CC BY
6Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 23 (62). 2010. № 4. С. 245-252.
УДК 595.123:591.17+615.849.11
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ НА ДИНАМИКУ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПЛАНАРИЙ DUGESIA TIGRINA С РАЗЛИЧНЫМИ ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ОСОБЕННОСТЯМИ
ЯрмолюкН.С., Темурьянц Н.А., Шехоткин А.В.
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадського, Симферополь, Украина
E-mail:nat_yarm@maiL ru
Изучено влияние электромагнитного экранирования на скорость движения планарий Dugesia tigrina с различными индивидуальными особенностями. Под влиянием электромагнитного экранирования происходило изменение динамики скорости движения планарий, которое было более выражено в группах с низкой двигательной активностью.
Ключевые слова: скорость движения, двигательная активность, электромагнитное экранирование, Dugesia tigrina.
ВВЕДЕНИЕ
Одной из актуальных проблем современной экологической физиологии является исследование индивидуальной чувствительности и устойчивости человека и животных к действию разнообразных факторов, приспособленности и жизнеспособности при изменении условий обитания, а также экстремальных ситуациях [1-4]. Накапливается все больше данных о том, что факторы различной природы, но малой интенсивности (микродозы) также обладают выраженным биологическим действием [5], вызывая наиболее яркие ответные реакции у особей с определенными индивидуальными особенностями [6], так называемых сенситивов. В связи с широким распространением таких факторов, изучение индивидуальной чувствительности к их действию представляет значительный интерес.
Изучение природы повышенной чувствительности, а также выделение сенситивов привлекает внимание различных исследователей. Одним из критериев повышенной чувствительности к действию различных факторов у крыс является их поведение в «открытом поле» (ОП). В зависимости от ГДА и ВерДА, определенных в этом тесте, выделяют животных с НДА, СДА и ВДА. Оказалось, что животные с ВДА более чувствительны к стресс-факторам, а животные с НДА - наоборот, чувствительны к действию факторов низкой интенсивности. При этом различная двигательная активность определяется уровнем возбудимости ЦНС.
В современных исследованиях многих авторов широко используются беспозвоночные, в том числе - планарии, так как параметры регенерации у этих животных связаны со многими процессами, которые изменяются под влиянием различных экологических факторов, в том числе электромагнитных полей [7-11].
Среди этих факторов особое внимание в настоящее время привлекает изучение действия ослабленного магнитного поля (МП). Это связано с тем, что такие поля широко распространены, но их действие не исследовано, кроме того, изучение их биологической активности позволяет расширить представления об экологической значимости этих факторов.
В связи с изложенным, задачей исследования явилось изучение реакции на электромагнитное экранирование (ЭМЭ) планарий с различными индивидуальными особенностями. По аналогии с позвоночными, животных делили на три группы по скорости движения (СД), полагая, что она определяется функциональными особенностями ЦНС и сенсорных систем.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использована лабораторная бесполая раса планарий Dugesia tigrina, условия ее содержания и кормления описаны ранее [12].
Для экспериментов использовали животных длиной ~ 9±1 мм, у которых движение осуществлялось за счет ресничек, а не мускулатуры [13].
Планарий отбирали для опыта через три-четыре дня после кормления. У всех животных определяли скорость движения, она колебалась от 1,4183±0,05 до 2,0196±0,02 мм/с. Все планарии по уровню двигательной активности были распределены на три группы: с низкой (НДА), средней (С ДА) и высокой (В ДА) двигательной активностью (табл. 1). Полученные данные позволяют судить о том, что животные со СДА преобладают в популяции.
Таблица 1
Распределение планарий по уровню скорости движения (х ± S х ).
Группы животных Число животных (%) Скорость движения, мм/с
НДА (1) 31 1,4183±0,05
СДА (2) 43 1,7501±0,02 Р1,2<0,001
ВДА (3) 26 2,0196±0,02 Р1,3<0,001 Р2,3<0,001
Животных каждой из выделенных групп рассаживали в три стаканчика по 50 мл воды. В дальнейшем из каждой выделенной группы формировали две подгруппы. Животные группы А служили контролем, группы Б - подвергались воздействию ЭМЭ. При этом каждая планария помещалась в отдельный флакон с 20 мл. воды. Изолированное содержание каждого животного позволило изучить индивидуальные особенности СД, её изменения во времени, а также инфрадианную ритмику этого показателя.
