Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Электромагнитные поля - стрессор для биологических систем 13
1.1 Источники воздействия электромагнитных полей на человека 14
1.2 Механизмы биологического действия ЭМПРЧ 16
1.3 Биологические эффекты ЭМП РЧ на молекулярном и клеточном уровнях организации биологических систем 22
1.4 Состояние кроветворной системы при воздействии ЭМП РЧ 34
1.5 Состояние иммунной системы при воздействии ЭМП РЧ 37
1.6 Влияние ЭМП РЧ на центральную нервную систему 44
1.7 Влияние ЭМП РЧ на эндокринную систему и репродуктивную функцию 55
1.8 Тератогенное и эмбриотоксическое действие ЭМП РЧ 59
1.9 Канцерогенное действие ЭМП РЧ 65
1.10 Биологическое действие модулированного ЭМПРЧ 74
Глава 2. Материалы и методы 86
2.1 Объекты исследований 86
2.2 Источники электромагнитного воздействия 86
2.3 Условия воздействия 97
2.4 Методы оценки состояния биологических систем 102
2.5 Статистический анализ 121
Глава 3. Адаптационные реакции биологических систем субклеточного уровня организации при воздействии электромагнитных полей 123
3.1 Генотоксические эффекты исследуемых электромагнитных воздействий in vivo 123
3.2 Оценка эффективности репарации ДНК при воздействии исследуемых факторов in vivo 128
3.3 Генотоксические эффекты исследуемых электромагнитных воздействий in vitro 132
3.4 Генотоксические эффекты и эффективность репарации ДНК при воздействии на мышей факторов, связанных с сильноточными
взрывами фольги в конденсированных средах 134
Глава 4. Адаптационные реакции биологических систем на клеточном уровне при воздействии электромагнитных полей 141
4.1 Влияние электромагнитных полей на апоптоз лимфоцитов периферической крови человека при воздействии in vitro 141
4.2 Влияние электромагнитных воздействий на спонтанную и индуцированную бласттрансформацию лимфоцитов in vitro 143
4.3 Состояние стволовых кроветворных клеток при воздействии электромагнитных факторов in vivo 147
4.4 Выживаемость стволовых кроветворных клеток у мышей при воздействии электромагнитных факторов 155
Глава 5. Адаптационные реакции на системном уровне при воздействии электромагнитных полей 160
5.1 Состояние кроветворной системы 160
5.2 Состояние иммунной системы 180
5.3 Состояние центральной нервной системы 197
5.4 Состояние репродуктивной системы 217
Глава 6. Адаптационные реакции на организменном уровне при воздействии электромагнитных полей 231
6.1 Выживаемость животных, подвергшихся комбинированному воздействию ЭМП РЧ и острого общего у-облучения 231
6.2 Анализ возможного влияния неионизирующих электромагнитных
факторов на продолжительность жизни и структуру смертности 241
Глава 7. Основные закономерности развития адаптационных реакций при воздействии факторов электромагнитной природы 245
Выводы 260
Список литературы 264
- Источники воздействия электромагнитных полей на человека
- Источники электромагнитного воздействия
- Оценка эффективности репарации ДНК при воздействии исследуемых факторов in vivo
- Влияние электромагнитных полей на апоптоз лимфоцитов периферической крови человека при воздействии in vitro
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время развитие радиотехники и информационных технологий привело к существенному электромагнитному загрязнению окружающей среды. Человек подвергается воздействию электромагнитных полей (ЭМП), источниками которых служат промышленные установки, телевизионные и радиовещательные станции, линии электропередач, бытовая техника, мониторы компьютеров, радары, ЭМП РЧ спутникового телевидения, системы мобильной связи и др. [36, 40, 41, 35]. Среди перечисленных источников электромагнитного воздействия на человека наибольший вклад вносят подвижные станции сотовой связи (мобильные телефоны). Уровень воздействия ЭМП РЧ мобильных телефонов является воздействием низкого уровня, однако существующих в настоящее время данных недостаточно, чтобы полностью снять проблему опасности такого воздействия для здоровья [606]. Невероятно широкое распространение мобильных средств связи в сочетании с неопределенностями в оценке опасности для здоровья человека, по существу представляет собой небывалый по размаху эксперимент, который человечество проводит на себе [629].
