БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАПРАВЛЕННОСТИ ЕГО СИЛОВЫХ ЛИНИЙ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

centration. For complete adsorption of various microorganisms a different concentrationfof ositive ions is necessary. Increase of electrophoretic mobility of microorganisms requires igher concentrations of calcium ions in water for the ICOper cent adsorption of microbes. No connection was found to exist between the size and form of microbial cells and extent of their sorption. Complete adsorption of microorganisms, capable of independent movement, occurs at much higher concentrations of positive ions in comparison with that of immobile microorganisms.

УДК 612.014.424.2

Доктор мед. HayKj/C. И. Станкевич

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАПРАВЛЕННОСТИ ЕГО СИЛОВЫХ ЛИНИЙ

Всесоюзный научно-исследовательский институт гигиены и токсикологии пестицидов, по» лимерных и пластических масс, Киев

В связи с тем что человек находится в статическом электрическом поле (СЭП) с различной направленностью силовых линий по отношению к его телу, весьма важно знание характера биологического эффекта СЭП, однако в доступной нам литературе сведений об этом нет. Имеются лишь данные (Guy и соавт.) о различной абсорбции различными участками тела магнитных полей, полученные на модели человека. Электрическое поле, перпендикулярное поперечной плоскости, дает максимум абсорбции в области шеи, лодыжек, колен, т. е. там, где поперечное сечение очень невелико. Области таких больших поперечных сечений, как туловище и голова, менее подвергаются воздействию. Поле, перпендикулярное фронтальной плоскости, образует вихревые токи, которые увеличивают расстояние от линии, перпендикулярной фронтальной плоскости, к центру туловища и достигает максимума на окружности туловища. Пиковые величины образуются в районах, близких к оси и промежности, где имеются острые углы в тканях. Плотность абсорбции увеличивается с квадратом частоты и величины поля.

Для изучения биологического действия СЭП в моделируемых условиях нами создана специальная установка, состоящая из камеры, изготовленной из стекла. Над и под камерой расположены пластинчатые электроды, которые с помощью кронштейнов могут приближаться к камере и отдаляться от нее, а также менять положение по отношению к камере, создавая различное напряжение СЭП в камере и направление силовых линий по отношению к телу животных. В качестве генератора СЭП используются аэрофранклинизаторы. С целью контроля за СЭП, подаваемым аэрофран-клинизатором, между ним и камерой установлен киловольтметр. Аэро-франклинизатор подключен к сети переменного тока 220 Вт. Напряженность поля в камере регулируется на основании расчета по формуле:

где I — напряжение, отмечаемое на шкале киловольтметра; Н — расстояние между электродами. Величина поля в камере регулируется как аэро-франклинизатором, так и с помощью изменения расстояния между электродами.

Исследования биологического действия СЭП проводили на беспородных белых крысах при различной его напряженности и направлении силовых линий. Опыт длился 2 мес с экспозицией животных в электрическом поле напряженностью 1100, 300 и 150 В/см. Для изучения биологического эффекта СЭП в зависимости от напряженности силовых линий использовали широко известные в литературе и апробированные нами ранее при гигиенической регламентации СЭП и оказавшиеся наиболее информатив-

Таблица I

Содержание серотонина в мозговой ткани (в мкг на 1 г сырой ткани) животных, подвергавшихся воздействию СЭП с различной направленностью силовых линий

СЭП, В/см Направление силовых линий СЭП по отношению к телу животных № опыта Время, прошедшее с начала опыта Статистический показатель

М±т г Р

1100 Перпендикулярное I Фон 0,039^0,001 1,81 <0,05

2 нед 0,051^:0,0013 6,4 >0,05

1 мес 0,053—0,0016 8,8 >0,05

2 » 0,051—0,0007 20,0 >0,05

Горизонтальное 2 Фон 0,041—0,0014 0,5 <0,05

2 нед 0,038^0,0012 4,0 >0,05

1 мес 0,058—0,0012 14,0 >0,05

2 » 0,071^0,004 10,0 >0,05

300 Перпендикулярное 1 2 нед 0,035—0,001 4,0 >0,05

1 мес 0,038—0,0006 1,0 <0,05

2 » 0,04—0,0025 0,4 <0,05

Горизонтальное 2 2 нед 0,058^0,002 1,2 <0,05

1 мес 0,047^0,006 1,3 <0,05

2 » 0,042—0,0025 0,9 <0,05

150 Перпендикулярное 1 2 нед 0,033—0,001 1,3 <0,05

1 мес 0,039^0,003 0 —

2 » 0,04—0,001 1,0 <0,05

Таблица 2

Содержание серотонина в крови (в мкг/мл) животных, подвергавшихся воздействию СЭП с различной направленностью силовых линий

