Введение к работе
Актуальность проблемы. С развитием высокоиндустриального общества резко возрастает опасное вмешательство человека в природу, которое становится более многообразным и грозит стать глобальной опасностью для человечества. Одной из таких опасностей являются электромагнитные излучения (ЭМИ). Количество их источников, параметры, варианты воздействия на живые объекты практически не поддаются учету и классификации. Нельзя пренебрегать опасностью электромагнитных излучений даже дома и в офисе (Готовский Ю.В., Перов Ю.Ф., 1998). Проблема стала настолько острой, что в соответствии с решением Российской научной комиссии от 28 января 1997 г образован Национальный комитет по защите от неионизирующих излучений. Основной целью комитета является разработка концепций по обеспечению комплексного решения проблемы защиты от неионизирующих излучений человека и окружающей среды, рекомендаций по уменьшению экономического и социального ущерба от воздействия неионизирующих видов излучений и охране здоровья населения, изучение механизма действия электромагнитных излучений на организм, установление зависимости «доза – эффект» и разработка средств профилактики и защиты от различных видов электромагнитных излучений.
По данным Ю.Г.Григорьева с соавт. (1999), электромагнитные поля (ЭМП) действуют постоянно, практически круглосуточно облучая население. Идет стремительный постоянный рост электромагнитного загрязнения среды с реальным отрицательным прогнозом, а средства измерения и возможности мониторинга на всей территории России практически отсутствуют. Более того, не изучена патология, включая отдаленные последствия, не разработаны средства профилактики и защиты. Остаются не до конца изученными механизмы действия неионизирующих излучений на живые организмы. Недооценка опасности электромагнитных облучений приводит к отсутствию принятия государственных мер по изучению патологии, защите, профилактике и контролю загрязнения экосистемы. К этому добавим, что остаются неизученными и структурные основы влияния электромагнитных излучений на организм. Совершенно не учитывается тот факт, что в подавляющем большинстве случаев имеет место неравномерное электромагнитное воздействие и наиболее вероятны субтотальные и парциальные разновидности облучения, причем преимущественно головы, что обусловлено конструктивными особенностями системы «человек – техника». О вероятности восприятия мозгом электромагнитных колебаний различных характеристик свидетельствует возникновение у людей разнообразных ощущений от вспышек и мельканий света до появления галлюцинаций и звуковых ощущений при воздействии на область головы (Williams D., et al., 1956; Jasky Т., 1960; Valentinuzzi М., 1962; Чиженкова Р.А. с соавт., 2006). Медико-биологические аспекты реакции организма на воздействие электромагнитных излучений обобщены в справочниках по электромагнитной безопасности (Суббота А.Г., Чухловин А.Г., 1968; Шандала М.Г. с соавт., 1998), а также в обстоятельных монографиях В.В. Антипова с соавт. (1989), Б.И. Давыдова с соавт. (1997), Ю.Г.Григорьева (1999), И.Б.Ушакова с соавт. (2007). В тоже время, морфофункциональные аспекты поражения головного мозга при различных вариантах электромагнитного воздействия изучены недостаточно, а вклад отдельных участков тела в патологические изменения органов и систем, в частности, головного мозга, практически не рассматривается. В связи с этим представляется актуальным изучение морфофункциональных эффектов неравномерных электромагнитных излучений в коре головного мозга, обеспечивающей высшую интегративную функцию и дееспособность человека.
Цель исследования: Определить комплекс структурно-функциональных изменений в сенсомоторной зоне коры головного мозга крыс при различных вариантах и дозо-временных параметрах энергетических экспозиций неравномерного электромагнитного облучения.
Задачи исследования:
-
Определить анатомические ориентиры, соответствующие сенсомоторной коре лиссэнцефального мозга крыс.
-
Определить структурно-функциональное состояние нейроцитов крыс, находящихся в условиях вивария, а также подвергнутых «мнимому» облучению.
-
Выявить изменения в сенсомоторной коре в зависимости от локализации облучаемой области тела.
-
Выявить изменения в сенсомоторной коре в зависимости от интенсивности излучения при одинаковых энергетических экспозициях.
-
Выявить изменения в сенсомоторной коре при различных энергетических экспозициях воздействия электромагнитного излучения.
-
Выявить изменения в сенсомоторной коре в зависимости от времени после электромагнитного облучения.
Научная новизна работы: Анатомические исследования позволили установить соответствие сенсомоторной зоны коры топографии восходящей ветви средней мозговой артерии на верхнелатеральной поверхности полушарий большого мозга.
Структурно-функциональное состояние нейроцитов сенсомоторной коры интактных крыс отличается полиморфизмом и не меняется при «мнимом» облучении.
Нейрогистологические исследования показали, что структурные элементы сенсомоторной коры реагируют на воздействие электромагнитного излучения реактивными (пограничными), деструктивными и компенсаторно-приспособительными изменениями, выраженность которых зависит от интенсивности микроволнового воздействия и облучаемой области тела. Более ранние и выраженные изменения отмечены в III – IV слоях коры по сравнению с V слоем. Одним из критериев функционального состояния нейронов при электромагнитном облучении, поддающимся математическому анализу, является объем ядер нейроцитов. Показано, что при облучении головы они набухают и с увеличением времени воздействия становятся однородными по объему. Если в поле облучения попадает живот, то ядра сморщиваются, пропорционально времени воздействия. При высоких энергетических экспозициях (более 600 (мВт/см2)мин) ядра утрачивают способность реагировать на воздействие изменением своего объема.
