CC BY
36
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2018
Лукьянова С.Н., Степанов В.С., Гарибов Р.Э., Шандала Н.К.
ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ НА СОДЕРЖАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ-МЕТАЛЛОВ В МОЗГЕ И КРОВИ КРЫС
Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России,
123182, Москва
Цель. Изучение влияния ЭМП нетепловой интенсивности с различными значениями несущих частот, ППЭ и экспозициями на содержание и перераспределение элементов-металлов в мозге и крови крыс.
Материал и методы. В экспериментах на 100 крысах, в 15 сериях изучали содержание комплекса элементов-металлов (Zn, Cu, Fe, Ca, Mg, Na, K) в их мозге и крови в результате действия ЭМП в непрерывном режиме с различными параметрами и экспозициями. Источником ЭМП служил отечественный промышленный генератор Г4-121. Количественное содержание элементов металлов определяли методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектроскопии, используя установки ATOMSPEK-H-1580 (Англия), «КВАНТ-2А» (Россия) и «PERKON» (США). Опыты с ЭМП сопровождались контролем и соответствующей статистической обработкой данных.
Результаты. В условиях нетепловых значений ППЭ и короткой однократной экспозиции практически не наблюдалось зависимости от выбранных значений параметров ЭМП и экспозиций. В большинстве случаев изменения в содержании элементов-металлов в мозге (как и в крови) носили одинаковый характер. Для мозга наиболее часто встречаемые статистически значимые изменения сводились к снижению содержания кальция, железа и к возрастанию уровня цинка. Для крови было характерно возрастание уровней: железа, меди и марганца. Количественная характеристика изменений достигала 40-50% (относительно контрольных значений), что (хотя и приближалось), но не выходило за пределы нормы.
Заключение. Полученные статистически значимые и неоднократно воспроизводимые изменения в содержании элементов-металлов в мозге и крови крыс свидетельствуют об информативности данного показателя для оценки слабых кратковременных воздействий ЭМП, которые по другим показателям не эффективны.
Ключевые слова: эксперимент; элементы-металлы; содержание; перераспределение;
мозг; кровь; электромагнитное поле; реакция; зависимость от параметров.
Для цитирования: Лукьянова С.Н., Степанов В.С., Гарибов Р.Э., Шандала Н.К. Влияние низкоинтенсивного электромагнитного поля различных параметров на содержание элементов-металлов в мозге и крови крыс. Медицина экстремальных ситуаций. 2018; 20(4): 576-586.
Для корреспонденции: Лукьянова Светлана Николаевна, доктор биол. наук, профессор, главный научный сотрудник, ФНБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России, 123182, Москва. Е-mail: lukyanovasn@yandex.ru
Lukyanova S.N., Stepanov V.S., Garibov R.E., Shandala N.K.
THE IMPACT OF THE LOW-INTENSITY ELECTROMAGNETIC FIELD OF VARIOUS PARAMETERS ON THE CONTENT OF ELEMENTS - METALS IN THE BRAIN AND BLOOD IN RATS
A.I. Bumazyan Federal Medical Biophysical Centre, Moscow, 123182, Russian Federation
Aim of the study. The study of the impact of the electromagnetic field (EMF) of non-thermal intensity with various values of carrier frequencies, Energy flux density (EDF) and expositions on the content and redistribution of elements-metals in the brain and blood of rats.
Material and methods. In experiments on 100 rats, in 15 series, the content of the complex of elements-metals (Zn, Cu, Fe, Ca, Mg, Na, K) in the brain and blood was investigated as a result of the action of EMFs in a continuous mode with various parameters and exposures. A domestic industrial generator
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
G4-121served as the source of EMF. The quantitative content of elements-metals was determined by atomic emission and atomic absorption spectroscopy using the installations ATOMSPEK-H-1580 (England), KVANT-2A (Russia) and PERKON (USA). Experiments with EMF were accompanied by control and appropriate statistical data processing.
Results. In terms of non-thermal EDF values and short single exposure practically no dependence was observed on the selected values of the parameters of the EMF and exposures. In most cases, changes in the content of elements-metals as in the brain (as well in the blood) were of the same nature. For the brain, the most frequently encountered statistically significant changes appeared as a decrease in calcium, iron, and an increase in zinc levels. An increase in the levels of iron, copper, and manganese was characteristic of blood. The quantitative characteristic of changes reached 40-50% (relative to control values), which (although it was approaching), but did not go beyond the normal range. Conclusion. The obtained statistically significant and repeatedly reproducible changes in the content of elements-metals in the brain and blood of rats indicate this index to be informative for assessing the weak short-term effects of EMF, which are not effective according to other indices. Keywords: experiment; metal elements; content; redistribution; brain; blood; electromagnetic field; reaction; dependence on parameters.
