное состояние, в котором энергия трансформируется в энергию колебаний одного вида. При внешнем воздействии на систему электромагнитных колебаний КВЧ диапазона метастабильное состояние может перейти в основное состояние, соответствующее сильному возбуждению дипольных колебаний одного вида. Возникает так называемый "гигантский диполь", который является частным случаем необычного когерентного состояния биологического объекта, характеризующегося согласованным направлением векторов дипольных моментов. Модель предполагает, что подобные колебания охватывают участки биологических мембран или дипольные части биомакромолекул (белок, ДНК и др.). Такое состояние является одноквантовым и напоминает низкотемпературную конденсацию Бозе-газа. При этом энергия перераспределяется между различными степенями свободы и концентрируется в низкочастотных видах колебаний.
Согласно Фрёлиху, скорость изменения числа квантов щ частоты со; описывается уравнением: hj =8Гф{Т){п/ш -(l + „.))-z(r) („.(l + „()/ -л,(1+л.у » ), і где Sj - скорость подведения энергии, ф(Т) и х(Т) - вероятности линейных (одноквантовых) и нелинейных (двухквантовых) взаимодействий с тепловым резервуаром, соответственно; /? = h/kT; rij и rij- число квантов нормальных мод с частотами щ и w, соответственно. При условиях стационарности и, = 0, решение уравнения имеет вид:
Таким образом, при приближении /хка і наблюдается Бозе-конденсация. Когерентное возбуждение подобного состояния может привести к значительным биологическим последствиям (конформационные изменения, избирательное притяжение молекул, раскрытие секции комплексов ДНК и др.). Такое когерентное состояние реализуется при превышении энергии внешнего ЭМП некоторого критического значения (Е Екр). В этом случае происходит избирательное резонансное поглощение энергии излучения (т.е. энергия запасается в упорядоченной форме, причем количество энергии на этом виде колебаний становится выше, чем в состоянии теплового равновесия) [Frohlich, 1968, 1973, 1980, 1988]. Фрёлих, рассматривая основные процессы взаимодействия между дипольными колебаниями в полосе частот и тепловыми флуктуациями - испускание и поглощение квантов, учитывает нелинейность процессов и описывает их с учетом членов второго порядка. Лившиц [1972] указал на существование дополнительных членов в двухквантовом обмене, учет которых приводит к отсутствию когерентных возбуждений в виде Бозе-конденсации. На это Фрёлих возразил, что "необычные физические свойства биологических систем, развитые длительной эволюцией, не могут быть предсказаны с помощью простых модельных расчетов, а требуют непосредственного согласования с экспериментом" [Frohlich, 1973].
С рассматриваемой гипотезой перекликается и гипотеза "белок-машина" [Чернавский и др., 1986]. В соответствии с этой гипотезой возможно запасание электромагнитной энергии в форме напряженного механического метастабильного состояния биомакромолекулы, которое является частным случаем когерентного состояния.
Обсуждая вопрос о механизмах диссипации энергии в биологических объектах, необходимо упомянуть о распространении солитонов. Применительно к биологическим объектам солитонный механизм передачи энергии разрабатывался А.С.Давыдовым [Давыдов, 1979, 1986]. Обращено внимание на то, что в одномерных молекулярных структурах и а-спиральных белковых молекулах возможны коллективные возбужденные состояния в виде солитонов.
Солитоны (уединенные импульсы) представляют собой суперпозицию вибрационных колебаний в пептидных группах белковых молекул. Солитоны перемещаются вдоль молекулы со скоростью, меньшей скорости звука, энергия на излучение фононов не затрачивается, т.е. энергия может распространяться практически без потерь. Поскольку время жизни солитонов велико, они являются идеальными переносчиками энергии вибрационных колебаний пептидных групп вдоль белковой молекулы. Интересно отметить, что, судя по утверждению авторов работы [Tuszynski et al., 1984], возбуждению солитонов сопутствует появление когерентных состояний, рассматриваемых в работах [Frohlich, 1968, 1973,1980,1988]. Такое сопоставление различных теоретических представлений о солитонах и когерентном состоянии в биологических объектах может способствовать дальнейшему прогрессу в объяснении физических механизмов биологического действия ЭМИ КВЧ.
