CC BY
13
УДК «13.647
В. С. Белокриницкий
К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НЕИОНИЗИРУЮЩИХ МИКРОВОЛНОВЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Киевский НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева
Развитие технического прогресса обусловило появление микроволновых генераторов, которые все шире используются человеком в различных сферах его деятельности. В результате применения этих генераторов в народном хозяйстве, быту постоянно увеличивается число лиц, контактирующих с неионизирующим микроволновым излучением (НМИ), что и обусловливает необходимость выяснения характера биологического действия микроволн, определения степени их вредности, установления предельно допустимых уровней, разработки мер профилактики и защиты.
При гигиенической регламентации любого фактора окружающей среды важное значение имеет изучение процессов, происходящих в организме под его воздействием и их оценка с точки зрения понятий «норма», «патология», «предпа-тология», давно привлекающих внимание видных советских патологов (А. И. Струков и соавт.). Для профилактической медицины, какой является гигиена, наиболее важное значение имеет пред-патология. Как указывают Г. И. Сидоренко и Ю. И. Прокопенко, единственным способом предупреждения любых последствий загрязнения окружающей среды является диагностика пред-патологии. Однако и на сегодняшний день нет единого представления о границах нормы и пред-патологии. В современной литературе эти понятия трактуются в широком диапазоне изменений в состоянии организма (Уагта; Г. И. Царего-родцев и В. П. Алферов; Ю. И. Прокопенко, и др.).
Вместе с тем категории, принятые для оценки этих состояний, дискутабельны. Нерешенным является вопрос о месте и физиологическом значении адаптации в здоровом и больном организме, требует дальнейшей разработки вопрос об уровне компенсации как показателе неблагоприятного действия факторов окружающей среды и т. д.
Кроме того, в подавляющем большинстве случаев все эти явления оцениваются только на основании изменения функций, регистрируемых с помощью физиологических методик, без учета данных о состоянии структуры.
В Киевском НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Марзеева в основу изучения биологического действия НМИ положен принцип единства структуры и функции. В связи с этим применяется комплекс различных физиологических, биохимических, иммунологических и гистохимических методик, что позволяет выявить особенности течения реакций на разных уровнях организации и регуляции организма. За многие
годы работы нами получен большой экспериментальный материал, позволяющий судить о состоянии процессов, обусловленных изменением структуры и функции тканей, клеток и отдельных органоидов различных образований головного и спинного мозга, нервных стволов, печени, сердца, почек при воздействии на организм СВЧ электромагнитных волн сантиметрового диапазона. В различных экспериментах животных подвергали воздействию микроволн разной интенсивности: 1 — 5, 10— 15, 25 — 30, 50, 500, 1000 м кВт/см2, а ^акже 5—10 и 400 — 500 мл Вт/см2.
Животных облучали в безэховой экранированной камере, где они находились в специальных клетках, расположенных в зоне сформированного электромагнитного поля. В качестве генератора использовали аппарат «ЛУЧ-58» (длина волны 12,6 см). Измерение плотности потока энергии (ППЭ) осуществлял инженер с помощью специальных приборов типа ПЗ-9.
В работе применяли как обычные морфологические методы исследования, так и методы гистохимии и электронной микроскопии. Определяли следующие показатели: общее состояние структуры тканей, содержание в клетках гликогена, нейтральных жиров, нуклеиновых кислот (РНК, ДНК), активность ферментов (сукцинат-дегидрогеназы — СДГ, малатдегидрогеназы — МДГ, лактатдегидрогеназы — ЛДГ, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы — Г-6-ФДГ), являющихся ключевыми звеньями в окислительно-восстановительных и энергетическом процессах обмена, а также состояние ультраструктуры клеток, обращая особое внимание на структуру митохондрий и других органелл, на мембранах которых сосредоточены исследуемые ферменты и происходит синтез нуклеиновых кислот.
Ферментативные реакции проводили по методикам, изложенным в книге Э. Пирса. Результаты реакций оценивали по характеру и топографическому расположению в клетках зерен ди-формазана (И. Д. Шперлинг и И. Ф. Гусакова) по пятибалльной системе. Электронно-микроскопические исследования проводили по методу, принятому в лаборатории Н. Н. Боголепова Института мозга АМН СССР.
Установлено, что наиболее ранними изменениями в исследуемых органах крысы при воздействии на организм НМИ низких уровней (1 — 50 мкВт/см2) являются значительное повышение активности СДГ, Г-6-ФДГ, незначительное повышение активности МДГ, ЛДГ при выраженной
утилизации гликогена и частичном снижении содержания РНК в цитоплазме клеток. Эти биологические эффекты выявляются уже непосредственно и в первые дни после однократного облучения животных СВЧ-полем интенсивностью 50 мкВт/см2 в течение 3—7 ч, а также при многократном (до 1 мес по 7 или 3 ч в день) облучении животных СВЧ-полем интенсивностью 1 — 5, 10, 25 мкВт/см2.