For citation: Lukyanova S.N., Stepanov V.S., Garibov R.E., Shandala N.K. The impact of the low-intensity electromagnetic field of various parameters on the content of elements - metals in the brain and blood in rats. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations) 2018; 20(4): 576-586. (In Russ.).
For correspondence: SvetlanaN. Lukyanova, MD, Ph.D., DSci., chief researcher of the A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Centre, Moscow, 123182, Russian Federation. E-mail: lukyanovasn@ yandex.ru
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest Acknowledgments. The study had no sponsorship.
Received 04 June 2018 Accepted 25 November 2018
Введение
Большую роль в жизнедеятельности разнообразных живых организмов, в том числе и в организме человека, играют элементы-металлы (Э-М) [1—8]. Многие из них входят в состав важнейших биологически активных веществ (ферментов, гормонов и др.), принимая активное участие в регуляции процессов обмена веществ в различных системах организма. Изменения в содержании Э-М (в известной мере) могут служить показателями реакций организма на воздействия различных модальностей, свидетельствуя как о положительных, так и об отрицательных изменениях в физиологических процессах. Исследователи выделяют ряд факторов нарушения содержания жизненно важных металлов в организме, среди них и техногенные факторы, в том числе и электро-магнитного поля (ЭМП) [9-11]. Известно, что содержание и, особенно, соотношение Э-М являются чувствительным индикатором микроэлементного гомеостаза, и соответствующая эффективность возрастает с увеличением числа учитываемых в одной пробе элементов. Например, железо вхо-
дит в состав ряда окислительных ферментов, медь способствует включению железа в органические комплексы, а цинк является активатором ферментных систем. Процесс и признаки нарушения микроэлементного обмена - один из наиболее чувствительных и рано диагностируемых показателей «сбоя», в частности для механизмов иммунитета [6]. Наиболее перспективным представляется определение содержания и перераспределения в биообъектах следующих семи элементов-металлов: 2п, Си, Fe, Са, Mg, №, К. Выбор этих Э-М продиктован, главным образом, тем, что они являются составными частями (катализаторами и активаторами) ряда важнейших ферментных систем, имеют прямое отношение к процессам газообмена, кроветворения, обмену белков, углеводов, гормонов и витаминов, входят в состав или существенным образом влияют на метаболизм нуклеиновых кислот и т. п. [1]. Для большинства из указанных Э-М кровь и мозг являются одними из депонирующих тканей [2], что определило и наш выбор.
Влияние ЭМП на интегральные уровни и взаимное перераспределение целого комплек-
577
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
са Э-М в литературе, практически, не описано, можно привести только косвенные указания [11—14]. Более конкретный материал, описанный в литературе, касается только ионов кальция и натрия в клетках различных тканей (мозг, мышцы, кровь), свидетельствуя о зависимости эффекта от параметров ЭМП [1, 4, 5, 7, 8, 1518]. В ранее опубликованной нами работе [19] показано, что содержание семи вышеуказанных Э-М в крови животных является информативным показателем реакции организма на низкоинтенсивное кратковременное ЭМП. Достоверно значимые перестройки в балансе Э-М можно было наблюдать при воздействиях ЭМП конкретных параметров низкой интенсивности, которые не вызывали изменений в биоэлектрических показателях функционального состояния мозга, сердца, а также - в поведении животных. Полученные результаты свидетельствовали о чувствительности метода оценки содержания МЭ в ответ на кратковременные однократные воздействия ЭМП нетепловой интенсивности. Учитывая данные литературы о механизме и феноменологии влияния ЭМП на обмен белков, жиров и углеводов, сдвиги в содержании Э-М в организме животных могут быть напрямую связаны с конформационными изменениями макромолекул белков и других биологически активных веществ, в состав которых входят: железо, медь, цинк и т. д.
Настоящее исследование дополняет эти данные, предоставляя новые результаты о перераспределении семи основных элементов-металлов (железо, цинк, медь, натрий, калий, кальций, магний) при воздействии слабых ЭМП различных параметров и экспозиций.