В рамках рассмотренных гипотез не ставились вопросы о различной реакции биологических систем на ЭМИ в зависимости от исходного состояния объекта, о степени когерентности возбужденного состояния, а также ряд других вопросов, связанных с практикой применения ЭМИ КВЧ.
Суть этой гипотезы об острорезонансном влиянии ЭМИ на функционирование живых систем заключается в следующем. Монохроматическое ЭМИ КВЧ, проникая в организм, на определенных (резонансных) частотах трансформируются в информационные сигналы, осуществляющие управление и регулирование восстановительными или приспособительными процессами [Девятков и др., 1981; Девятков и Голант, 1982; Голант, 1986]. Информационные сигналы, воздействующие на регуляторные системы организма, образуются в результате синхронизации внешним ЭМИ электромеханических автоколебаний клеточных субструктур. Экспериментально установленный характер спектров действия указывает на то, что при воздействии ЭМИ КВЧ на клетки в них могут возбуждаться акустоэлектрические колебания [Голант и Реброва, 1986]. Роль многомодовых резонансных систем, трансформирующих внешние электромагнитные колебания КВЧ диапазона в акустические колебания, могут играть липидные мембраны [Frohlich, 1980; Голант и Шашлов, 1985].
Аппаратное обеспечение экспериментов по исследованию биологического действия ЭМИ КВЧ и элементы дозиметрии
Для микротермометрии использовали датчики температуры - микротермопары на основе спая медь-константан с диаметром 0.1 мм в комплекте с усилительной аппаратурой (постоянная времени около 0.05 с) с чувствительностью 1.2 В/С и относительной погрешностью ±0.05С. Термопара помещалась перпендикулярно направлению Е - вектора электромагнитного поля [Alekseev & Ziskin, 2001 ]. В ходе одного измерения фиксировалось изменение температуры облучаемого участка в течение 1 мин с шагом 0.1 с. В каждой серии проводилось от 3 до 5 измерений.
Пространственную картину распределения УПМ и уровней стационарного перегрева на поверхности облучаемого объекта получали и исследовали с помощью термографического метода [Бецкий и др., 1989] совместно с сотрудниками лаб. биологических эффектов неионизирующих излучений ИБК РАН. В экспериментах использовали инфракрасную камеру AGA 780/SW (AGA-Infrared Systems, Sweden) со спектральным окном 3-5 мкм, чувствительностью 0.1 С и числом строк развертки 128x128.
Для тестирования антенн облучали модельный фантом 12x12 см, представляющий собой пропитанный физиологическим раствором (раствор Хенкса, рН 7.2) бумажный фильтр толщиной 0.1-0.2 мм. С обеих сторон фильтр покрывали тонкой полиэтиленовой пленкой для предотвращения испарения жидкости во время облучения. Облучение фантома проводили в ближней зоне излучателей на расстояниях 0-20 мм от излучающего торца в диапазоне частот 37.5-53.5 ГГц. Для определения уровней стационарного перегрева кожи животных излучатель располагали на расстоянии около 1 мм от облучаемой поверхности кожи. Время облучения выбирали равным 10 мин. Непосредственно после облучения крысу, расположенную на специальной подвижной подставке, перемещали под ИК-камеру в фиксированное положение таким образом, чтобы облученная поверхность кожи попадала в фокус ИК-камеры перпендикулярно оптической оси. Время перемещения не превышало 1 с.
УПМ излучения в ближней зоне желобкового излучателя на расстояниях 0-110 мм от его торца оценивали с помощью термопары по скорости роста температуры в экспериментальной кювете. Площадь дна кюветы составляла 0.71 см2, рабочий объем - 200 мкл. Кюветы заполняли раствором Хенкса. Измеренная выходная мощность генератора устанавливалась максимальной - 58 мВт. ППМ рассчитывали с учетом выходной мощности генератора и диаграммы направленности антенны. В непосредственной близости от торца желобкового излучателя (на расстоянии х = 0 мм) ППМ составляла 16.3 мВт/см .