Гистохимические исследования показали, что изученные ферментативные системы нервных клеток не играют существенной роли в реакции на электромагнитное излучение.
Электронно-микроскопические исследования показали, что наибольшей чувствительностью к изучаемому фактору обладают структуры нервных клеток, имеющие отношение к синтезу белка (ядра, ядрышки и цитоплазматическая сеть). Синапсы не играют заметной роли в реакции на электромагнитное излучение.
Выявленные изменения при одинаковой энергетической экспозиции равной 600 (мВт/см2)мин, являются обратимыми. При больших энергетических экспозициях наблюдается распад мембранных структур нейроцитов, денатурация белка, расстройство микроциркуляции и отек мозга, которые нарастают с увеличением облучаемой массы тела и при общем облучении приводят к гибели животных.
Научная и практическая значимость работы: В результате исследования получены новые данные о топографии сенсомоторной коры лиссэнцефального мозга крыс, соответствующей восходящей ветви средней мозговой артерии на верхнелатеральной поверхности полушарий большого мозга.
Показано разнообразие структурно-функционального состояния нейроцитов контрольных групп крыс, находящихся как в условиях вивария, так и подвергнутых «мнимому» облучению.
Получены новые данные, раскрывающие закономерности морфофункциональной перестройки сенсомоторной коры в зависимости от параметров общего и парциального микроволнового облучения и времени после воздействия. Это представляет интерес для авиационной и космической медицины, профпатологии, гигиены и безопасности жизнедеятельности, а также может служить основой для нормирования и прогнозирования воздействия электромагнитных излучений на человека.
Полученные морфологические характеристики используются при чтении лекций по нормальной и патологической анатомии, посвященных реактивности и пластичности нервной системы при действии антропогенных факторов в Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко.
Данные, полученные в работе, использованы при составлении отчетов о НИР и реализованы при участии автора в методических рекомендациях:
-
«Исследование гигиенической ситуации электромагнитной обстановки труда военных авиационных специалистов на современных и перспективных образцах военной авиационной техники» по теме «Исследование существующих полей электромагнитной природы, обобщение методов и средств контроля за электромагнитной обстановкой и изучение медико-биологических аспектов ЭМ-факторов (промежуточный) / ГОС НИИИ Военной медицины МО РФ, инв.№ 7415. – М., 2008. – 90 с.
-
«Исследование гигиенической ситуации электромагнитной обстановки труда военных авиационных специалистов на современных и перспективных образцах военной авиационной техники» по теме «Исследование методов и способов защиты личного состава частей ВВС от неблагоприятного воздействия физических полей электромагнитной природы» (итоговый) / ГОС НИИИ Военной медицины МО РФ. – М., 2009. – 140 с.
-
Методические рекомендации по электромагнитной безопасности личного состава ВВС. – М., 2009. – 40 с.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Анатомическим ориентиром сенсомоторной коры крыс (граница полей FPa и РАs) является топография восходящей ветви средней мозговой артерии на верхнелатеральной поверхности полушарий большого мозга крыс.
-
Структурно-функциональное состояние нейроцитов сенсомоторной коры интактных крыс отличается полиморфизмом и не меняется при «мнимом» облучении.
-
Электромагнитные излучения с одинаковой энергетической экспозицией вызывают в структурах сенсомоторной коры типовые, обратимые неспецифические нейроморфологические реакции, зависящие от интенсивности электромагнитного излучения и площади облучаемой поверхности.
-
Наибольшей чувствительностью к электромагнитному воздействию обладает белоксинтезирующая система нейроцитов, а более устойчивыми являются ферментативные и интегративные системы.
-
Высокие энергетические экспозиции вызывают распад мембранных структур, белка, расстройство микроциркуляции и отек мозга, нарастающие с увеличением массы облучаемой поверхности и интенсивностью воздействия.
Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации доложены и обсуждены на: IV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и студентов по медицине, Тула, 2005 г; Всероссийской научной конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга», Москва, 2005 г; Всероссийской научной конференции с международным участием «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга – 2006», Москва, 2006 г.; на VII Конгрессе международной ассоциации морфологов, Орел, 2006; Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные вопросы функциональной межполушарной асимметрии и нейропластичности – 2008», Москва, 2008; Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации», Волгоград, 2008; Всероссийской научной конференции «Боевой стресс», Москва, 2008; IV Международной научно-практической конференции, Тула, 2008.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 10 – в центральной печати, в том числе в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ – 3.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав – обзора литературы, материалов и методик исследования, результатов собственных исследований, заключения и выводов. Материал изложен на 189 страницах машинописи. Работа иллюстрирована 8 таблицами и 47 рисунками. Список литературы насчитывает 309 источников, 254 из которых – отечественные и 55 – зарубежные.