Материал и методы
Эксперименты проведены на 100 белых беспородных взрослых крысах-самцах. В 15 сериях (по 5 крыс) их однократно облучали ЭМП СВЧ-диапазона нетепловой интенсивности в непрерывном режиме. Контрольные эксперименты включали 5 серий ( по 5 крыс) и отличались только ложным включением ЭМП. Источником линейного поляризованного ЭМП служил промышленный высокочастотный генератор сигналов ( Г4-121, СССР) с усилителем мощности и рупорной антенной, которые
позволяли изменять несущие частоты и ППЭ. Во время облучения животные находились в дальней зоне, т. е. в зоне сформированной плоской электромагнитной волной. Облучение проводили в специальной камере с внутренним покрытием радиопоглощающим материалом «Дон» с коэффициентом отражения 30 дБ. Интенсивность поля контролировали с помощью мили тесламетра ТП-2 (Россия) и широкополосного измерителя ЕМК-300» (ФРГ). Данная характеристика облучения ранее нами была неоднократно описана [18-20]. Изучая зависимость от параметров, варьировали какой-либо один из них относительно конкретного (стартового) ЭМП: 1.5 ГГц, непрерывный режим, ППЭ - 300 мкВт/см2, экспозиция -30 мин - биологические эффекты которого были ранее описаны в наших работах [18-20]. Настоящее исследование включает воздействия ЭМП в непрерывном режиме с различными: несущими частотами (1 ГГц,1.5 ГГц, 3 ГГц, 5 ГГц, 8 ГГц); экспозициями (5 мин, 30 мин,1 ч, 3 ч, 6 ч,); значениями ППЭ (30 мкВт/см2, 100 мкВт/см2, 300 мкВт/см2, 500 мкВт/см2, 1 мВт/см2). При этом остальные характеристики вышеуказанного стартового режима сохранялись. В сериях с истинным и ложным облучениями брали пробы ткани мозга и крови у каждой крысы. Непосредственно сразу после облучения ЭМП методом декапитации проводили забор крови (в объёме 1 см3). Для взятия проб ткани мозга использовали традиционную технику патологоанатомического вскрытия после декапитации [21]. Мозг извлекали из черепной коробки целиком по общепринятой патологоанатомической методике. Проводили макроскопическую оценку состояния головного мозга (степень кровенаполнения сосудов, кровоизлияния, наличие ликвора в черепной коробке). После этой процедуры здоровый орган взвешивали и целиком помещали в специальный химически чистый кварцевый бюкс. Далее образцы проб крови и мозга подвергали мокрой минерализации в аналитических автоклавах [22]. Метод мокрой минерализации основан на обработке проб кислотами и их парами в герметично замкнутом объёме автоклава при определенном режиме температуры и давления. Параллельно минерализации проб
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Таблица 1 Массовое содержание элементов - металлов в мозге и крови крыс в результате кратковременного облучения ЭМП нетепловой интенсивности
Металл Содержание Э-М, мг/г
в мозге в крови
контроль ЭМП контроль ЭМП
Zn (1,23 ± 0,05) • 10-2 (1,35 ± 0,05) • 10-2* (5,68 ± 0,19) • 103 (6,36 ± 0,77) • 103
Cu (2,13 ± 0,13) • 103 (2,08 ± 0,13) • 103 (8,92 ± 0,55) • 10-4 (10,08 ± 1,54) • 10-4
Fe (2,38 ± 0.06) • 10-2 (1,76 ± 0,17) • 10-2 ** 0,40 ± 0,03 0,59 ± 0,07*
Na 0,97 ± 0,04 0,87 ± 0,03* 2,42 ± 0,22 2,04 ± 0,23
K 2,3 ± 0,12 2,18 ± 0,08 1,98 ± 0,15 2,48 ± 0,33**
Ca (10,2 ± 0,54) • 10-2 (8,1 ± 0,32) • 10-2** (2,4 ± 0,12) • 10-2 (1,76 ± 0,27) • 10-2*
Mg (1,46 ± 0,05) • 101 (1,66 ± 0,09) • 101* (3,7 ± 0,25) • 10-2 (4,56 ± 0,49) • 10-2**
Примечание. *,**- различия значимы относительно контроля по ¿-критерию Стьюдента при р < 0,05 и р < 0,01, соответственно
проводили «холостой» опыт на чистоту реактивов. Подготовка в аналитических автоклавах завершалась получением растворов-концентратов в форме, оптимальной для последующего определения массового содержания металлов: цинка, меди, железа, кальция, магния, натрия и калия. Количественное содержание упомянутых выше металлов определяли методами атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектроскопии. Спектральные измерения проводили с помощью специализированного комплекса измерительной аппаратуры. Уровни натрия, калия, цинка, железа, кальция и магния в крови определяли методом пламенной атомно-абсорбционной спектроскопии на установках ATOMSPEK-H-1580 (Англия) и «КВАНТ-2А» (Россия). Количество меди измеряли методом электротермической атомно-абсорбционной спектроскопии на спектрометре «PERKON» (США). Точность спектральных измерений была с погрешностью 20%. Серии с облучением сопровождали контроли, которые были идентичны основному эксперименту, но с ложным включением ЭМП. Статистическую обработку данных проводили используя параметрические и непараметрические методы оценки -¿-критерий Стьюдента или %-критерий Ван-дер-Вардена.