В настоящее время нет удовлетворительной теории, объясняющей биологические эффекты низкого уровня ЭМП РЧ [181]. Известно, что энергии кванта электромагнитной волны электромагнитного излучения (ЭМИ) не достаточно для разрыва химических связей. Выявленные биологические эффекты, в основном, рассматриваются с точки зрения теплового воздействия ЭМИ [583].
Однако в литературе описан ряд биологических эффектов при воздействии низкого (нетемпературного) уровня ЭМП [317, 318, 42]. Такие эффекты были выявлены в нескольких независимых экспериментах в разных лабораториях [609]. Эти исследования ставят под сомнение как гипотезу о термической природе биологических эффектов, так и принятые сегодня
уровни безопасности ЭМП. К таким эффектам при воздействии низкого уровня ЭМП относят повышение проницаемости гематоэнцефалического барьера, изменение экспрессии генов теплового шока, нарушение гомеостаза кальция, снижение синтеза мелатонина и др. [609]. Эти биологические эффекты низкого уровня ЭМИ могут изменять адаптационные возможности организма. Поэтому изучение закономерностей адаптационных реакций на разных уровнях организации биологических систем организма при воздействии низкого (нетемпературного) уровня неионизирующих ЭМП является важной и актуальной задачей как с точки зрения понимания механизмов биологического действия, так и с точки зрения оценки опасности этого фактора для здоровья человека.
Цель работы:
Выявление закономерностей адаптационных реакций биологических систем на субклеточном, клеточном, системном и организменном уровнях при воздействии неионизирующих электромагнитных полей.
Задачи исследования:
Определить адаптационные реакции на субклеточном уровне при воздействии электромагнитных факторов (ЭМП РЧ, несущая частота 925 МГц, частотная модуляция 217 Гц, ППМ 0,5 - 5 мВт/см2, УПМ 0,29 - 8,1 Вт/кг; магнитного поля с напряженностью 0,7 А/м; электрического поля с напряженностью 300 В/м; импульсного магнитного поля с индукцией 3,7 мкТл в импульсе; факторов, связанных с сильноточными взрывами проводников в конденсированных средах, с индуктивностью магнитного поля в импульсе 0,28 мТл).
Определить адаптационные реакции на клеточном уровне при воздействии исследуемых факторов.
Оценить состояние кроветворной системы при воздействии на мышей неионизирующих ЭМП.
Оценить состояние иммунной системы при воздействии исследуемых факторов на мышей.
Оценить состояние центральной нервной системы при воздействии неионизирующих электромагнитных факторов на крыс.
Оценить состояние репродуктивной системы при длительном воздействии исследуемых факторов на мышей.
Определить адаптационные реакции на организменном уровне при воздействии неионизирующих ЭМП на животных.
Научная новизна
На основе проведенных экспериментальных исследований впервые определена феноменология адаптационных реакций субклеточного, клеточного и системного уровней при низкоинтенсивном воздействии неионизирующих электромагнитных полей: повышение эффективности репарации ДНК; повышение резистентности стволовых клеток к действию генотоксических факторов; ускорение клеточного цикла; повышение функциональной активности кроветврной, иммунной и нервной систем; повышение радиочувствительности на организменном уровне.
