CC BY
10
ЛН УССР: Сер. «Б»,— 1979,— № 1!. —С. 958—961.
11. Byus С. V., Lundak R. L„ Fletcher R. М. et al. // Bio-electromagnetics. — 1984. —Vol. 5, N 3. — P. 342—351.
12. Dunscombe P. В., Gammatnpila K-, Ramsey N. W. // Ra-diat. Res.— 1983,— Vol. 96, N 2. — P. 235—250.
13. Fisher P. D., Poznansky M. J.. Voss W. A. G. // Ibid. — 1982. — Vol. 92, N 4. — P. 411—422.
14. Galvin M. J., MacNicochols G„ McRee D. I.// Cell Biophys. — 1983. — Vol. 5, N 1. —P. 33—41.
15. McRee D. I., Elder J. A., Gage M. !. et al. // Environm. Hlth Perspect. — 1979,— Vol-. 30, N 1, —P. 123—131.
16. Nageswari K. S., Tandon H. C., Varma S. et al.//
Indian J. exper. Biol. — 1982.— Vol. 20, N 1. —P. 13— 15.
17. Pazderota-Vejiupkova M. D., Josfko M. //Arch, environm. Hlth.— 1979,— Vol. 34, N 1, —P. 44—50.
18. Peterson N. I. //IEEE trans, biomed. Eng. — 1979. — Vol. 26, N 7.—P. 428—436.
19. Roberts N. J. // Biological effects and dosimetry of nonionizing radiation: Radiofrequency and microwave energies. — New York, 1983. — P. 429—459.
20. Szmigielski S.. Kobus M., Janiak M. et al. //Exp. Path. 1977.— Vol. 13, N 6.— P. 296—301.
Поступила 04.10.88
УДК 613.847:021.371-07:612.015.3
Ф. А. Колодуб
ИНФОРМАТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ НА ОРГАНИЗМ ПЕРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НИЗКОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТ
Харьковский НИИ гигиены
*
В последние годы одним из весьма распространенных факторов окружающей среды становятся электромагнитные поля (ЭМП) различных частотных диапазонов (от инфра-пнзких до сверхвысокочастотных). В связи с этим при разработке профилактических и санитарно-технических мер защиты от возможного неблагоприятного воздействия ЭМП на организм человека особую актуальность приобретает вопрос о конкретных параметрах полей, способных вызывать те или иные реакции организма.
Важное значение для решения этого вопроса каряду с другими методами имеют биохимические исследования ¡3).
Целью настоящей работы явился поиск информативных биохимических критериев опенки влияния на организм переменных электрических (ПеЭП) и магнитных (ПеМП) полей низкой (7 кГц) (НЧ) и промышленной (50 Гц) частот (ПЧ) в непрерывном и импульсном режимах генерации. В качестве моделей воздействия полей было избрано многократное (до 25 сеансов) и хроническое (3,6 мес) экс-клонирование белых крыс. В условиях многократного воздействия полей высоких напряженностей (2,4 кА/м для ПеМП НЧ, 72 кА/м для импульсных ПеМП НЧ, 32 кА/м для ПеМП НЧ и 10 кВ/м для ПеЭП НЧ), приводивших, по данным физиологических и морфологических исследований, к отчетливым функциональным и даже структурным изменениям в различных органах и системах, у подопытных животных было проведено определение некоторых метаболитов и ферментов углеводно-энергетического (гликоген, глюкоза, лактат, пируват, АТФ, АДФ, АМФ, креантинфосфат, окисленная и восстановленная формы НАД, сопряженность процессов окисления с фосфорилиро-ванием, гексокиназа, глюкозо-6-фосфат-, лактат- и сукци-натдегидрогеназа, цитохром с-оксидаза, АТФаза, креатинки-наза), липидного(фосфолипиды, холестерин, жирные кислоты), азотистого (преформированный аммиак, глутамин, амидный азот белков, глутаминаза, глутаминсннтстаза, аде-нилат- и аденозиндезаминаза) и нуклеинового (РНК, ДНК, *а,еполимеразы нуклеиновых кислот) обмена. С целью оцен-Аи состояния некоторых звеньев эндокринной системы определяли содержание 11-оксикортикостероидов (11-ОКС) и тестостерона в крови, адреналина в надпочечниках, ад-ренокортикотропина и гонадотропинов в гипофизе, норадре-налина в ткани головного мозга и сердца.