Результаты и обсуждение
В табл. 1 приведены результаты содержания Э-М в мозге и крови крыс, полученные в экспериментах с «базовым» ЭМП: 1.5 ГГц, непрерывный режим, 300 мкВт/см2, экспозиция 30 мин. Как следует из таблицы, ЭМП вызывало статистически значимое изменение (относительно контроля) в содержании Э-М в тканях мозга и крови. В мозге возрастали уровни цинка и магния, тогда как железа, натрия и кальция - снижались. В крови содержание кальция снижалось, а железа, калия и магния возрастало. В дальнейших экспериментах, изменяя какую-то одну из характеристик ЭМП, нами был набран материал для исследования возможной зависимости. В полученных результатах не представляется возможным увидеть чёткую зависимость от параметров. Напротив, заслуживает внимания преимущественно одинаковый характер изменений в содержании того или иного Э-М в образцах мозга (как и крови) в условиях варьирования отдельных параметров ЭМП. Возможно, это связано с одинаковыми условиями облучения - однократно, кратковременно, не вызывает регистрируемого нагрева ткани. Тем не менее, важно, что статистически значимые отклонения от контроля в
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Железо
„о е,
К
с; о
СР II
о
§ к ® £
ш
<и
<и
со о Е О I
0 -10-20-30-40-50-60-
и _ и
Ч I
ППЭ, мкВт/см2 Н.Ч.
Экспозиции
Кальций
к
_ о
I 2
® ¡2 ® £
^ £
СО о Е О I
0 -5 10 15 20 25
и _ и
о -з
ППЭ, мкВт/см2 Н.Ч.
Экспозиции
50
Цинк
со о
«А _ «А _ «А
Ъ <о
Рис. 1. Основные изменения в содержании Э-М в мозге в различных сериях с ЭМП. Здесь и на рис. 2: приведены только статистически значимые изменения относительно контроля, принятого за нулевой уровень. Н.Ч. — несущие частоты.
содержании рассматриваемых Э-М в образцах мозга и крови воспроизводились неоднократно, в нескольких сериях. Направление и величина только статистически значимых отклонений от контроля в результате воздействий ЭМП для мозга и крови приведены на рисунках 1, 2 и 3. Обращает внимание перераспределение содержания кальция и железа в тканях мозга и крови. Какими бы не были параметры и условия воздействия, содержание кальция в мозге
снижается (11 серий), а в крови увеличивается (9 серий). Сходным образом ведёт себя и железо: содержание в мозге в большинстве серий снижается (6 серий), а в крови - повышается (10 серий). Снижение Fe в мозге было наиболее характерно при увеличении экспозиции до 1, 3, 6 ч (рис. 1). Количественная характеристика этих изменений достигала 40-50% (относительно контрольных значений), что (хотя и приближалось), но не выходило за пределы
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Натрий
0s О
m x --о .о к
m ^ ^
®SlE
¡E 0 О
Ф I а
CO О
40 20 0 -20 -40
op
■V ftx ft ftx№ ft° N ft ft
.1 ■ ■ ■
■ 1 II
ППЭ, мкВт/см2 .Ч. Экспозиции
Магний
:ul III -1 |||
0s О
m x --о .о к
tu ^ ^
®§lE S 0 0
Л) I ü со О
20
ftO^oO ftO^^^^^^^
\ s \ Э
' ft ft
ППЭ, мкВт/см2 Н.Ч.
Экспозиции
о^ о m X
-Û к m ^ ^
®§!е
S 0 О
Л) I ü со О
40 30 20 10 H 0
Калий
-1 I-Г"
II
Т-1-1-1-1-1-1-Г"
\ ^ъ
ППЭ, мкВт/см2
Н.Ч.
Экспозиции
Медь
о^ О
m х .о к
tu ^ ^
«SÉ
S 0 о
Л) I ü со CD
20 15 10 5 0
I
II
^ ft- ft-
ППЭ, мкВт/см2 Н.Ч.
Экспозиции
Рис. 2. Изменение содержания Э-М в мозге менее, чем на 20% в различных сериях с ЭМП.
нормальных значений. Другие Э-М изменялись в меньшей степени и не всегда однонаправлен-но (рис. 2, 3). Некоторые изменялись только в ткани мозга (цинк и натрий), тогда как в крови не наблюдалось статистически значимых отличий от контроля. Содержание калия и магния в мозге и крови возрастало не более, чем на 20%, что воспроизводилось в 3-10 сериях с воздействиями ЭМП различных параметров и условий. Судя по комплексной оценке со-
става анализируемых Э-М, основная реакция для мозга - снижение концентраций железа, кальция, натрия и повышение уровня цинка; для крови - увеличение массового содержания меди и железа в сочетании с почти полным отсутствием изменений в концентрации натрия и цинка. Дополнительно, сравнительная характеристика количества воспроизведений и величины однонаправленных изменений в крови и мозге приведены на рис. 4, подчеркивая ос-
581
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Медь
Железо
¡5 60 #&50 В 40
I 8
о*
¡ЕЁ
со о ^ О I
ё
30 20 10
0
■
■ 1 1.