Контрольные животные находились в обычных лабораторных условиях и не подвергались какому-либо дополнительному воздействию. Планарий
экспериментальной группы содержали в экранирующей камере на протяжении 27-и дней по 23 часа в сутки. Ежедневно в течение одного часа (всегда в одно и тоже время с 10 до 11 час.) проводили фиксацию СД планарий.
Для определения СД применяли компьютерные технологии анализа изображений [14]. Для этого видеоизображения движущихся в воде червей регистрировались с частотой 30 кадров в одну секунду. СД планарии вычислялась отношением пройденного ею пути (мм) ко времени в одну секунду. Путь измерялся наложением двух участков одного видеоряда с соответствующей разницей во времени. Контрастирование проводилось при помощи стандартной операции «вычитания» для двух изображений [15].
Ослабление электромагнитного поля достигалось применением экранирующей камеры, которая представляет собой комнату размером 2х3х2 метра, изготовленную из железа «Динамо». Коэффициент экранирования постоянной составляющей магнитного поля, измеренный с помощью феррозондового магнитометра, составлял по вертикальной составляющей 4,4, по горизонтальной - 20. Измерялась также спектральная плотность магнитного шума в камере как в области ультранизких (от 2-10-4Гц до 0,2 Гц), так и в области радиочастот (от 15 Гц до 100 кГц). В области сверхнизких частот измерения производились с помощью феррозондового магнитометра в паре со спектроанализатором, в области радиочастот -индукционным методом. Внутри камеры для частот выше 170 Гц и в области частот от 2-10-3 до 0,2 Гц уровень спектральной плотности магнитного шума ниже 10 нТл/Гц0.5. Магнитное поле существенно проникает внутрь камеры на частотах 50 и 150 Гц и ниже 2-10-3Гц. Коэффициент экранирования камеры на частотах 50 и 150 Гц порядка 3. В области частот от 150 Гц до 100 кГц происходит слабое экранирование, тогда как частоте больше 1 МГц имела место тенденция к ослаблению.
Проверка полученных данных на закон нормального распределения позволила применить параметрический метод в статистической обработке и анализе материала исследования, поэтому вычисляли среднее значение исследуемых величин и ошибку средней. Оценку достоверности наблюдаемых изменений проводили с помощью t-критерия Стьюдента. За достоверную принимали разность средних при р<0,05. Расчеты и графическое оформление полученных в работе данных проводились с использованием программы Microsoft Excel и программного пакета «STATISTICA - 6.0» [16, 17].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате экспериментального тестирования, проведенного на протяжении 27-и дней, можно отметить некоторые сходства и различия в динамике СД планарий с различными индивидуальными особенностями в условиях ЭМЭ. У всех животных отмечены двухфазные изменения СД. I фаза - увеличение СД, II фаза - ее снижение. Отмечена неодинаковая степень выраженности фаз у планарий с различными индивидуальными особенностями.
Анализ СД животных с различной двигательной активностью показал, что в первой половине эксперимента происходит увеличение значений изучаемого показателя интактных животных и групп, содержащихся в условиях ЭМЭ. У
животных со СДА наблюдается увеличение СД в группе ЭМЭ относительно контрольных значений, которое колебалось от 1,7793±0,06 мм/с на четвертые сутки эксперимента до 2,4447±0,12 мм/с (р<0,01) на девятые сутки, когда и отмечено максимальное возрастание (рис. 1, А). В группе с НДА возрастание СД наблюдается в тот же период, что и в группе со СДА. Так, значения показателя варьируются от 1,6951±0,05 мм/с (р<0,05) на четвертые сутки до 2,4182±0,09 мм/с (р<0,01) на восьмые сутки (рис. 1, Б). Таким образом, в группе с НДА, содержащейся в условиях ЭМЭ, в первой половине эксперимента возрастание значения изучаемого показателя наблюдается также на четвертые сутки, но максимальные значения характерны на одни сутки раньше, чем в группе со СДА. У животных с ВДА возрастание СД наблюдается на пятые сутки, что на одни сутки позже, чем в группах с НДА и СДА. Так, значения возрастают от 1,7821±0,11 мм/с на пятые сутки до 2,6052±0,04 мм/с (р<0,01) на девятые сутки эксперимента (рис. 1, В). Таким образом, максимальное значение СД в группе с ВДА наблюдается в теже сроки, что и в группе со СДА, но в тоже время это на одни сутки позже, чем у животных с НДА.