Впервые выявлено, что пространственная поляризационная структура электромагнитного излучения дециметрового диапазона приводит к модификации биологических эффектов ЭМП при воздействии на млекопитающих, и определены закономерности такой модификации: ЭМП РЧ с левой ППС либо не оказывает биологического действия (на уровне кроветворной, репродуктивной систем) либо приводит к стимулирующим эффектам (иммунная система, когнитивная функция ВНД); ЭМП РЧ с правой ППС обладает более выраженным генотоксическим действием, стимулирует адаптационные реакции на уровне кроветворной системы, приводит к снижению иммунологической реактивности, функциональных параметров половых клеток и ухудшению некоторых показателей когнитивной функции; ЭМП РЧ с линейной ППС в целом по выраженности и направленности
биологических эффектов занимает промежуточное значение между ЭМП РЧ с левой и правой ППС.
Впервые проведен сравнительный анализ биологических эффектов электромагнитного излучения дециметрового диапазона, магнитного поля, электрического поля, импульсного магнитного поля, факторов, связанных с сильноточными взрывами проводников в конденсированных средах. Направленность выявленных адаптационных реакций была одинаковой для разного типа электромагнитных воздействий. Это позволило предложить гипотезу универсальной реакции клеток на стресс-факторы различной природы низкого уровня воздействия и реализации этих процессов на более высоких уровнях организации биологических систем: взаимодействие ЭМП РЧ низкого уровня с биологическими мишенями в клетке приводит к повышению содержания эндогенных оксидантов, что вызывает повреждение биологически значимых молекул и запускает комплекс адаптационных реакций. Эти реакции могут лежать в основе эффекта свидетеля, нестабильности генома, гормезиса, а также приводить к повышению частоты новообразований.
Теоретическая значимость
В работе получены новые теоретические знания о закономерностях адаптационных реакций на разных уровнях организации биологических систем при воздействии низкого уровня неионизирующих электромагнитных полей, а также описаны закономерности реализации адаптационных механизмов при переходе с более низких на более высокие уровни организации биологических систем.
Полученные знания вносят вклад в развитие теоретических представлений физиологии адаптационных процессов при воздействии естественных и экстремальных факторов и, в частности, адаптации организма человека и животных к действию низкого уровня неионизирующих электромагнитных полей.
Впервые получены знания о модифицирующем влиянии поляризационной пространственной структуры ЭМП РЧ на биологические эффекты электромагнитного излучения дециметрового диапазона.
Результаты работы расширяют представления о механизмах биологического действия неионизирующих электромагнитных факторов низкого уровня воздействия.
Практическая значимость
Результаты исследования могут быть использованы для разработки методов модификации неблагоприятных эффектов ЭМИ со стороны критических систем. На основе выявленных закономерностей биологического действия электромагнитного излучения дециметрового диапазона с различной пространственной поляризационной структурой предложен способ снижения опасности искусственных электромагнитных излучений для биологических объектов, получен патент на такое техническое решение (патент № 2003120767/14).
Выявленные закономерности реакции биологических систем разного уровня организации при воздействии исследуемых электромагнитных факторов могут быть использованы для разработки новых технологий управления биологическими системами. Стимулирующее или угнетающее действие ЭМП РЧ может быть использовано для целей управления внутриклеточными процессами и кинетикой клеточных популяций различных биологических систем в биотехнологических производствах, медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы для определения и обоснования допустимых уровней воздействия неионизирующих электромагнитных воздействий на человека.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Электромагнитные факторы (ЭМП РЧ, несущая частота 925 МГц,
частотная модуляция 217 Гц, ППМ 1,2-5 мВт/см2, УПМ 0,29 - 8,1 Вт/кг; магнитное поле с напряженностью 0,7 А/м; электрическое поле с напряженностью 300 В/м; импульсное магнитное поле с индукцией 3,7 мкТл в импульсе; факторы, связанные с сильноточными взрывами проводников в конденсированных средах с индуктивностью магнитного поля в импульсе 0,28 мТл) обладают слабым генотоксическим действием.