В результате выполненных исследований установлено, что направленность и степень выраженности, конкретные биохимические механизмы возникновения и развития метаболических изменений в организме существенно зависели как от физических параметров воздействующих полей (составляющих поля, частоты, напряженности и характера ге-
труда и профзаболеваний
нерации), так и от органной локализации регистрируемых сдвигов. Так, например, в ткани мозга при действии непрерывных ПеМП НЧ увеличение (на 21 %) содержания глюкозы сопряжено с замедлением ее анаэробных превращений вследствие угнетения (на 22 %) активности лактат-дегидрогеназы, тогда как в печени угнетение активности указанного фермента на эту же величину сопровождается одновременной активацией (на 42,7 %) гексокиназы, что приводит к усилению распада глюкозы и гликогена (на 21 я 56% соответственно).
Под влиянием импульсного ПеМП НЧ снижение содержания гликогена в мозге, печени и сердце соответственно на 19,28 и 16 % обусловливается интенсификацией процессов анаэробного гликолиза (увеличение содержания лакта-та на 27 и 45 %) на фоне отсутствия изменений активности гексокиназы и лактетдегидрогеназы, а в сердце — при одновременном угнетении (на 24 %) активности гексокиназы.
Весьма характерным для действия ПеМП и НЧ и ПЧ, а также ПеЭП НЧ высоких напряженностей является возникновение дефицита макроэнергических соединений — АТФ и креатинфосфата. Под влиянием непрерывного ПеМП НЧ напряженностью 2,4 кА/м содержание АТФ в головном мозге, печени и сердце уменьшалось в среднем на 20, 33 и 23 % соответственно, а импульсное ПеМП НЧ напряженностью 72 кА/м приводило к снижению уровня АТФ в указанных органах на 27, 65 и 21 %. ПеМП ПЧ и ПеЭП НЧ напряженностью соответственно 32 кА/м и 10 кВ/м вызывало снижение содержания АТФ только в печени на 22 и 27 %. В то же время уменьшение содержания креатинфосфата в среднем на 24—31 % в ткани мозга зарегистрировано при воздействии как магнитного, так и электрического поля.
Проведенные исследования позволили установить, что дефицит макроэргов обусловлен влиянием полей на электронно-транспортную цепь и сопряжение процессов окисления и фосфорилировання. В ткани мозга коэффициент Р/О снижался на 30 и 20 % под влиянием непрерывных и импульсных ПеМП НЧ, а в печени — на 27, 20 и 29 % соответственно при действии импульсного ПеМП НЧ, ПеМП ПЧ и ПеЭП НЧ. В ткани головного мозга под влиянием ПеМП НЧ определенный вклад в изменения уровня макроэргов вносит снижение (на 27 %) активности креа-тинкиназы, а в печени — повышение (на 41 %) активности А'ГФ азы.
Влияние ПеМП НЧ и ПЧ на дыхательную цепь преимущественно в сторону замедления переноса электронов, о чем свидетельствует снижение (в среднем на 10—25 %)
интенсивности дыхания в ткани мозга и сердца,- опосредуется через угнетение активности цитохромоксидазы в этих органах на 29 и 31 % соответственно. Под влиянием ПеЭП НЧ напряженностью 10 кВ/м аналогичные изменения не выявлены.
Несмотря на определенные различия в действии ПеМП и ПеЭП исследованных параметров, установлены и некоторые общие закономерности в возникновении и развитии ответных метаболических реакций на воздействие изученных факторов. Прежде всего следует отметить, что уже на начальных этапах воздействия (через 1—15 сеансов) непрерывных и импульсных ПеМП НЧ обнаруживается повышение уровня 11-ОКС в плазме крови, адренокортикотро-пнна'в гипофизе и адреналина в надпочечниках, составлявшее в среднем от 18 до 32 % и свидетельствовавшее об активации гипофнзарно-надпочечниковой системы. Однако дальнейшее увеличение экспозиции приводило к нормализации уровня указанных гормонов. В то же время после 25 сеансов экспонирования в поле высоких напряженностей (72 кА/.м) наблюдалось снижение (в среднем на 14 %) уровня гонадотропинов в гипофизе и тестостерона (на 80 %) в оттекающей от семенников крови, что указывает на угнетение гипофизарно-гонадной системы. Именно в эти сроки экспонирования, как это следует из приведенных выше данных, развиваются выраженные изменения в углеводно-энергетическом обмене.