...
. Л...... .'"'■■т.. .. .....
•• л.....■?'A^.-f-'-^'-'.V" iJ
5 6 7 8 9 сутки эксперимента
10
12
13
14
А
Б В
Рис. 1. Динамика и экспоненциальная модель СД контрольных и экспериментальных групп животных с различной двигательной активностью в первой половине эксперимента: А - СДА; Б - НДА; В - ВДА
Примечание: Р - достоверность различий при сравнении значений контрольной и экспериментальной групп животных: * - (р<0,001); ** - (р<0,01); *** - (р<0,05)
Экспоненциальная модель данных, представленная на Рис. 1 и позволяющая определить основные направления сдвигов динамики СД, в первой половине эксперимента позволила выявить у животных с различными индивидуальными особенностями тенденцию к возрастанию СД как в контрольных, так и в экспериментальных группах. При этом возрастание СД было более выражено в группах, содержащихся в условиях ЭМЭ.
Литературные данные свидетельствуют о том, что выраженные различия скорости угашения компонентов двигательной активности, вероятно, можно объяснить тем, что различный уровень двигательной активности обуславливается различной возбудимостью в ЦНС. В работах Д.А. Кулагина с соавт. (1986) показано, что между НДА в ОП и силой возбудительного процесса существует достоверная корреляционная связь, а уровень горизонтальной и вертикальной двигательной активности зависит от общего уровня возбудимости животного. Как свидетельствуют литературные данные, НДА в «открытом поле» в значительной степени связана с высокой активностью серотонинэргической системы головного мозга [18]. Наши данные позволяют расширить эти сведения о повышенной чувствительности и беспозвоночных животных с НДА.
1.
20 21 22 23 сутки эксперимента
16
24
25
26
27
А
Б В
Рис. 2. Динамика и экспоненциальная модель СД контрольных и экспериментальных групп животных с различной двигательной активностью во второй половине эксперимента: А - СДА; Б - НДА; В - ВДА
Примечание: Р - достоверность различий при сравнении значений контрольной и экспериментальной групп животных: * - (р<0,001); ** - (р<0,01); *** - (р<0,05)
Динамика СД во второй половине эксперимента поменялась в противоположную сторону. Начиная с 15-х суток наблюдения, происходит снижение уровня изучаемого показателя, при этом в группах, содержащейся в условиях ЭМЭ, оно более выражено.
Экспоненциальная модель данных, представленная на Рис. 2, в последующие 13 суток наблюдения позволяет выявить тенденцию к снижению СД животных с различными индивидуальными особенностями как в контрольных, так и в экспериментальных группах. При этом более выражено снижение в группе с НДА.
В пользу представления об индивидуальных особенностях реагирования различных систем организма животных, обладающих неодинаковыми типологическими особенностями при различных воздействиях можно привести работу Е. 8а_)й и соавт. [19], выявивших большую степень разрушений кости при артрите у менее подвижных животных. Также Л.М. Ливановой с соавт. были получены интересные данные в лабораторных экспериментах, проведенных на животных [20-22]. Было выявлено, что при моделировании гипокинезии у животных с активным и пассивным типами поведения, определенными в тесте ОП, значение АД выше, чем у животных со средним типом поведения. Однако существуют данные, свидетельствующие о том, что АД и частота сердечных сокращений у крыс с ВДА при воздействии гипокинетического стресса не изменяются. У крыс с НДА, в тех же условиях, наблюдаются преходящие гипертензивные и гипотензивные реакции, после чего АД возвращается к исходному уровню, а часть животных данной группы погибает [23]. В свою очередь в условиях иммобилизационного стресса у крыс-самок с активным типом поведения в тесте ОП не наблюдалось изменений в ауторегуляции коронарного потока в отличие от животных пассивного типа. У этих животных чувствительность коронарных сосудов к монооксиду азота была выше, чем у активных крыс [24]. Приведенные результаты исследований согласуются с данными о том, что ЭС вызывает отчетливую перестройку ультраструктуры эндотелиоцитов и базальной мембраны восходящей части дуги аорты только у крыс с НДА [25]. Эти животные, в условиях мозговой ишемии при двусторонней окклюзии каротидных артерий, характеризуются более интенсивным мозговым кровотоком и более высокой частотой летальных исходов. Стрессорное воздействие вызывает инволюцию тимуса у этих крыс на 25-30 % [26-27]. У низкоподвижных животных при воздействии стресс-фактора, несмотря на повышение скорости локального кровотока, уровень напряжения кислорода в мозге снижается, а у крыс с активным типом повышается.