о о о о о со оооо т-00Ю0 мкВт/см2 1 ГГц 1,5 ГГц 3 ГГц 5 ГГц 8 ГГц
к
Л В § 8
СО о ^ О I
Б
Калий
к ц
_ о
В
1 1
^ 5
СО О
^ О I
15
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22
60 50 40 30 20 10
О О 'О о о СО ОО о О т-СОЮ О
мкВт/см2
ю сою со
о о о о о СО О О О О ,- СО Ю О мкВт/см2 1 ГГц 1,5 ГГц 3 ГГц 5 ГГц 8 ГГц
К 25
0
т
1
20
со
В
^ 5
СО О
^ О I
15
15
10
Кальций
80
1 1 |
ТТЛ т
1
ООО ОО сооооо ^союо мкВт/см2 1 ГГц 1,5 ГГц 3 ГГц 5 ГГц 8 ГГц
Магний
Рис. 3. Сравнительная характеристика изменения содержания МЭ в крови крыс в результате
воздействия ЭМП различных параметров. Приведены только статистически значимые отклонения от контроля, принятого за нулевой уровень
0
5
новные различия в проявлении этих реакций. В данном случае приведена интегральная оценка характера и степени изменений состава Э-М по результатам только, 10 серий с варьированием несущих частот и ППЭ, в которых анализировали и мозг, и кровь.
По данным литературы, реакция на слабые воздействия любой модальности, в том числе и ЭМП, определяется полипараметрической зависимостью [20]. На этом основании, реакция на каждый конкретный вариант воздействия ЭМП имеет (наряду с общими характеристиками) и свои особенности. Это очевидно. Тем не менее, результат каждого конкретного воздействия определяли, прежде всего, механизм влияния ЭМП на организм и основы (законы) перераспределения Э-М, обеспечи-
вающие жизнедеятельность. Среди механизмов влияния низкоинтенсивных ЭМП особое внимание уделяется его непосредственному действию на биологически активные ткани и жидкости [20]. Именно непосредственное влияние факторов магнитной природы может изменять концентрацию и активность отдельных ионов Э-М. Как было отмечено выше, количественные характеристики реакций не выходили за пределы нормы, обеспечивая сохранение необходимого гомеостаза. По данным литературы и нашим исследованиям, эти колебания сопоставимы у различных животных и человека (табл. 2). Данные литературы о единстве морфо-фундаментальных основ и гомеостаза относительно содержания Э-М у высших позвоночных животных и человека
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
Мозг
CO CD Œ
CO ^
X
CD ^ О
К в
со
X
.0 ц
со
Π!_
CD
СО CD Œ
СО ^
X
CD ^ О
К в
со
X -О
ц
со
Π!_
CD —
200 150 100 50 0
-50 -100 -150
200 150 100 50 0
-50 100 150
Кровь
Элемент-металл:
| Железо | Кальций Натрий Цинк | Калий | Магний | Медь
Рис. 4. Интегральная оценка изменения содержания элементов-металлов в мозге и крови в результате кратковременного действия ЭМП нетепловой интенсивности. Интегральная оценка учитывает количество проб с достоверными (относительно контроля) изменениями и их среднюю величину. Оценка проведена на основании только 10 серий с различными несущими частотами и различными значениями ППЭ, в которых анализировали образцы тканей мозга и крови.