Что касается обмена азотистых низкомолекулярных соединений, нуклеиновых кислот и липидов, то в целом этн звенья метаболизма менее подвержены действию ПеМП и ПеЭП.
В то же время нельзя не отметить, что под влиянием импульсных ПеМП НЧ напряженностью 72 кА/м и ПеЭП напряженностью 10 кВ/м изменения в азотистом метаболизме, в частности снижение уровня аммиака в головном мозге и повышение его в крови, печени, сердце и скелетных мышцах, по степени своей выраженности (от 25 до 75 %) не уступали таковым, регистрируемым в углеводно-энергетическом обмене.
Несмотря на однонаправленный характер изменений уровня аммиака в отдельных органах, биохимические механизмы, обусловливающие эти изменения, различны. Так, в печени воздействие импульсного ПеМП НЧ угнетает (на 13 %) образование аммиака из адениловой кислоты, но ускоряет (на 11%) дезамидирование белков; замедляет (на 24 %) устранение аммиака в форме мочевины, но приводит к компенсаторному усилению (на 53 %) связывания его в виде глутамина. В сердце и скелетных мышцах усиление образования аммиака (на 25 и 39 % соответственно) происходит вследствие активации адеиозин-и аденилат-дезаминаз (в среднем на 19—31 %) при отсутствии соответствующего усиления процессов, приводящих к его связыванию. В ткани мозга в зависимости от интенсивности действующего по.п:я преобладает либо замедление, либо интенсификация процессов аммиакообразования с сопутствующим замедлением связывания аммиака.
Различным в зависимости от напряженности поля является и влияние его на обмен нуклеиновых кислот. Так, если под действием поля напряженностью 72 кА/м происходит снижение уровня РНК и ДНК в головном мозге (на
23 %), печени (на 16 и 29 % соответственно) и семенниках (на 21 %) вследствие активации деполимераз нуклеиновых кислот, то под влиянием поля напряженностью
24 кА/м содержание РНК снижается только в семенниках. Уровень же ДНК снижен в среднем на 23 % в ткани мозга, но повышается на такую же величину в печени и семенниках.
Важно отметить, что, несмотря на различия биохимических механизмов, приводящих к возникновению изменений интегральных показателей углеводно-энергетического и азотистого обмена в отдельных органах, иногда различную их направленность в зависимости от параметров воздействующих полей (составляющих поля, частоты, напряженности, продолжительности воздействия и режима генерации), эти изменения в большинстве случаев регистрируются до выявления в органах физиологических и особенно морфологических нарушений.
Для оценки биологических эффектов ПеМП и ПеЭП высоких напряженностей, как следует из полученных данных, целесообразно использовать определение наиболее интегральных показателей углеводно-энергетического и азотистого обмена, отражающих функциональную активность и структурную полноценность головного мозга, печени, сердца, скелетных мышц и семенников, и прежде всего таких, как уровни гликогена, глюкозы, молочной кислоты, креатинфосфата, аммиака и глутамина. Одновременно с этими показателями для выявления характера реакций , (адаптивная, компенсаторно-приспособительная иличпато-^ логическая) желательна оценка функционального состояния эндокринной системы, включая снмпатико-адреналовую.
Сравнительный анализ результатов биохимических исследований с физиологическими и морфологическими данными [2] позволяет также констатировать, что такие сдвиги, как достоверное снижение уровня гликогена (особенно в головном мозге и сердце) и макроэргических соединений, разобщение процессов окисления и фосфорилнрования, интенсификация процессов перекненого окисления липидов, изменения уровня жирных кислот и холестерина в крови и органах, повышение уровня мочевины в крови и снижение его в печени, уменьшение содержания нуклеиновых кислот в органах, могут свидетельствовать о возникновении в организме патологического состояния.