Исследуемые факторы при воздействии на млекопитающих индуцируют в клетках адаптационные реакции, направленные на повышение эффективности репарации ДИК, уменьшение длительности клеточного цикла, повышение радиорезистентности стволовых кроветворных клеток.
На системном уровне (кроветворная и иммунная системы) адаптационные реакции молекулярно-клеточного уровня проявляются в увеличении количества ядерных клеток, доли делящихся клеток, митотического индекса, изменении соотношения клеток разной степени зрелости в костном мозге и в увеличении количества лейкоцитов в периферической крови, изменении иммунологической реактивности у животных.
На организменном уровне, выявленные адаптационные реакции молекулярно-клеточного и системного уровней, реализуются в повышении радиочувствительности животных.
Пространственная поляризация электромагнитных полей радиочастотного диапазона модифицирует биологические эффекты ЭМП РЧ на молекулярно-клеточном, системном и организменном уровнях.
Апробация материалов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодной конференции Европейского общества по радиационной биологии (Монпелье, Франция, 1996), Всероссийской конференции «Реабилитация и санаторно-курортное лечение населения, пострадавшего от техногенных катастроф (ядерных, экологических) в условиях южного Урала» (Челябинск, 1999), Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие:
возможности биологической индикации» (Челябинск, 2000), Международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2001), Всероссийской научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2001, 2004), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии» (Ижевск, 2001), IV Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2004), Международной конференции «Condensed Matter Nuclear Science» (Марсель, Франция, 2004), 4-м Международном семинаре ВОЗ «Биологические эффекты электромагнитных полей» (Китай, 2005), I Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2006).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы, содержащего 746 источников. Диссертация изложена на 345 страницах машинописного текста и включает 53 таблицы и 29 рисунков.
Источники воздействия электромагнитных полей на человека
Низкочастотные радиоизлучения наиболее широко представлены в магнитосферно-ионосферных процессах. Однако их источники имеют более широкое распространение - излучения регистрируются практически во всех средах. Хорошо известен еще со времен первых опытов по передаче электромагнитных сигналов на расстояние основной приземный источник ОНЧ-радиошумов - электромагнитное излучение грозовых разрядов [154, 124, 9]. В последние годы получен ряд указаний также на возможность подземных источников ОНЧ-излучений, обусловленных сейсмическими процессами [30].
Среди антропогеных источников неионизирующих ЭМП РЧ выделяют радиостанции ДВ, СВ, KB, УКВ диапазонов, телевизионные радиостанции ДВ (частоты 30 - 300 кГц), системы спутниковой связи, радары, персональные комптьютеры, системы мобильной связи, основными элементами которой являются базовые станции и подвижные станции (мобильные радиотелефоны) [31].
С точки зрения воздействия на население, можно привести следующую характеристику базовых станций [42, 33]: 1. Максимальное приближение источника ЭМП РЧ к месту проживания человека в целях оптимизации прямого назначения источника излучения - обеспечение устойчивой передвижной (мобильной) связи с населением. 2. Измеренные уровни ЭМП РЧ на различных расстояниях от БС значительно ниже существующих в настоящее время как отечественных, так и зарубежных нормативов. 3. Постоянное электромагнитное облучение населения (включая детей и подростков, развивающихся эмбрионов в утробе матери, больных и гиперчувствительных пожилых людей) и всех элементов экосистем. 4. Постоянное электромагнитное воздействие на население и экосистемы является дополнительным неблагоприятным фактор среды к имеющимся физическим, химическим и социальным.
Подвижные станции - мобильные радиотелефоны (МРТ) представляет собой малогабаритный приемопередатчик. В зависимости от стандарта телефона, передача ведется в диапазоне частот 453 - 1785 МГц. Максимальная мощность излучения МРТ находится в границах 0,125-1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05 - 0,2 Вт. Все существующие системы мобильной связи используют ЭМП РЧ с несущей частотой 300 МГц - 3 ГГц.