позволяют предполагать чувствительность данного показателя и для человека. В качестве биологических проб (в данном случае) могут использоваться кровь, волосы и ногти, что расширяет возможности применения метода. В проведённом исследовании является важным приближение изменений к границам нормы в классическом перераспределении Э-М из мозга в кровь. Известно, что избыточное содержание железа в крови коррелирует с грубыми нарушениями в жизнедеятельности организма, приводя к частичному разрушению гемоглобина [23, 24]. Важно также отметить, что повышение массы железа в крови обычно сопровождается увеличением насыщенности
железом биологически высокоактивного компонента сыворотки (трансферрина) - переносчика железа к клеткам костного мозга, селезёнки, печени и других тканей [25]. Нельзя пройти мимо и относительно других отмеченных отклонений в содержании Э-М. Так, изменение концентрации ионов натрия и калия может привести к изменению возбудимости нервной ткани и далее - физиологическим реакциям. Вместе с изменением концентрации № может изменяться и содержание анионов, в частности хлорида. Изменение уровня № и К в плазме дестабилизирует её осмотическое давление, что в конечном счёте приводит к снижению концентрации белков плазмы и из-
583
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Таблица 2 Сравнительная характеристика массового содержания элементов - металлов в крови животных и человека
Элемент-металл Массовое содержание Э-М, мг/мл, для различных объектов
человек кролик крыса
гп (4-8,9) • 10-3 (4,7-6,1) • 10-3 (5,2-8,5) • 10-3
Си (0,8-1,35) • 10-3 (0,8-1,1) • 10-3 (0,8-1,60 • 10-3
Fe 0,45-0,72 0,40-0,58 0,3-0,63
№ 1,35-3,35 2,0 - 3,3 1,9-3,3
К 1,4-3,1 1,0-1,5 0,9-2,58
Са 0,05-0,14 0,03-0,04 0,01-0,03
Мм (2,5-6,9) • 10-2 (4,6-6,5) • 10-2 (3,0-5,1) • 10-2
Примечание. Для человека приведены данные литературы; для животных - результаты собственных контрольных экспериментов
менению гематокрита (относительный объём эритроцитов). Изменение концентрации № и К в плазме крови отражается на функциональном состоянии деятельности жизненно важных органов. Можно предположить, что наблюдаемое изменение уровня Са в крови облучённых животных обусловлено изменением степени резорбции фосфатов под влиянием гормона паращитовидных желёз. Известна тесная связь между концентрацией Са и фосфата в крови и межтканевой жидкости, т. е. обмен Са регулируется путём обмена фосфата. Необходимо отметить, что в плазме крови примерно половина содержащегося Са находится в ионизированном состоянии, другая частично связана с белками и частично присутствует в плазме в виде мелкодисперсного коллоида фосфата кальция [1].
Механизм обмена ионов Mg в настоящее время известен мало. Предположительно, ионы Mg в крови присутствуют в форме комплексов с эстерами фосфатов и белков. Инъекция сульфата магния действует наркотически, причём при использовании ионов кальция животные быстро просыпаются от такого наркоза, что объясняется способностью катионов Са и Mg оказывать взаимное корригирующее действие в различных комплексах [22]. И в наших исследованиях можно наблюдать в мозге снижение Са и возрастание Mg (см. рис. 1.).
Медь имеет большое значение, являясь одним из важнейших Э-М, необходимых для жизнедеятельности человека, животных и растений. В биохимических процессах медь участвует как составная часть электронпереносящих белков, осуществляющих реакции окисления органических субстратов молекулярным кислородом [23]. Известно, что содержание меди в крови влияет на состояние тканевых «депо», где медь находится в форме легко диссоциирующих и подвижных соединений с белками. Богатство тканевых «депо» (печень, почки, желудочно-кишечный тракт и др.) медью и переход данного элемента в кровь определяется воздействием со стороны ЦНС [22]. Можно предположить, что обнаруженное существенное повышение содержания меди в крови крыс под влиянием ЭМП опосредовано через ЦНС.
По сравнению с содержанием и перераспределением Э-М, физиологические показатели реакций были не информативны при оценке биоэффектов «слабых» ЭМП [17, 20]. Показано отсутствие изменений в количественных характеристиках различных физиологических показателей функционального состояния животных в результате однократного ЭМП-облучения тех же параметров (1,5 ГГц, 300 мкВт/см2, непрерывный режим, 30 мин). Хорошо известно, что слабые воздействия могут усилить свою био-
логическую значимость различными путями, в том числе: их повторением, применением на фоне ослабленного организма или в условиях сочетанного или комбинированного действия с факторами других модальностей. На этом основании необходимо иметь более чувствительные показатели, позволяющие предупредить возникновение нежелательных изменений в жизнедеятельности организма.
Заключение
В условиях кратковременных электромагнитных воздействий нетепловой интенсивности чувствительным и информативным показателем функционального состояния организма может быть содержание и перераспределение элементов-металлов в органах и тканях. В повторных сериях можно было наблюдать воспроизведение «картин»: для мозга - снижение уровней железа и кальция и повышение цинка; для крови - повышение железа, меди и кальция. В количественном отношении эти реакции превышали на 25-40% контрольный уровень и воспроизводились в 4-10 сериях. Полученные результаты соответствуют основным законам перераспределения этих Э-М в организме, обосновывая правомерность и качественный характер основной реакции. Её количественная характеристика не выходила за пределы нормы, но приближалась к её границам, что обращает на себя внимание как прогноз к развитию возможных нарушений в жизнедеятельности организма. На таком основании этот ответ представляет интерес для гигиенистов как новый более чувствительный критерий оценки безопасности ЭМП при совершенствовании нормативных документов, как сигнал к нарушению жизнедеятельности при медицинском профосмотре и профотборе.