Направление силовых Время, про- Статист ический показатель

СЭП, в/см линий СЭП по отно- № опы-

шению к телу та шедшее с на- М±т <

животных чал! опыта .Р

1100 Перпендикулярное 1 Фон 0,02^ 0,0023 0,7 <0,05

2 нед 0,0161±0,0002 8,0 >0,05

1 мес 0,054—0,00012 2,0 >0,05

2 » 0,020^0,0003 3,0 >0,05

Горизонтальное 2 Фон 0,025^0,0007 1,1 <0,05

2 нед 0,019^0,026 1,7 <0,05

1 мес 0,061^0,0014 15,0 <0,05

300 2 » 0,052^0,0003 14,5 >0,05

Перпендикулярное 1 2 нед 0,02^0,001 0,09 <0,05

1 мес 0,019^:0,001 1,0 <0,05

2 » 0,017—0,0004 2,0 >0,05

Горизонтальное 2 2 нед 0,024^0,001 0,03 <0,05

1 мес 0,016^0,0006 2.0 >0,05

2 » 0,019—0,006 5,0 >0,05

150 Перпендикулярное 1 2 нед 0,028—0,003 1.8 <0,05

1 мес 0,02—0,0002 1,79 <0,05

2 > 0,013—0,0004 1.9 <0,05

ными тесты: содержание серотонина в мозговой ткани и крови, продукта его распада, 5-оксииндолуксусной кислоты (5-ОИУК), суточный диурез, количество кальция в сыворотке крови.

Полученные нами данные, представленные в табл. 1—4, свидетельствуют о том, что при воздействии СЭП имеются существенные различия биологического эффекта в зависимости от направленности силовых линий по отношению к телу подопытных животных. Так, при действии СЭП напряженностью 1100 В/см наблюдается статистически достоверное увеличение содержания серотонина в мозговой ткани начиная со 2-й недели опыта при вертикальном направлении силовых линий, и этот показатель остался

Таблица 3

Содержание 5-ОИУК в моче (в мкг) животных, подвергавшихся воздействию СЭП с различной направленностью силовых линий

Направление силовых линий СЭП по Статистический показатель

Время, про-

СЭП. В/си Лй опы-

отношению к телу животных та шедшее с начала опыта М±т t Р

1100 Перпендикулярное 1 Фон 52,7:* 3,3 1,9 <0,05

2 нед 18,0:+: 2,1 7,0 >0,05

1 мес 16,57— 1,07 9.4 >0,05

2 » 10,55:* 1,1 4,8 >0,05

Горизонтальное 2 Фон 54,2±2,8 0,2 <0,05

2 нед 32,1:2:4,18 0,8 <0.05

1 мес 30,5—1,17 2,4 >0,05

2 » 40,85—3,0 0,8 <0,05

300 Перпендикулярное 1 2 нед 14,0:2:0,99 9,0 >0,05

1 мес 24,82:* 1,3 5,0 >0,05

2 » 30,5—2,9 2,1 >0,05

Горизонтальное 2 2 нед 20,7^0,5 4,0 >0,05

1 мес 20,2—1,99 6,0 >0,05

2 » 34,3^:0,28 1,6 <0,05

150 Перпендикулярное 1 2 нед 25,9—0,8 0,1 <0,05

1 мес 32,2—1,4 1.8 <0,05

2 2 36,7±0,3 1,0 <0,05

Таблица 4

Суточный диурез (в мл) животных, подвергавшихся воздействию СЭП с различной направленностью силовых линий