Исследование динамики СД планарий Dugesia tigrina с различными индивидуальными особенностями позволяет значительно расширить литературные данные и сведения о биологических эффектах экранирования на животных с различными индивидуальными особенностями.
ВЫВОДЫ
1. В первой половине эксперимента ЭМЭ приводит к увеличению СД планарий с различными индивидуальными особенностями. Более выраженные изменения наблюдаются в группе животных с НДА.
2. Начиная с 15-х суток эксперимента характерно снижение уровня изучаемого показателя, как в контрольной, так и экспериментальной группах. При этом более выраженные изменения характерны для группы животных с НДА.
Список литературы
1. Агаджанян Н. А. Влияние инфранизкочастотного магнитного поля на ритмику нервных клеток и их устойчивость к гипоксии / Н.А. Агаджанян, И.Г. Власова // Биофизика. - 1992. - Т. 37, № 4. -С. 681-689.
2. Виру А.А. Гормональные механизмы адаптации и тренировки / Виру А.А. - Л.: Наука, 1981. - 155 с.
3. Семагин В.Н. Тип нервной системы. Стрессоустойчивость и репродуктивная функция / Семагин В.Н., Зухарь А.В., Куликов М.А. - М.: Наука, 1988. - 133 с.
4. Слоним А. Д. Учение о физиологической адаптации / А. Д. Слоним // Экологическая физиология животных. - Л.: Наука, 1979. - С. 79-183.
5. Лиманский Ю.П. Возможные механизмы взаимодействия низкоинтенсивных электромагнитных излучений с организмом человека / Ю.П. Лиманский, Н.Д. Колбун // Теория и практика информационно-волновой терапии / Под ред. Н.Д. Колбуна. - К., 1996. - С. 30-42.
6. Грабовская Е.Ю. Реакция крыс с различными индивидуальными особенностями двигательной активности на действие слабого ПеМП СНЧ: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.13 / Грабовская Е.Ю. - СГУ. - Симферополь, 1992. - 23 с.
7. Goodman R. Pulsing electromagnetic fields induce cellular transcription / R. Goodman, C. Bassett, A.Henderson // Science. - 1983. - Vol. 222. - P. 1283-1285
8. Liboff A.R. Cyclotron resonance in membrane transport / A.R. Liboff // Interactions between // Electromagnetic Fields and Cells, 1985. - P. 281-296.
9. Marron M.T. Mitotic delay in the slime mold Physarumpolycephalum induced by low intensity 60- and 75-H~el ectromagnetic fields / M.T. Marron, E.M. Goodman, B.B. Greenebaum // Nature. - 1975. -Vol. 254. - P.66-67.
10. Modulation of the effect of pharmacological agents by weak and extremely weak alternating magnetic fields on a model of regeneration of the planarian Girardia tigrina / V.V. Lednev, A.M. Ermakov, O.N. [et al.] // Biophysics. - 2005. - Vol. 50, № 1. - P. 130-133.
11. Pulse shape of magnetic fields influences chick embryogenesis / A. Ubeda, J. Leal, M.A. Trillo [et al.] // J Anat. - 1983. - Vol. 137. - P. 513-536.
12. Демцун Н.А. Динамика скорости движения планарий, регенерирующих в условиях электромагнитного экранирования / Н.А. Демцун, Н.А. Темурьянц, М.М. Баранова // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2009. - Т. 22 (61), № 2. - С. 24-32.
13. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных: приспособление и среда / К. Шмидт-Ниельсен - М: «Мир», 1982. - Т.2. - С. 555-643.
14. Wever R.A. The circadian system of man: Results of experiments under temporal isolation / Wever R.A. // New-York: Springer, 1979. - 276 p.
15. Патент № 98095 Украины МПК51 А 01 К 61/00. Способ определения скорости движения интактных и регенерирующих планарий / Темурьянц Н.А., Баранова М.М., Демцун Н.А.; заявитель и правообладатель Таврический национальный университет им. В.И.Вернадского. - № U 200908540; заявл.: 13.08.2009; опубл. 10.03.2010, Бюл.№5.
16. Лапач С.Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Exсel / Лапач С.Н., Чубенко А.В., Бабич П.Н. - К.: Модмон, 2000. - 319 с.