Облучение ЭМП РЧ с частотами от 100 кГц до 10 ГГц приводит к поглощению части энергии ЭМП РЧ телом человека. В данном объеме тела доля поглощенной энергии пропорциональна квадрату напряженности электромагнитного поля. Этот параметр определен как специфическая поглощенная частота (SAR) и выражается в Вт/кг.
Взаимодействие электромагнитных полей и излучений с биологическими системами характеризуется в литературе терминами «термическое» и «нетермическое» взаимодействие. Взаимодействие какого-либо агента (например, ЭМП РЧ) с веществом (биологические системы или неживая материя) может быть охарактеризовано как термическое, если поглощенная веществом энергия трансформируется в тепло (повышение средней скорости молекул или снижение упорядоченности движения молекул).
Вещество также может поглощать энергию электромагнитного излучения в форме квантов, где каждый квант несет энергию, пропорциональную частоте электромагнитных колебаний. Взаимодействие с квантом, обладающим большой энергией, приводит к разрыву связей внутри или между молекулами и возбуждению молекул или атомов, в связи с переходом возбужденного электрона на более высокий энергетический уровень (включая ионизацию). Энергия активации для такого вида взаимодействия лежит в пределах от 0,08 эВ (для разрыва водородных связей) до 10 эВ (ионизация). Соответствующие этим энергиям частоты ЭМП РЧ лежат от 19 х 103 ГГц до 2,4 х 106 ГГц.
Молекулярные орбитали различаются примерно на 1эВ. Если молекуле передать энергию 1 эВ, то поглощение энергии может приводить к колебаниям формы или вращения молекулы как целого вокруг ее центра тяжести. Так, колебания формы регистрируются при поглощении энергии молекулой приблизительно 0,1 эВ, а вращательные состояния при поглощении энергии около 10 эВ [70].
Источники электромагнитного воздействия
В экспериментах использовали крыс линии Вистар неинбредного разведения, мышей линии СВА, белых беспородных мышей питомника ФГУН УНПЦРМ; мышей линии С57В1/6 из питомника «Столбовая». Всего 2400 животных. В экспериментах использовали лимфоциты периферической крови 10 доноров (5 мужчин и 5 женщин) в возрасте 22-36 лет, здоровых, без вредных привычек, а также не использовавших антибиотиков и гормональных средств в течение 14 дней до забора крови.
ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
В качестве источников электромагнитного воздействия в настоящих исследованиях использовали: 1. Лабораторную исследовательскую СВЧ-установку 1; 2. Лабораторную исследовательскую СВЧ-установку 2; 3. Генератор импульсного магнитного поля ГШ-4; 4. Экспериментальную установку РЭКОМ; 5. Модуль для индукции электрического поля; 6. Модуль для индукции магнитного поля; 7. Исследовательскую у-установку радиобиологическую ИГУР-1. Лабораторная исследовательская СВЧ-установка 1
Лабораторная исследовательская СВЧ- установка 1 предназначена для изучения влияния модулированного ЭМП РЧ дециметрового диапазона на биологические системы. Основные параметры ЭМП РЧ сигнала на выходе генератора. 1. Несущая частота ЭМП РЧ - 925 ± 3 МГц (частота измерялась волномером 42-8) 2. Длительность импульса СВЧ - ти = 570 ± 10 мкс 3. Длительность фронта -Тф = 0,2мкс 4. Длительность спада - тсп = 0,2 мкс 5. Спад вершины импульса - 0,3 Umax 6. Частота повторения импульсов - 217 ± 0,5 Гц 7. Форма сигнала на выходе генератора представлена на рис. 2. Мощность СВЧ на выходе направленного ответвителя (на входе 4610мкс антенны регулировалась изменением положения движка делителя мощности. Пиковое значение импульсной мощности измерялось прибором МЗ-ЗА, а среднее значение прибором МЗ-56 с погрешностью измерения ± 7 %. В лабораторной установке делитель мощности и направленный ответвитель соеденины кабелем длиной 3 м. U 1,0 Рис. 2. Форма сигнала на выходе генератора
В установке предусмотрен режим работы генератора при максимальной мощности. Для чего мощность подается с выхода циркулятора. При этом импульсная мощность (МЗ-ЗА) составляет: при U = 25 В - 29 Вт; при U = 27 В - 40 Вт.