Направление силовых линий СЭП по Время, про- Статистический показатель

СЭП, В/си Л"» опы-

отношению к телу животных та шедшее с начала опыта М±т t Р

1100 Перпенди кул ярное 1 Фон 5,8:2:0,03 0,5 <0,05

2 нед 3,28—0,4 5,0 >0,05

1 мес 2,35—0,1 18,3 >0,05

2 » 2,7—0,48 6,0 >0,05

Горизонтальное 2 Фон 6,0—0,1 1,7 <0,05

2 нед 5,9:2:0,57 0,8 <0,05

1 мес 5,5—0,07 2,5 >0,05

2 » 3,03:£0,2 5,1 >0,05

300 Перпендикулярное 1 2 нед 2,16:2:0,06 1,6 <0,05

1 мес 3,9:2:0,2 4,5 >0,05

2 » 5,0—0,3 4,0 >0,05

Горизонтальное 2 2 нед 2,35^0,155 0,7 <0,05

1 мес 3,02:0,19 3,0 >0,05

2 » 5,6:2:0,1 1,9 <0,05

150 Перпендикулярное 1 2 нед 2,3—0,04 1,0 <0,05

1 мес 4,72:0,1 0,9 <0,05

2 » 7,0—0,21 0,4 <0,05

высоким в течение всего эксперимента. Следовательно, более активное воздействие и ранние изменения СЭП вызывает при вертикальном положении силовых линий по отношению к телу животных. СЭП напряженностью 300 В/см обусловливает также статистически достоверные изменения количества серотонина в мозговой ткани, однако они носят временный характер и к концу 1-го месяца исчезают. При действии СЭП напряженностью 150 В/см содержание серотонина не претерпевает существенных изменений как в мозге, так и в крови независимо от направленности силовых линий, а при напряженности 1100 и 300 В/см нарушения этого показателя в крови сохраняются в течение всего опыта. Статистически достоверные сдвиги наблюдались в содержании 5-ОИУК при обоих направлениях силовых линий

СЭП, однако они были более выраженными при вертикальном. Данный показатель изменялся в сторону уменьшения, что, вероятно, свидетельствует о снижении метаболизма серотонина и накоплении его в тканях выше физиологической нормы. Олигурня у животных, подвергавшихся воздействию СЭП напряженностью 1100 и 300 В/см, была особенно значительной при вертикальном направлении силовых линий, что, возможно, обусловлено спастическими реакциями афферентных артериол, с одной стороны, и повышенной секрецией антидиуретического гормона — с другой. СЭП напряженностью 150 В/см не нарушало диуреза. Противоположная тенденция отмечена при воздействии СЭП напряженностью 1100 и 300 В/см с различной направленностью силовых линий: содержание кальция в сыворотке крови при вертикальном его направлении увеличивалось, при горизонтальном уменьшалось.

Таким образом, исследования показали, что гипотеза о различном биологическом эффекте СЭП в зависимости от направленности его силовых линий по отношению к телу подтвердилась. Полученные данные прежде всего еще раз свидетельствуют о том, что гигиенический норматив СЭП находится в пределах 150—200 В/см. Различие биологического эффекта в зависимости от направленности силовых линий по отношению к телу должно быть учтено при пребывании человека в помещениях и экосистемах, где СЭП может накапливаться не только на горизонтальных, но и на вертикальных плоскостях.

Выводы

1. Установлена биологическая эффективность СЭП в зависимости от направленности его силовых линий по отношению к телу подопытных животных.

2. При вертикальном направлении силовых линий наблюдаются более ранние и выраженные сдвиги со стороны таких показателей, как содержание серотонина в тканях мозга и крови, его метаболита 5-ОИУК, диуреза и количество кальция в сыворотке крови. Это, вероятно, объясняется более высокой абсорбцией силовых линий СЭП, действующих вертикально по отношению к телу животного.

3. Данные о биологическом эффекте СЭП с различной направленностью силовых линий по отношению к телу должны учитываться при гигиенической регламентации СЭП в обитаемых помещениях.

ЛИТЕРАТУРА. Guy A. W., WebbM. D., Emery A. F. et al.— High frequency Electromagnetic Fields in Fantom Models of Man and Measured Electric Properties of Tissue Materials. Washington, 1974.

Поступила 5/IX 1977 r.

BIOLOGICAL ACTION OF STATIC ELECTRIC FIELD DEPENDING ON DIRECTION

OF ITS LINES OF FORCE

К. I. Stankevich

Experimental data on biological effect of a static electric field in connection with the direction of its lines of force are presented. More pronounced and ealier changes take place in case of vertical direction of the lines of force. Statistically significant disturbances were noted in the contents of serotonin in cerebral tissues and blood, its metabolite 5-ОИУК, calcium in blood serum and diuresis.