17. Боровиков В. Statistica. Искусство анализа данных на компьютере: Для профессионалов. 2-е изд. / Боровиков В. - СПб.: Питер, 2003. - 688 с.
18. Кулагин Д.А. Нейрохимические аспекты эмоциональной реактивности и двигательной активности крыс в новой обстановке / Д.А. Кулагин, В.Е. Болондинский // Успехи физиол. наук. - 1986. -Т. 17, № 1. - С. 92-108.
19. Tumor angiogenesis and metastasis formation are associated with individual differences in behavior of indred Lewis rats/ E. Sajti, A. Kavelaars, Nv.N. Meeteren [et al.] // Brain Behav. Immun. - 2004. -Vol. 18, № 6. - P. 497-504.
20. Нормализующее влияние аэроинов на невротизированых крыс с разными типологическими особенностями поведения / Л.М. Ливанова, Л.В. Ноздрачева, Е.В. Курочкина [и др.] // ЖВНД. -1995. - Т. 45, № 2. - С. 402-409.
21. Ливанова Л.М. Профилактическое влияние отрицательно заряженных аэроинов при остром стрессе у крыс с разными типологическими особенностями поведения / Л.М. Ливанова, И.П. Левшина, Л.В. Ноздрачева // ЖВНД. - 1996. - Т. 46, № 3. - С. 564-570.
22. Защитное действие отрицательных аэроинов при остром стрессе у крыс разными типологическими особенностями поведения / Л.М. Ливанова, И.П. Левшина, Л.В. Ноздрачева [и др.] // ЖВНД. - 1998. - Т. 48, № 3. - С. 554-557.
23. Судаков К.В. Системные механизмы эмоционального стресса / Судаков К.В. - М.: Медицина, 1981. - 232 с.
24. Солодков А.П. К механизму развития изменений ауторегуляции коронарного кровотока у крыс с различной чувствительностью к стрессу / А.П. Солодков, И.Ю. Щербинин // Российский физиол. журнал им. И.М. Сеченова. - 2002. - Т. 88, № 2. - С. 166-175.
25. Изменение ультраструктуры интимы дуги аорты у крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу / В.А. Шахламов, К.В. Судаков, С.С. Перцов [и др.] // Бюллетень эксперим. биологии и медицины. - 2000. - Т. 118, № 5. - С. 25-29.
26. Прогностические поведенческие критерии и особенности мозгового кровотока у крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу / Е.В. Коплик, И.В. Ганнушкина, А.Л. Антелова [и др.] // Физиол. журнал им. И.М. Сеченова. - 1995. - Т. 81, № 9. - С. 35-39.
27. Коплик Е.В. Метод определения критерия устойчивости крыс к эмоциональному стрессу / Е.В. Коплик // Вестник новых медицинских технологий. - 2002. - Т. 9, № 1. - С. 16-18.
Ярмолюк Н.С. Вплив електромагштного екранування на динамжу швидкост руху планар Dugesia tigrina з рiзними шдивщуальними особливостями / Н.С. Ярмолюк, Н.А. Темур'янц, О.В. Шехоткш // Вчет записки Тавршського нацюнального ушверситету iм. В.1. Вернадського. Сeрiя „Бюлопя, хiмiя". - 2010. - Т. 23 (62), № 3. - С. 245-252.
Вивчено вплив електромагштного екранування на швидюсть руху планарий Dugesia tigrina з рiзними шдив^альними особливостями. Шд впливом електромагштного екранування ввдбувалася змша динамши швидкосл руху планарий, яка була бшьш виражена в групах з низькою руховою актившстю. Rrn4oei слова: швидюсть руху, рухова актившсть, електромагштне екранування, Dugesia tigrina.
Yarmolyuk N.S Influence of electromagnetic shielding on the dynamics speed planar Dugesia tigrina with different individual features/ N.S Yarmolyuk, N.A Temuryants, A.V Shehotkin // Scientific Notes OF Tauiida V.Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2010. - Vol. 23 (62), No 3. - P. 245-252. The effect of electromagnetic shielding on the velocity of planarians Dugesia tigrina with different individual characteristics. Under the influence of electromagnetic shielding changes the dynamics of the velocity of planarians, which was more pronounced in groups with low physical activity. Keywords: speed, motor activity, electromagnetic shielding, Dugesia tigrina.
Поступила в редакцию 28.11.2010 г.