На примере многократного воздействия ПеМП и ПеЭП, высоких напряженностей установлено также, что определс^ нне активности ферментов, принимающих участие в обме" не углеводов, макроэргов, азотистых соединений и нуклеиновых кнелот, является менее информативным по сравнению с определением интегральных показателей изучаемых видов обмена. В связи с этим представляется, что определение активности ключевых ферментов указанных видов обмена веществ само по себе не является достаточно информативным критерием качественной характеристики ответной реакции организма на воздействие ЭМП, как, очевидно, и других факторов окружающей среды. Подобные сведения важны в случае выяснения механизмов влияния ЭМП на метаболические процессы в организме с целью последующей их коррекции или патогенетической профилактики биохимических сдвигов, развивающихся в организме под влиянием факторов окружающей среды.
После того как было установлено значение определения ряда показателей метаболизма как критериев оценки неблагоприятного воздействия на организм ПеМП и ПеЭП высоких напряженностей, представлялось важным оценить^ их информативность и для оценки действия полей болсе^ низких интенсивностей.
С этой целью в условиях хронического (3 и 6 мес) воздействия ПеМП НЧ и ПЧ напряженностью 35, 75 и 750 А/м и ПеЭП НЧ напряженностью 1 и 4 кВ/м проведено определение содержания гликогена, глюкозы, молочной кислоты, аммиака-и глутамина в крови, головном мозге, печени и сердце, креатинфосфата в головном мозге, нуклеиновых кислот в мозге, печени и семенниках, адреналина в надпочечниках и 11-ОКС в плазме крови.
Обнаружено, что из перечисленных выше показателей при минимально исследованных нами напряженностях полей (35 А/м для ПеМП НЧ, 75 А/м для ПеМП ПЧ, 1 кВ/м для ПеЭП НЧ) достоверные изменения наблюдались лишь в содержании молочной кислоты в. печени (соответственно снижение на 29 % или увеличение на 20 и 26 %•) и уровне аммиака в сердце (увеличение в среднем на 30—34 %). Параллельно с изменениями уровней молочной кислоты и аммиака в названных органах как пркА указанных, так и при более высоких напряженностях^ ПеМП и ПеЭП зарегистрированы их сдвиги (увеличение в среднем на 29—50 %) ив крови, что позволяет отнести опр>еделение уровней молочной кислоты и аммиака к числу наиболее информативных показателей при оценке начальных проявлений действия ПеМП и ПеЭП на организм.
Применение методов определения указанных метаболитов в крови лиц, контактирующих с ПеМП ПЧ и НЧ, позволило подтвердить их высокую информативность. Достоверные изменения уровня молочной кислоты в виде его повышения в среднем на 25—36 % и увеличение на 28 %
содержания аммиака (под влиянием импульсных ПеМП НЧ) отмечены у лиц даже с непродолжительным (от I мес до 3 лет) стажем работы в контакте с ПеМП ПЧ и ПеЭП НЧ до выявления отчетливых клинико-фнзнологи-ческих отклонений [1].
Литература
I. Абрамович-Поляков Д. К-, Клейнер А. И.. Колодуб Ф. А. и др.//Врач, дело,— 1979,— № 4. — С. 106—110.
2. Евтушенко Г. И., Колодуб Ф. А., Островская И. С.. Максименко Н. В. Влияние импульсного электромагнитного поля низкой частоты на организм.— Киев, 1978.
3. Меркурьева Р. В., Судаков К■ В., Бонашгвская Т. И., Журков В. С. Медико-биологические исследования в гигиене. — М., 1986.
Поступилj 0I.10.SS
УДК 613.047:621.319):[612.2S + 612.01S. 1].014.424
Ф. Г. Портков, А. П. Иерусалимский, Л. Ф. Воробьева, Б. Л. Линду ре,
Ю. М. Порозов
СОСТОЯНИЕ МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ФЕРМЕНТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА У КРЫС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ 120 кВ/м В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
Отделение медико-биологических проблем электротехники Всесоюзного научно-нсследо-вательского проектно-конструкторского и технологического института кабельной промышленности, Юрмала
4 Внедрение в различные отрасли народного хозяйства средств, связанных с использованием или образованием неионизирующих . электромагнитных излучений, и значительное повышение их интенсивности ставят вопрос об охране здоровья человека и окружающей среды от возможного неблагоприятного воздействия данного фактора.
Анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о биотропности электростатических полей (ЭСП), с различной активностью воздействующих на органы и системы организма [1—5, 8]. Большинство экспериментальных работ, выполненных на эту тему, проведено в условиях острого и подострого экспериментов. В то же время для дальнейшей разработки и совершенствования принципов нормирования статического электричества значительный интерес представляет изучение процессов адаптации к длительному воздействию данного фактора.