Исходя из размера необходимой зоны равномерного облучения исследуемых биологических объектов и оптимальной ППМ, плоскость объектов располагали на фиксированном расстоянии - 65 мм от торца излучателя. На этом расстоянии рассчитанная площадь пятна разогрева составляла 6 см , а рассчитанная ППМ - 2.5 мВт/см . Уменьшая выходную мощность генератора, мы могли пропорционально уменьшать ППМ до рассчитанных величин - 0.07 мкВт/см2.
ППМ в дальней зоне желобкового излучателя на расстояниях 200-1000 мм от его торца определяли с помощью панорамного измерителя Р2-68. В качестве приемной антенны в этих экспериментах использовали пирамидальную рупорную антенну с апертурой 32x32 мм. Расчет ППМ осуществляли с учетом коэффициента передачи приемной системы.
Облучение биологических объектов ЭМИ КВЧ in vitro и in vivo. Облучение клеточных суспензий. В различных сериях экспериментов облучение образцов цельной крови, суспензий перитонеальных нейтрофилов, лейкоцитов, спленоцитов и тимоцитов мыши проводили в специальных пластиковых плоскодонных кюветах цилиндрической формы с диаметром 10 мм. Клетки облучали в ближней или дальней зонах желобкового излучателя со стороны дна кюветы (рис.1). Толщина дна кювет составляла 0.2-0.3 мм, при помещении клеточной суспензии в кювету клетки оседали на дно кюветы и через несколько минут представляли собой монослой толщиной менее 50 мкм, общая высота столба раствора в кювете составляла 2 мм. Облучали одновременно три-шесть кювет, располагавшихся в специальном пенопластовом держателе, при комнатной температуре 20-22С. В качестве контрольных использовали три-шесть кювет, находящихся в аналогичных условиях за исключением облучения.
Для желобкового излучателя ширина диаграммы направленности в -плоскости по уровню 0.1 составляет 2#0, » 28, что соответствует ширине основного лепестка около 35 и 200 мм на расстояниях 65 и 400 мм от излучающего торца антенны соответственно. Площадь держателя для кювет соответствовала площади зоны облучения, создаваемой основным лепестком антенны.
Облучение животных ЭМИ КВЧ. Мышей облучали в дальней зоне пирамидальной рупорной антенны с апертурой 32x32 мм. Облучение животных проводили без фиксации в пластиковых контейнерах размером 100x100x130 мм, которые помещали на расстоянии 300 мм от излучающего торца антенны (рис.2). Дозиметрические процедуры проводили в условиях холостого хода антенны [Гапеев и др., 1996; Гапеев и Чемерис, 1999 ]. Для используемой пирамидальной рупорной антенны ширина диаграммы направленности в Е-плоскости по уровню 0.1 составляет 2#0, 24.7, что соответствует ширине основного лепестка около 130 мм на расстоянии 300 мм от излучающего торца антенны. Площадь дна контейнера для животных соответствовала площади зоны облучения, создаваемой основным лепестком антенны. Излучение было направлено вертикально сверху вниз. Для исключения интерференции в плоскости объекта между контейнером с животными и полом располагали эффективный многослойный поглотитель ЭМИ КВЧ.
При выходной мощности генератора около 8 мВт ППМ в плоскости облучаемого объекта составляла около 100 мкВт/см2. Для вычисления УПМ использовали диэлектрические параметры кожи є = 14 и є" - 18 и плотность кожи р= 1.15 г/см [Гапеев и др., 2002ь]. При ППМ 100 мкВт/см2 расчетное значение УПМ на поверхности кожи мыши составляет около 1.5 Вт/кг. Для контрольных животных проводили процедуры имитации воздействия, для чего мышей помещали в зону облучения при включенном высокочастотном генераторе, однако мощность на выходе излучателя отсутствовала. Облучение животных и имитацию воздействия проводили в течение 20 мин. Во всех экспериментах фоновая индукция геомагнитного поля составляла 45±5 мкТл.