Вполне вероятно, что конкретика описываемой реакции имеет отношение только к низкоинтенсивным и кратковременным воздействиям, которые для организма выступают подпороговыми, слабыми и средней силы раздражителями [20].
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
MEDICAL AND BIOLOGICAL SCIENCES
ЛИТЕРАТУРА
1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека. М., «Медицина»,1991.
2. Человек. Медико-биологические данные. М.: «Медицина», 1977.
3. Ноздрюхина Л.Р., Нейко Е.М., Ванджура И.П.
Микроэлементы и атеросклероз. М.: «Наука». 1985.
4. Скальный А.В. Микроэлементозы человека (диагностика и лечение). М.: АНО ЦЕНТР Биотической Медицины, 1997, 35.
5. Уильяме Д. Металлы жизни. М.: «МИР», 1975, 236 с.
6. Штрауб В. Биохимия. Будапешт: Изд-во АН Венгрии, 1965.
7. Райцес B.C. Нейрофизиологические основы действия микроэлементов. М.: «Медицина», 1981..
8. Дельва В.А. Содержание и топография некоторых микроэлементов в головном мозгу человека в норме и патологии. Автореф. докт. дисс, Киев, 1985
9. Рустембекова С.А. Микроэлементоминтозы и факторы экологического риска. М.: Логос. 2006.
10. Гальперин М.В. Экологические основы природопользования: Учебник. 2-е изд. М.: ИД ФОРУМ: НИЦ ИНФРА-М: 2014. 256 с.
11. Яковлева Н.А., Семенюк А.Н., Дё А.А., Кобеев И.О. Электромагнитные поля радиочастотного диапазона - важнейшая гигиеническая проблема (обзор литературы). Гигиена труда и медицинская экология. 2017; 3(56): стр?
12. Elfide Gizem, Kivrak Kiymet, Kubra Yurt, Arife Ahsen, Kaplan I§insu, Alkan Gamze Altun Effects of electromagnetic fields exposure on the antioxidant defense system. Journal of Microscopy and Ultrastructure. 2017; 5(4): 167-76.
13. Poulletier de Gannes F, et al. Effects of GSM and UMTS mobile telephony signals on neuron degeneration and blood-brain barrier permeation in the rat brain.."Sci Rep. 2017; 7:15496
14. Kostoff and Lau. Combined biological and health effects of electromagnetic fields and other agents in the published literature. Technological Forecasting and Social Change. 2013; 80(7): 2013; 1331-49.
15. Adey W.R., Hendrix С.Е. Archiv Neurology. 1960; 8(3): 74-6.
16. Adey W.R. in Bechavior and brain electrical activity. N.Y.: Plenum Press, 1975.
17.Гарибов Р.Э., Князева Г.В, Лукьянова С.Н., Бердю-гин В.В. Содержание микроэлементов-металлов в крови животных как информативный показатель реакции организма на низкоинтенсивное кратковременное электромагнитное облучение. Радиационная биология. Радиоэкология. 2005; 45(5): 587-91.
18. Лукьянова С.Н., Рынсков В.В., Макаров В.П. Сравнительная характеристика выработки у кроликов условных рефлексов на ПМП, ЭМП, свет, звук. Радиац. биология. Радиоэкология. 1995; 35 (Вып. 1): 69-73.
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
19. Лукьянова С.Н. Определяющее значение исходного фона в нейроэффектах ЭМП низкой интенсивности. Радиац. биология. Радиоэкология. 2003; 43(5): 519-23.
20. Лукьянова С.Н. Электромагнитное поле СВЧдиапазона нетепловой интенсивности как раздражитель для центральной нервной системы. М: 2015; ФГБУ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна.
21. Боль Б.К. Патологоанатомическое вскрытие сельскохозяйственных животных. М.: Сельхозгиз. 1950.
22.ГСИ. Почвы и биологические объекты анализа. Методика подготовки проб в аналитическом автоклаве. МИ 2221-92, 1993.
23. Бабенко Г.Л. Микроэлементы в экспериментальной и клинической медицине. Киев: 1965; Здоровье.
24. Бабенко Г.Л., Решеткина Л.П. Применение микроэлементов в медицине. Киев: 1971; Здоровье.
25. Войнар А.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М.: 1953; Наука.