Известно, что приспособление организма к различным -факторам внешней среды, формирующееся через нейро-■ эндокринные механизмы, происходит с участием центральной нервной системы. Изменение ее деятельности, как правило, связано с нарушением нейромедиаторных систем, состояние которых в свою очередь находится в тесной связи с работой энергопреобразующих систем клетки.
В настоящей работе проведено изучение содержания биогенных моноамннов: дофамина (ДА), норадреналина (НА), серотонина (С) и его метаболита 5-оксииндол-уксусной кислоты (5-ОИУК) в отдельных структурах мозга (базальные ганглии, промежуточный мозг, ствол) и ферментов энергетического обмена (АТФазы) в мембранах эритроцитов.
Экспериментальной моделью служили крысы-самцы линии Вистар с исходной массой тела 180—200 г. Экспериментальная установка представляла собой плоский конденсатор с пластинами размером 0,75x0,75 м и расстоянием между ними 0,5 м. На верхней пластипе были ^укреплены 35 тонких коропирующих электродов длиной ' от 80 до 120 мм и диаметром 0,1 мм. На пластины подавали постоянное напряжение от высоковольтного преобразователя ПВС-160 (на верхнюю пластину ст отрицательного полюса, нижняя пластина была заземлена). Напряжение на пластинах измеряли статическим вольтметром типа С-96. Между нижней пластиной установки и источником питания включали микроамперметр, который использовали для измерения общего тока аэроионов, стекающих с нижней пластины. Камера для контрольных животных была абсолютно идентична экспе-
риментальной, но не подключалась к источнику питания. Животных опытной и контрольной групп помещали в соответствующие камеры на 4 ч ежедневно. Продолжительность пребывания их в поле составляла в различных подгруппах 1, 2, 3 и 4 мес. Действующий фактор — ЭСП напряженностью 120 кВ/м при плотности ионного тока 1,7 мкА/м2, что соответствует максимальным параметрам электрической среды вблизи линий электропередач постоянного тока ультравысокого напряжения [6]. По окончании эксперимента животных декапитировали на гильотине. Моноамины в структурах мозга определяли флюориметрическим методом после их предварительного разделения на колонках с сефадексом С = 10 [7], АТФазу в мембранах эритроцитов — спектрофотометри-ческим методом [1, 2, 9]. Число животных в каждой подгруппе составляло 10. Всего в эксперименте использовано 100 животных.
В течение 1-го месяца пребывания животных в ЭСП не отмечено сколько-нибудь существенных изменений изучаемых показателей. Начиная со 2-го месяца появляются слабовырая^енные изменения в характере нейромедиа-ции, в частности отмечена тенденция (0,05 </?<0,1) к снижению уровня НА в стволе мозга (контроль 2,78± ±0,41 нмоль на 1 г ткани, опыт 2±0,16 нмоль/г) и повышению уровня ДА в базальных ганглиях (81 ±2,68 и 92,68±4,58 нмоль/г соответственно). При анализе содержания моноамннов в мозге животных после 3 мес пребывания их в ЭСП не отмечено существенных различий между опытной и контрольной группами. Вместе с тем при практически неизменном уровне ДА и НА наблюдалось нарушение равновесия между отдельными катехо-ламннергическими системами, особенно отчетливо проявляющееся в промежуточном мозге, где значение коэффициента ДА/НА достоверно в среднем на 47 % снижено в группе подопытных животных, что свидетельствует о снижении синтетической способности дофами-нергнческих структур или нарушении метаболизма дофамина (см. таблицу). К концу эксперимента (4 мес) нарушения в деятельности катехоламинергнческих нейронов приобрели более отчетливый характер, о чем свидетельствует достоверное снижение уровня НА в стволе и промежуточном мозге, что при неизменном уровне ДА привело к дисбалансу в катехоламинергнческих системах (см. таблицу). Спустя месяц после прекращения воздействия фактора (восстановительный период) активность дофамин- и норадренергических нейронов почти полностью нормализовалась, только в базальных ганглиях осталась следовая реакция в виде тенденции к снижению уровня ДА (в контрольной группе его содержание