При работе установки на одну из антенн (режим линейной поляризации) уменьшали мощность на выходе делителя мощности на величину потерь в направленном ответвителе, которые по результатам измерений составили 8 %. Излучатель СВЧ энергии
В качестве излучателя СВЧ энергии использовали антенну турникетного типа, позволяющую легко менять направление вращения поляризации.
Турникетная антенна эллиптической поляризации состояла из двух ортогональных полуволновых вибраторов, запитанных со сдвигом фаз ± я/2. В качестве фазосдвигающего устройства использовали 3 дБ-ный направленный ответвитель, обеспечивающий фазовый сдвиг между двумя выходами я/2 в широком диапазоне частот. Сдвиг фазы в длинном плече направленного ответвителя относительно короткого составляет я/2.
Смена направления вращения поляризации осуществляется переключением полуволновых вибраторов с одного выхода направленного ответвителя на другой.
В режиме линейной поляризации вся мощность подается непосредственно на один из излучателей. При этом не задействованный излучатель остается подключенным к направленному ответвителю, что позволяет контролировать наличие мощности в работающем излучателе по сигналу на выходе детекторной секции. Следует отметить, что детекторная секция включена в канал отраженного сигнала направленного ответвителя, что позволяет контролировать качество согласования антенны с обрабатываемым объектом по уровню отраженного сигнала.
Основные характеристики излучателя: КСВ полуволновых вибраторов не превышает 1,5 в диапазоне частот 885-985 МГц; КСВ излучателя в диапазоне частот 800 - 1000 МГц не превышает величины 1,35. Минимум КСВ = 1,1 наблюдается на частотах 90 и 925 МГц.
Коэффициент эллиптичности поляризационной характеристики излучателя составляет 0,89. Методы определения характера поляризации излучателя
Использовали два метода определения пространственной структуры электромагнитной волны на выходе излучателя:
Метод, основанный на использовании вращающейся антенны линейной поляризации и снятии зависимостей фазы принимаемого сигнала от угла поворота антенны.
Оценка эффективности репарации ДНК при воздействии исследуемых факторов in vivo
Для оценки генетического гомеостаза с использованием метода микроядер при воздействии ЭМВ было проведено несколько серий экспериментов. В первом эксперименте оценивали частоту микроядер в эритроцитах костного мозга через сутки после однократного воздействия исследуемых факторов. Животных подвергали воздействию ЭМП РЧ, модулирующее излучение мобильных телефонов в дальней зоне с ППМ 1,2 мВт/см . Такой уровень воздействия соответствовал предельно допустимой энергетической экспозиции (200 мкВтхч/см), принятой Сан. Правилами и нормами ЭМП РЧ (Россия) [152]. Как было показано в теоретических и экспериментальных работах с искусственными хиральными средами, эллиптически поляризованное ЭМП РЧ радиочастотного диапазона может специфическим образом взаимодействовать с хиральными средами [71]. В частности, было показано, что хиральные среды могут проявлять резонансные свойства, изменять распространение, дифракцию и рассеяние эллиптически поляризованного ЭМП РЧ радиочастотного диапазона, несмотря на то, что размеры элементов, составляющих хиральные среды несопоставимо малы по сравнению с длиной волны [186, 478, 71]. В наших экспериментах тестировалась гипотеза о том, что пространственная поляризация ЭМП РЧ (изменения его пространственной поляризационной структуры) может изменять эффект взаимодействия ЭМП РЧ с биологическими системами, характеризующимися хиральной диссиметрией. Для этого, кроме исследования эффектов ЭМП РЧ с линейной ППС, которая соответствует излучению обычных средств мобильной связи, использовали ЭМП РЧ с левой и правой пространственной поляризационной структурой.