Исследование поглощения энергии ЭМИ КВЧ в коже лабораторных животных с использованием различных дозиметрических методов и подходов
Зачастую при исследовании действия ЭМИ КВЧ на уровне целого организма животных дозиметрия заключается в определении падающей на объект ППМ. Однако из-за отражения и интерференции ЭМВ при взаимодействии с веществом нарушается соответствие между падающей ППМ и энергией, поглощенной биологической средой. Более того, с учетом характеристик конкретного облучаемого объекта возможны частотные зависимости поглощения энергии ЭМП, обусловленные геометрическими резонансами, которые могут трактоваться как резонансно-подобный биологический эффект. Именно поэтому в качестве параметра, характеризующего взаимодействие ЭМП и образца, более целесообразно использовать локальные или усредненные значения УПМ, однозначно связанной с параметрами ЭМП в среде посредством электрических характеристик вещества [Кузнецов, 1994а,ь].
При облучении биологического объекта характер поглощения энергии ЭМИ сильно усложняется из-за слоистой структуры объекта (водные растворы и суспензии клеток в диэлектрических кюветах, чашках Петри, кожные покровы и т.п.). Для объективной оценки результатов экспериментальных исследований необходимо учитывать режим стоячих волн. Вследствие этого явления энергия ЭМИ, поглощаемая на определенной глубине поверхностных слоев облучаемого образца, может значительно возрасти по сравнению с режимом распространения бегущей волны [Харвей, 1965; Ряковская и др., 1983]. Результаты расчетов, проведенных в работе [Ряковская и др., 1983] для модельной системы слоистой структуры с учетом особенностей поглощения ЭМИ КВЧ в диэлектрических средах, показали, что УПМ в поверхностных слоях облучаемого объекта может быть очень высокой. Наружный слой диэлектрика может играть роль согласователя импедансов воздушной среды и слоя водной суспензии, частично компенсируя отражение энергии от поглощающего слоя [Ряковская и др., 1983].
Несмотря на все методические приемы, которые используются для предотвращения искажения распределения ЭМП в облучаемых объектах, реальное поглощение энергии объектом в той или иной степени всегда отличается от рассчитанного теоретически. В связи с этим при исследовании действия ЭМИ КВЧ на биологические объекты в конкретных экспериментальных условиях необходимо использовать различные экспериментальные методы дозиметрического контроля с целью определения распределения УПМ в объекте, зависимости распределения УПМ от частоты и взаимного расположения объекта и антенны. При определении УПМ в коже лабораторных животных с использованием как экспериментальных, так и численных методов и подходов мы решали следующие задачи: 1) определение УПМ с помощью микротермометрического метода; 2) определение диэлектрических параметров кожи; 3) расчет УПМ с учетом полученных значений диэлектрических параметров кожи лабораторных животных; 4) определение УПМ численными методами в модели плоских слоев; 5) анализ применимости и погрешности использованных подходов для определения УПМ.
В этих экспериментах в качестве излучателя ЭМИ КВЧ мы использовали волноводный излучатель - открытый отрезок волновода сечением 5.2x2.6 мм без фланца. Применение такой антенны было обусловлено экспериментальной необходимостью проведения локального облучения кожи крысы в ближней зоне излучения. Это связано с решением как практических, так и теоретических вопросов дозиметрического обеспечения биомедицинских исследований. Во-первых, хорошо известна практика локального воздействия ЭМИ КВЧ с помощью открытых отрезков волноводов, диэлектрических и рупорных антенн с малой апертурой в терапевтических целях. Во-вторых, экспериментально показано, что излучатель, представляющий собой открытый отрезок волновода, за неимением других специальных антенн является оптимальным при проведении облучения в ближней зоне антенны (на расстояниях 1-4 мм от излучающего торца) [Alekseev & Ziskin, 2003]. У открытого конца волновода сохраняется та же структура поля, что и в волноводе бесконечной длины, при этом фронт волны плоский, и поле оказывается синфазным. Диаграмма направленности волноводного излучателя оказывается сравнительно широкой, а если излучающий конец волновода специальным образом подготовлен (рис.21), то интерференционная картина распределения ЭМП во всей ближней зоне отсутствует и, в отличие от рупорных антенн, имеется единственное пятно разогрева облучаемого объекта [Alekseev & Ziskin, 2003]. В-третьих, в наших экспериментальных условиях КВЧ-диэлектрометрия была возможна только при непосредственном контакте объекта и антенны, что идеально реализуется в ближней зоне волноводного излучателя.