REFERENCES
1. Avcyn А.Р., Zhavoronkov A.A, Strochkova L.S.. Human Mikrojelementozy [Mikroelementozy cheloveka]. Moscow.: Medicina, 1991. (in Russian)
2. Man. Medico-biological data [Chelovek. Mediko-biologicheskie dannye]. Moscow: Medicina, 1977. (in Russian)
3. Nozdrjuhina L.R., Neko E.M. Vandzhura I.P. Trace elements and atherosclerosis [Mikroelementy I enter-oskleroz]. Moscov: Nauka, 1985. (in Russian)
4. Skalny A.V. Human Mikrojelementozy (diagnosis and treatment) [Mikroelementozy cheloveka (diagnostika I lechenie). Moscow: ANO biotic medicine CENTER, 1997/ (in Russian)
5. William D. Metals life [Zhizn'metalla]. Moscow: Mir, 1975. (in Russian)
6. Straub B. Biochemistry [Biokhimiya], Budapest: A.S. Hungary, 1965.
7. Rajces B.C. Neurophysiological bases of action of trace elements [Neyrofiziologicheskie osnovy deystviya mikro-elementov]. Moscow: Medicine, 1981. (in Russian)
8. Delva V.A. Content and topography of some microelements in the human brain in health and disease [Soder-zhanie itopografiya nekotorykh mikroelementov v go-lovnom mozgu cheloveka v norme I patologii] . Katege. Dott. Diss. Kiev, 1985.
9. Rustembekova S.A. Microelementosis and environmental risk factors [Mikroelementoze ifaktory ekologichesk-ogo riska]. Moscow: Logo. 2006. (in Russian)
10. Galperin M.V. Ecological bases of natural resource use: Textbook [Ekologicheskie osnovy prirodopol'zovaniya]. 2nd ed. Moscow: ID FORUM: nits INFRA-M: 2014. (in Russian)
11. Yakovleva N.A. Semeniuk A.N., De A.A., Kuzeev I.O. radio frequency Electromagnetic fields - a major hygienic problem (literature review). Gigiena truda I meditsins-kaya ekologiya. 2017; 3(56): (in Russian)
12. Elfide Gizem Kivrak Kiymet KubraYurt Arife Ahsen Kaplan I§insu Alkan Gamze Altun Effects of electromagnetic fields exposure on the antioxidant defense system. Journal of Microscopy and Ultrastructure. 2017; 5(4): 167-76.
13. Poulletier de Gannes F, et al. «Effects of GSM and UMTS mobile telephony signals on neuron degeneration and blood-brain barrier permeation in the rat brain». Sci Rep 2017;.7:15496.
14. Kostoff and Lau. (2013) Combined biological and health effects of electromagnetic fields and other agents in the published literature, Technological Forecasting and Social Change, 2013; 80(7):1331-49.
15. Adey W.R., Hendrix С.Е. Archiv Neurology. 1960; 8(3): 74-6.
16. Adey W.R. in Bechavior and brain electrical activity. N.Y.: Plenum Press: 1975; 63-79.
17. Garibov R.E., Knyazeva G.V. Lukyanova S. N., Berdu-gin V. V. Contents of trace elements-metals in the blood of animals as informative rate of reaction of the organism to influence short-term electromagnetic. Radiatsion-naya biologiya..Radioekologiya. 2005; 45(5): 587-91. (in Russian)
18. Lukjanova S.N., Rynskov V.V., Makarov VP. comparative elaboration of conditioned reflexes in rabbits on CMF, EMF, light, sound. Radiatsionnaya biologiya. Radioecology. 1995; 35(1) 69-73. (in Russian)
19. Lukyanova S.N. defines the value of the original background in the low-intensity EMF nejrojeffekts. Radiatsi-onnaya biologiya. Radioekologiya. 2003; 43(5): 519-23. (in Russian)
20. Lukyanova S.N. Non-thermal microwave electromagnetic field intensity as a stimulus to the central nervous system [Elektromagnitnoe pole SVCH-diapazona ne-teplovoy intensivnosti kak razdrazhitel' dlya zentral'noy nervnoy sistemy]. Moscow: RAMS FMBC them. A.I. Burnazjana, 2015. (in Russian)
21. Boly B.K. A coroner's autopsy of farm animals [Pa-talogoanatomicheskoe vskrytie sel 'skokhozyaistvennykh zhivotnykh]. Moscow: 1950; Selhozgiz. (in Russian)
22. The ICG. Soil and biological analysis objects. The analytical sample preparation technique an autoclave. MI 2221-92, 1993.
23. Babenko H.L. Trace elements in experimental and clinical medicine. Kiev: Health,1965.
24. Babenko H.L., L.p. use of microelements in Reshetkina medicine. Kiev: Health, 1971.
25. Vojnar A.O. The biological role of trace elements in the body of animals and humans [Biologicheskaya rol' mikroelementov v organizme zhivotnykh I cheloveka]. Moscow.: Nauka, 1953
Поступила 04 июня 2018 Принята в печать 25 ноября 2018