Для оценки биологической роли электрической и магнитной составляющей ЭМП РЧ были использованы две установки - модуль для индукции магнитного поля и модуль для индукции электрического поля. С помощью этих модулей моделировали ЭМВ, соответствующее по спектру и энергетическому уровню ЭМП РЧ с ППМ 1,2 мВт/см2. Эффекты указанных экспериментальных воздействий сопоставляли с эффектами импульсного магнитного поля и острого внешнего у-облучения в дозе 15 сГр.
В результате проведенных исследований было выявлено, что частота микроядер в полихроматофильных эритроцитах (ПХЭ) костного мозга у мышей СВА в группе ложного облучения составила 6,6 ± 0,27 %о, в нормальных хроматофильных эритроцитах (НХЭ) - 2,4 ± 0,3 %о и во всех эритроцитах костного мозга - 4,37 ± 0,12 %о (табл. 4). В этом эксперименте исследуемые электромагнитные факторы привели к повышению частоты микроядер в ПХЭ. Наиболее выраженным увеличение частоты показателя при воздействии неионизирующих электромагнитных воздействий было в группе, где животные подвергались воздействию магнитного поля со спектром и энергетическим уровнем, соответствующим воздействию ЭМП РЧ с линейной ППС. В этой группе частота микроядер в ПХЭ была на 60 % больше, чем в контрольной группе. Кроме этого статистически значимым было повышение частоты микроядер в ПХЭ в группе, где животные подвергались воздействию импульсного магнитного поля (повышение показателя на 30 %), и в группе ЭМП РЧ с правой ППС (повышение показателя на 25 %). В других экспериментальных группах, где животные подвергались воздействию неионизирующих электромагнитных факторов, изменения частоты микроядер в ПХЭ не достигали статистической значимости. Следует отметить, что наименьшие изменения регистрировались в группе, где животные подвергались воздействию ЭМП РЧ с левой ППС. Г-облучение животных приводило к максимальному в этом эксперименте повышению частоты микроядер в ПХЭ - 17,4 ± 0,98 %о. Это было в 2,6 раза больше, чем в группе контроля.
Схема эксперимента по оценке частоты микроядер в эритроцитах костного мозга с точки зрения кинетики клеточных популяций в костном мозге предполагает, что повреждения ДНК в нормоцитах костного мозга после деления этих клеток и выталкивания ядер из дочерних клеток, через сутки окажутся в полихроматофильных эритроцитах. С этой точки зрения незначительное повышение частоты микроядер может быть зарегистрировано в НХЭ через 24 ч после генотоксического воздействия. На самом деле, в наших экспериментах частота микроядер в НХЭ через 24 ч после у-облучения животных в дозе 15 сГр превышала значение показателя в контроле только на 50%, тогда как в ПХЭ частота микроядер была больше уровня контроля в 2,6 раза (табл. 4). При воздействии неионизирующих электромагнитных факторов также было зарегистрировано повышение частоты микроядер в НХЭ на 40 - 60%, которое было достоверным в группах, где животных подвергали воздействию ЭМП РЧ с линейной и правой ППС, электрическому и магнитному полю, по спектру и энергетическому уровню, соответствующих ЭМП РЧ.
Влияние электромагнитных полей на апоптоз лимфоцитов периферической крови человека при воздействии in vitro
При оценке влияния ЭМВ было выявлено повышение экспрессии генов Ьах и bcl-2, которые соответственно обладают проапоптозным и антиапоптозным действием [609]. В настоящей работе исследовали реализацию этих эффектов на клеточном уровне с использованием культуры лимфоцитов периферической крови человека. Для этого лимфоциты периферической крови 10 доноров (5 мужчин и 5 женщин) выделяли на градиенте фикол-урографин, после чего в течение 3-х суток культивировали в среде RPMI 1640. Культуру лимфоцитов подвергали воздействию ЭМП РЧ сразу после начала культивирования дважды - через 24 и 48 ч. Анализ проводили через 72 ч культивирования. Определяли частоту лимфоцитов на стадии апоптоза - с признаками деградации ДНК (фрагментоз, пикноз, апоптозные тельца).