Поскольку облучение биологических объектов достаточно интенсивным ЭМИ КВЧ (более 10 мВт/см ) всегда сопровождается нагревом объекта, то УПМ может быть получена, исходя из измерений начальной скорости роста температуры (dT/dt\,-+o), а распределение поглощенной энергии на облучаемой поверхности может быть в первом приближении охарактеризовано по распределению уровней стационарного перегрева объекта (ДТ ).
Распределение поглощенной энергии и ее величину можно определить, используя методы инфракрасной (ИК) термографии или микротермометрии. Метод термографии [Guy, 1971] позволяет в рамках одного измерения зарегистрировать распределение УПМ излучения сразу на большой площади. Однако в реальных экспериментальных условиях, когда антенна находится в контакте с облучаемой поверхностью, прямые измерения скорости роста температуры с помощью ИК камеры затруднительны из-за того, что антенна закрывает доступ к облучаемой поверхности. Основной принцип метода термографии, состоящий в использовании линейного участка локального нагрева пассивных структур для расчета поглощения, может применяться для определения локальных значений УПМ в отдельных точках облучаемых систем, если за скоростью нагрева в этих точках следить с помощью безартефактных датчиков температуры. Скорость нагрева биологических препаратов может быть определена с помощью микротермопары в месте ее спая. Затем искомое значение УПМ можно определить, следуя методике, разработанной в работе [Allis et al., 1977]. Использование микродатчиков температуры вполне оправдано, поскольку они не вносят большой погрешности при определении скорости роста температуры и уровней стационарного перегрева [Dunscombe et al., 1988; Alekseev & Ziskin, 2001b].
При измерении начальной скорости роста температуры следует учитывать некоторые особенности, которые могут вносить систематическую ошибку при определении УПМ. Теоретические расчеты показывают, что при облучении ЭМИ КВЧ кожи начальная фаза роста температуры имеет нелинейный характер и не может быть описана простым экспоненциальным выражением. Поэтому точное определение начальной скорости роста температуры весьма затруднительно. Определение d7/d/,_ o за короткий промежуток времени тоже не улучшает положения, поскольку повышение температуры за это время очень мало и сравнимо с шумами. Для иллюстрации рассмотрим следующий пример. Пусть реальная УПМ в воде равна 840 Вт/кг, что соответствует начальной скорости роста температуры 0.2 С/с или 0.02 С/0.1 с. Лучшие термокамеры имеют температурные шумы на уровне 0.05С, средние - 0.1 и выше. Таким образом, видно, что уровень шумов может превышать прирост температуры за время облучения 0.1 с. Вследствие высокой нелинейности начальной фазы подъема температуры ошибка может достигать более 30% даже для кинетики с минимальными шумами, которую можно получить при накоплении сигнала. Чтобы преодолеть данную проблему, для измерения температуры мы использовали микродатчики температуры с относительной погрешностью около 0.05С, аппроксимировали кинетику температуры двухэкспоненциальной зависимостью и итоговые значения начальной скорости роста температуры в облучаемом образце рассчитывали как усредненные по достаточно большому количеству измерений (20 серий по 3-5 измерений в каждой).