При воздействии СВЧ-поля интенсивностью 10 и 25 мкВт/см2 в течение 2 мес мы наблюдали изменения ультраструктуры клеток головного мозга, которые выражались в набухании митохондрий, нарушении целостности их крист, перегородок и оболочек. Изменения нарастали при воздействии на организм СВЧ-поля интенсивностью 50 мкВт/см2 в течение 2 мес ежедневно 3 раза в день по 40 мин с интервалами 3—4 ч. Выявленные при этом сдвиги в окислительных процессах клеток мы рассматриваем как действие, направленное на образование дополнительной энергии и компенсации функций клетки, о чем свидетельствуют также гиперплазия и гипертрофия митохондрий.
Воздействие на организм животных (крыс) СВЧ-поля интенсивностью 500 мкВт/см2 (однократно, в течение 3 или 7 ч) вызывает более выраженные изменения гистохимизма и структуры клеток. Эта доза оказывает повреждающее действие не только на митохондрии, но и на другие органоиды, в частности эндоплазма-тический ретикулум, тонкие структуры ядра и ядрышка, что сопровождается повышением активности исследуемых ферментов, изменением содержания в клетке гликогена, нуклеиновых кислот (РНК, ДНК), свидетельствующими о нарушении их утилизации и синтеза. Изменения не нормализуются в течение месяца после прекращения облучения. Однако значительная часть показателей восстанавливается в течение 2 мес.
Многократное (через равные промежутки времени) воздействие СВЧ-поля одной и той же интенсивности (15 и 30 мкВт/см2) или повторное воздействие СВЧ-поля более высокой интенсивности (15+30 мкВт/см2 и в меньшей степени 15+30+50 мкВт/см2 по 3 ч ежедневно в течение 10 дней каждое) способствует поддержанию на повышенном уровне активности ферментов, измененного состояния показателей гистохимизма и структуры клеток и тканей исследуемых органов. Воздействие на предварительно облученных животных СВЧ-поля интенсивностью 500 мкВт/см2 в течение 3 или 7 ч вызывает менее выраженные изменения в тканях, чем воздействие этой же дозы на интактных животных. Наблюдаемые у животных этих серий опытов изменения показателей гистохимизма и структуры мы рассматриваем как компенсатор-но-приспособительные, обеспечивающие определенную устойчивость обменных процессов и сохранение структуры на определенном уровне.
Они направлены против повреждающего действия СВЧ-поля более высокой интенсивности на сохранение функции.
При многократном (в течение 2 мес ежедневно, 3 раза в день по 40 мин с интервалами 3— 4 ч) воздействие СВЧ-поля интенсивностью 1000 мкВт/см2 на организм (крысы) значительно снижается содержание в клетках гликогена, нуклеиновых кислот, повышается количество в них нейтральных жиров, происходит вакуолизация отдельных участков цитоплазмы, значительно изменяются форма и электронная плотность митохондрий не только в клетках, но и в нервных волокнах, увеличиваются их количество и размеры, наблюдаются истончение и фрагментация нейрофибрилл, нарушение целостности мембран эндоплазматического ретикулума, изменение электронной ^плотности и плотности расположения гранул хроматина в ядре и ядрышке. При этом повышается активность глиальных элементов и клеток ретикулоэндотелиальной системы. Эти явления мы трактуем как дистрофические (обратимые) процессы. Однако многие из исследуемых показателей не восстанавливаются в течение 2 мес после 'прекращения воздействия.
Однократное воздействие электромагнитного СВЧ-поля более высокой интенсивности (10 мВт/см2 и особенно 400—500 мВт/см2) на организм животных в течение 1 ч (кошки) и 4 ч (собаки) вызывает идентичные изменения в тканях и клетках исследуемых органов. Они выражаются в резком расширении кровеносных сосудов (особенно артериол и капилляров), разрыхлении их стенок, увеличении межклеточных и тканевых пространств, вакуолизации нервных и паренхиматозных клеток, значительном снижении содержания в них гликогена, нуклеиновых кислот, вплоть до исчезновения, резком набухании и повышении элективных свойств многих клеток, изменении их формы и размеров, демиелинизации и вакуолизации нервных волокон и др. Все эти изменения хорошо выражены при просмотре гистологических препаратов в обычном световом микроскопе уже непосредственно или в 1-й день после прекращения облучения. Изменения со стороны клеток нарастают на 10, 20, 30-й дни восстановительного периода. Они более выражены и чаще встречаются у животных, подвергшихся воздействию СВЧ-поля интенсивностью 400—500 мВт/см2. Эти процессы мы считаем необратимыми. У животных возникает заболевание с четко выраженными клиническими проявлениями, которое прогрессирует.