В этом эксперименте было выявлено, что частота лимфоцитов на стадии апоптоза в группе ложного облучения составила 3,63 ± 1,6 %о (табл. 11). Воздействие ЭМП РЧ не приводило к достоверному изменению анализируемого показателя, однако следует отметить наличие недостоверного тренда в сторону снижения частоты лимфоцитов на стадии апоптоза с увеличением уровня воздействия (табл. 11).
Таким образом, в наших экспериментах по оценке воздействия ЭМП РЧ в указанном режиме in vitro на программируемую гибель лимфоцитов периферической крови человека не выявлено повышения частоты апоптоза. Одновременно с этим имеющиеся результаты не позволяют исключить антиапоптозное действие ЭМП РЧ.
Несмотря на важность процесса апоптоза в клеточном гомеостазе, имеется небольшое количество работ, посвященных изучению влияния СНЧ ЭМП РЧ на программируемую клеточную гибель и опубликованы только единичные работы по оценке влияния ЭМП РЧ на эти процессы.
Hook с соавторами (2004) [391] при оценке влияния ЭМП РЧ Американских стандартов с SAR от 0,0024 до 3,2 Вт/кг не выявили достоверного влияния на частоту программируемой клеточной гибели человеческих лимфобластоидных клеток (Molt 4). Markkanen с соавторами (2004) [507] показали, что ЭМП РЧ с частотой 900 МГц без модуляции или GSM-модулированное ЭМП РЧ с SAR 0,6 Вт/кг не индуцирует апоптоз в культуре дрожжей апоптозной линии (cdc48). Однако воздействие ЭМП РЧ приводило к повышению чувствительности дрожжевых клеток к последующему ультрафиолетовому облучению.
В работе по проекту «REFLEX» было выявлено, что ЭМП СНЧ ингибирует апоптоз в клетках нейробластомы, в которых было зарегистрировано повышение частоты пролиферации после воздействия ЭМП СНЧ в течение 63 часов с уровнем 50 или 100 мкТл. В других клеточных системах такой эффект не был выявлен. Проведенные исследования не выявили достоверного влияния ЭМП РЧ на апоптоз при воздействии на культуру клеток головного мозга, моноциты человека, лимфоциты и тимоциты человека, эндотелиальные клетки человека и HL-60 клетки [609].
Таким образом, результаты, полученные в наших исследованиях, хорошо согласуются с литературными данными. Адаптационные реакции могут быть связаны с изменением пролиферации и дифференцировки клеток. В случае истощения адаптационных возможностей такие изменения могут реализоваться в развитии ряда патологических процессов: канцерогенеза (за счет возможного влияния на стадии промоции или прогрессии), тератогенеза (за счет нарушения созревания и дифференцировки клеток во время эмбриогенеза), иммунных нарушений (вследствие изменения индуцированной антигеном пролиферации иммуннокомпетентных клеток) и др.
В наших экспериментах оценивали спонтанную и индуцированную фитогемаглютинином бласттрансформацию лимфоцитов периферической крови человека при воздействии ЭМП РЧ in vitro. При оценке влияния ЭМП РЧ на спонтанную бластрансформацию лимфоцитов было выявлено, что в группе ложного облучения частота бластрансформированных лимфоцитов составила 5,9 ± 0,9 %о. Воздействие ЭМП РЧ с уровнями УПМ от 0,29 до 8,1 Вт/кг не приводило к достоверному изменению анализируемого показателя (табл. 12).