Дегрануляция тучных клеток кожи крысы под действием низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ
Проблема первичной рецепции ЭМИ КВЧ на уровне целого организма до сих пор остается нерешенной. Также не ясна взаимосвязь первичной рецепции ЭМИ КВЧ и реализации биохимического отклика на уровне отдельных клеток, тканей, органов и систем организма. Считается, что при облучении организма ЭМИ КВЧ может проникать в кожу на глубину до 1 мм (глубина скин-слоя 5 = 0.23-0.78 мм) и, следовательно, достигает микроциркуляторной системы кожи. Средняя толщина кожного покрова человека по некоторым оценкам составляет около 2 мм, включая 100-150 мкм в толщину эпидермиса. Характер кровотока в сосудистой сети кожи человека и большинства животных можно наблюдать, главным образом, в сосочковых капиллярах и на уровне горизонтального субпапиллярного сплетения [Кожа (строение, функция, общая патология и терапия) / Под ред. А.М.Чернуха и Е.П.Фролова, 1982]. Свойства кожи как регулятора различных физиологических функций широко используются в практической медицине: акупунктура, массаж, грязевые аппликации, горячие и холодные обливания, горчичники, мази и многие другие фармакологические и физические воздействия.
Кожа является первым барьером на пути любого физико-химического воздействия и, следовательно, ее элементы могут исполнять роль первичных рецепторов, в том числе ЭМИ КВЧ низкой интенсивности. В коже содержится большое количество различных нервных окончаний, которые участвуют, по крайней мере, в терморегуляции и механорецепции [Кожа ... / Под ред. А.М.Чернуха и Е.П.Фролова, 1982]. Особую роль в коже играют тучные клетки. Через тучные клетки осуществляется сложный каскад биохимических реакций, обеспечивающий синдром боли; тучные клетки содержат гистамин и ряд других физиологически активных веществ, вызывающих и пролонгирующих расширение капилляров с последующим выбросом из капилляров как всех компонентов сыворотки, в том числе и антител, так и клеточных элементов (например, диапедез эритроцитов, выход в дерму различных лимфоидных клеток и т.д.). При дегрануляции тучных клеток высвобождаются различные протеазы, стимулирующие секрецию а2-макроглобулина макрофагами, который является мощным радиопротектором и значимым гуморальным фактором эндогенного противоракового контроля [Родштат, 1998]. Практически все системные заболевания организма человека так или иначе опосредуются через кожу, что, в частности, вызывает изменения ее структуры. Не менее интересен другой аспект кожи, а именно, расположение на поверхности тела человека и животных специфических меридианов и точек акупунктуры, которые широко используются в нетрадиционной, а в последние десятилетия и в традиционной медицине [Лувсан, 1990]. Количественные морфометрические исследования кожи вдоль линий меридианов показали [Zhu & Xu, 1990], что количество тучных клеток в этих зонах достоверно больше по сравнению с соседними участками на 34% и 43% для крысы и человека соответственно.
Ранее было показано, что после облучения ЭМИ КВЧ (60 ГГц, 50 мВт/см , 5 мин) кожи крысы в области проекции точки акупунктуры МС-8 происходила дегрануляция тучных клеток дермы и вазодилатация капилляров [Khramov et al., 1991]. На основе этих данных была выдвинута гипотеза о том, что первичной клеточной мишенью при действии ЭМИ КВЧ на кожу могут быть тучные клетки. Позднее подобные исследования были продолжены [Khizhnyak et al., 1994; Завгородний и др., 1999]. Было подтверждено, что при действии ЭМИ КВЧ (52 ГГц, ППМ 50 мВт/см2) происходит расширение капилляров в сосочковом слое дермы, диапедез элементов крови в межклеточный матрикс дермы, наблюдалось уменьшение числа гранул в тучных клетках [Khizhnyak et al., 1994]. Кроме того было показано, что облучение ЭМИ КВЧ (42 ГГц, ППМ 50 мВт/см2) вызывало морфологические изменения в нервах кожи [Завгородний и др., 1999]. Однако в цитируемых работах используемая интенсивность излучения была столь высока (перегрев на поверхности кожи составлял 3-4С), что обнаруженные эффекты объясняются авторами исключительно с позиций теплового механизма действия КВЧ-излучения. Применение ЭМИ КВЧ столь высоких интенсивностей в медицинской практике стало уже исключением из правил. В рамках данного исследования мы поставили задачу провести не только качественный, но и количественный анализ морфологических изменений тучных клеток кожи при действии ЭМИ КВЧ низких интенсивностей, не вызывающих нагрев облучаемого объекта.