При анализе приведенных выше экспериментальных данных установлено, что характер и степень выраженности наблюдаемых в облученном организме изменений зависят от условий эксперимента, в частности от дозы, которой облучали организм (интенсивность, длительность
2 Гигиена и санитария Л4 6
— 33 —
и режим воздействия), времени исследования тканей от начала облучения и после его окончания, специфической функции клеток, их образований и органа в целом, а также от исходного состояния организма.
При гигиенической оценке выявленных сдвигов, развивающихся в облученном СВЧ-полем организме, важное место занимает проблема общего и частного, имеющая фундаментальное значение не только для гигиенической науки, но и патологии в целом.
По мнению ряда ученых, наблюдается ослабление разработки вопросов, связанных с общей регуляцией организма, а также вопросов, касающихся роли нервной системы в патологии, нервной трофики, нервизма вообще. По мнению Д. С. Саркисова, в настоящее время возникает ложное представление о самостоятельности внутриклеточных процессов, о том, что они могут протекать без участия нервной системы и что без изучения этих вопросов могут быть решены главные проблемы медицины.
Достижения современной биологии в области гистохимии и электронной микроскопии значительно расширили наши представления о патологии. Возник широкий интерес к патологическим процессам в клетке, стала оформляться молодая область науки — клеточная патология, или патоцитология, достижения которой находят все более широкое применение в различных областях биологии и медицины. Перспективы этого направления работ очень широки, а прикладной характер придает им особо важное значение. Это относится и к профилактической медицине, каковой является гигиена.
Анализ проведенных нами исследований свидетельствует о том, что регистрируемые с помощью методов гистохимии и электронной микроскопии показатели являются высокочувствительными к действию СВЧ-поля. Изменения этих показателей позволяют установить возможность и пределы структурных преобразований в клетке, ткани, органе, являющихся морфологическим выражением процесса адаптации. Они позволяют также обнаружить начальные про-
явления болезни, ступенчатость процесса адаптации, повреждающее действие фактора, а также компенсаторные возможности морфологического субстрата в зависимости от частоты и силы действия раздражителя. Выявление и широкое изучение противоречивых элементов — повреждения и компенсации, а также выраженности отношения двух других противоположных процессов — лабильности ритма физиологической j регуляции ультраструктур и частоты и силы действия раздражителя может составить предмет морфофункционального определения состояния предпатологии, имеющей столь важное значение при гигиенической регламентации СВЧ-поля с учетом возраста, сопутствующих заболеваний и длительности контакта с данным фактором окружающей среды, а также при разработке мер профилактики и защиты. Все это чрезвычайно перспективно и полностью соответствует развитию современной науки.
Литература. Прокопенко Ю. И. — Вести. АМН СССР,
1974, № 8, с. 92—95. Саркисов Д. С. — Арх. пат., 1976, № 4, с. 3—12. Сидоренко Г. И., Прокопенко Ю. И. — Вести. АМН СССР,.
1976, № 4, с. 13—22. Струков А. И., Смольянников А. В., Саркисов Д. С. — Арх.
пат., 1980, № 4, с. 3—12. 4
Царегородцев Г. И., Алферов В. П. — Вести. АМН СССР,
1976, № 4, с. 22—31. Шперлинг И. Д., Гусакова И. Ф. — Арх. пат., 1972, № 10,
с. 81—83. Пирс Э. Гистохимия. М., 1962.
Поступила ll.ll.St
Summary. Animal experiments demonstrated a high sensitivity of histochemical indices (glycogen, neutral fats, nucleic acids, tigroid substance and chromatin content; succinate-malate-lactate dehydrogenase and glucose-6-phosphate dehydrogenase activity) as well as the ultrastructural cells of various formations of the brain and the spinal cord, the tissues of the heart, liver and kidneys to the action of electromagnetic waves of centimetre range (A.= 12.6 cm). A definite relationship between changes in the above-mentioned indices and EMF exposure intensity, duration and regime, the tissue assay period and a specific function of the organs and the cells-has been established. Approaches to evaluating the effects-produced by the given factor with regard to the changes identified and on the strength of such concepts as "norm", "pathology", "prepathology" have been considered.
УДК 816-073.75-06:816-001.28-084
В. Я. Голиков, Л. В. Новикова
СРАВНЕНИЕ ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПАЦИЕНТОВ ПРИ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
•ЦОЛИУВ, Москва
Выбор в качестве дозиметрических критериев физических величин, адекватно характеризующих тяжесть повреждения и вероятность неблагоприятных для организма реакций на воздействие ионизирующих излучений, является од-
ной из фундаментальных задач радиационной \ гигиены. Эволюция представлений о биологическом действии радиации неизбежно приводила к поиску новых дозиметрических критериев. В настоящее время такой поиск необходим для*