В опытной группе кожу внутренней поверхности кисти правой лапы крысы облучали ЭМИ КВЧ (42.0 ГГц, 50 мкВт/см2, 20 мин) в дальней зоне желобкового излучателя. Участок облучения кожи соответствовал проекции точки акупунктуры МС-8 лао-гун [Лувсан, 1990]. Чтобы остальная часть тела крысы не подвергалась облучению, ее экранировали от ЭМИ КВЧ эффективным многослойным поглотителем, не вызывающим искажения структуры ЭМП в плоскости облучаемого объекта. Крыс контрольной группы помещали на 20 мин в зону облучения при отсутствии энергии на выходе излучателя (условия имитации облучения). Через 15 мин после процедур облучения или имитации воздействия брали биопсию участка облученной кожи животного в проекции точки акупунктуры.
Морфология участка кожи в точке акупунктуры МС-8 лао-гун характеризуется скоплениями в дерме многочисленных нервных окончаний (НО), кровеносных сосудов (С), представленных капиллярами. Как нервные окончания, так и капилляры сопровождаются тучными клетками (ТК). Э - эпидермис с отслоившимся роговым слоем, Д - дерма, К - коллагеновые фибриллы.
Ультраструктура тучных клеток (ТК) в контроле (А, Б) и после облучения ЭМИ КВЧ (В, Г). Видно, что в контроле гранулы (Гр) плотно упакованы в цитоплазме тучных клеток, плазматическая мембрана которых имеет многочисленные цитоплазматические выросты (Б). После облучения (В, Г) происходит дегрануляция тучных клеток с выбросом гранул в экстраклеточное пространство и исчезновение цитоплазматических выростов на плазматической мембране (В). После облучения не обнаружено нарушений в ультраструктуре капсулированных нервных окончаний как на уровне эндотелия (Эн), Швановских клеток (ШК), так и в структуре образуемых ими миелиновых (М) оболочек (Д, Е), окружающих, в частности, аксоны (Ак). К - коллагеновые фибриллы. Шкала -1 мкм.
Типичная структура точки акупунктуры представлена на серийных полутонких срезах (толщина 1-2 мкм) (рис.66А,Б). В точках акупунктуры наблюдается скопление инкапсулированных миелинизированных нервных окончаний и капилляров, которые сопровождаются относительно многочисленными тучными клетками, богатыми гранулами (рис.66А,Б). Гистологические исследования позволили провести качественный анализ изменений в коже после действия ЭМИ КВЧ. Из 10 исследованных образцов кожи светомикроскопический анализ позволил качественно (по видимой плотности гранул на профиль тучной клетки) идентифицировать 8 образцов, 2 образца не были идентифицированы: один контрольный и один после облучения. После действия низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ с частотой 42.0 ГГц наблюдалась дегрануляция тучных клеток. Качественный анализ на полутонких срезах не позволяет точно оценить степень изменений при действии ЭМИ КВЧ. Поэтому мы использовали ультраструктурный анализ.
На рис.67А,Б показана типичная ультраструктура тучных клеток, содержащих многочисленные гранулы. Как видно из рис.67В,Г после облучения происходила их дегрануляция с выбросом гранул в экстраклеточное пространство. Важной особенностью тучных клеток после действия ЭМИ КВЧ является наличие в них более крупных гранул с относительно низкой электронной плотностью. Подсчет числа гранул на профиль тучной клетки был произведен на 137 профилях клеток на срезах контрольных образцов и на 146 профилях клеток на срезах опытных образцов. После усреднения по всем контрольным и опытным образцам оказалось, что среднее число гранул на профиль тучной клетки в контроле составило 62+2, в опыте - 52+2 (указаны стандартные ошибки). Отметим высокую степень достоверности полученных данных (р 0.00005), несмотря на то, что имелись образцы, которые по среднему количеству гранул на профиль тучной клетки не удалось правильно отнести к соответствующей группе. Суммарные гистограммы распределения тучных клеток по количеству гранул на профиль клетки показаны на рис.68. Исходя из формы полученных распределений можно сделать следующие выводы.
