CC BY
74
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕЛОВАНИЙ
-----~ '^*4
й Влияние гелиогеофизических щ У возмущений на гемореологические ^ параметры у здоровых людей
Ю.Я. Варакин1, В.Г. Ионова1, Г.В. Горностаева1, E.A. Сазанова2, 3, Н.П. Сергеенко2,
Р.В. Тедорадзе2, 3
Научный центр неврологии РАМН 125367, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 80 2Институт земного магнетизма, ионосферы и распределения радиоволн РАН 142190, Московская обл., г. Троицк, ИЗМИРАН 3Больница РАН (г. Троицк)
142190, Московская обл., г. Троицк, Октябрьский проспект, д. 3
<>
В представленной работе были изучены изменения реологических свойств крови у здоровых добровольцев на протяжении 23 геомагнитных бурь. Анализ полученных данных показал, что изменения реологических свойств крови наблюдаются, в основном, перед началом бури или же в первый её день. Выявленные изменения могут быть обусловлены прямым и непрямым воздействием электромагнитного поля Земли на состояние клеток крови. Влияние геомагнитных бурь на реологические свойства крови может также быть опосредовано через изменения электромагнитных характеристик клеток центральной нервной системы.
Ключевые слова: адаптация, геомагнитные бури, здоровые лица, реологические свойства крови.
В последние десятилетия накоплено много новых фактов, указывающих на воздействие геомагнитных бурь на сердечно-сосудистую систему, заболевания органов дыхания, психоэмоциональное состояние человека [1-5]. Возмущения оказывают влияние и на функциональное состояние системы гемостаза и реологические свойства крови (РСК) [6, 7]. Нарушения РСК оказывают существенное воздействие на макро- и микроциркуляцию, тканевой обмен.
Установлено участие катехоламинов в регуляции клеточных функций, определяющих реологические свойства крови и тромбоцитарно-сосудистые взаимодействия. Гормоны стресса катехоламины прямо или опосредованно влияют на активность липаз, фос-фолипаз, интенсивность перекисного окисления липидов, активацию свёртывающей системы, повышение агрегации и спазм в сосудах малого калибра [8, 9]. В связи с этим научный и практический интерес представляет анализ особенностей гемореологиче-ских сдвигов, активности тромбоцитарно-сосудисто-го звена гемостаза и характеристики изменения концентрации катехоламинов в плазме крови у здоровых людей в условиях гелиогеофизических возмущений, что и явилось целью настоящей работы.
Материалы и методы исследования
Изучены гемореологические показатели 62 практически здоровых мужчин в процессе скрининга неорганизованного населения г. Москвы. У обследованных лиц не было выявлено цереброваскулярной патологии, признаков ишемической болезни сердца (по данным опроса и электрокардиографии). По возрасту пациенты распределились следующим образом: 40-49 лет - 42 %, 50-59 лет - 48,4 % и 60-64 года -9,6 %. Работа обследованных лиц не была связана с профессиональной вредностью (химическое и токсическое производство, воздействие электромагнитных полей и радиоизлучений исключалось).
У всех обследованных лиц определяли вязкость цельной крови (ВК), гематокрит (НТ), концентрацию фибриногена (ФГ), способность эритроцитов к агрегации (АЭ) и АДФ (аденозиндифосфатная кислота) -индуцируемую агрегацию тромбоцитов (АДФ-АТ). Также исследовались катехоламины плазмы: норад-реналин (НА), адреналин (А), дофамин (ДА). Полученные результаты суммированы и проанализированы в зависимости от гелиогеофизических характеристик.
Для оценки геомагнитной ситуации использовали К-индекс обсерватории ИЗМИРАН, а также ежечасные Dst- и АЕ-индексы. К-индекс представляет
журнал «Земский Врач» № 2-2011
21
журнал «Земский Врач» № 2-2011
Рис. 1. Динамика средних значений реологических параметров здоровых и больных мужчин
ш
300
200
100
шп
вк
ФГ
80 г
60
40
20
ІІЇТн-^ПІІ
НІ
АЭ
I I В спокойных условиях Ц Перед бурей
Во время бури После бури
собой численную характеристику степени возму-щённости, выраженную в баллах, где каждому баллу соответствует амплитуда колебаний элементов геомагнитного поля (в нТл) за трёхчасовой промежуток. Dst-индекс характеризует возникновение и развитие крупномасштабной планетарной геомагнитной бури, которая наблюдается в течение нескольких суток. На Земле происходят кратковременные возмущения - суббури. Их начало и интенсивность описывает АЕ-индекс. В Московском регионе они проявляются так же, как и мировые бури, но длятся обычно 5-7 часов.
При математической обработке был использован критерий Стьюдента, достоверными считали различия при р < 0,05.
Результаты
Результаты исследования показали, что изучаемые гемореологические показатели имеют тенденцию к росту в периоды гелиогеофизических возмущений. На рис. 1 представлена динамика средних значений реологических характеристик в спокойные дни, за два дня перед бурей, во время возмущений и в течение трёх дней после бури.
Как видно из рис. 1, все показатели в спокойные дни не выходили за границы нормальных колебаний, в то время как большинство рассматриваемых характеристик начинает изменяться уже перед началом магнитной бури. В дни возмущений средняя величина показателя агрегации эритроцитов у людей в 1,6 раза превышала его значение в спокойные дни, а агре-гационная активность тромбоцитов возрастает в 1,4 раза. Статистический анализ показал, что в этих случаях значительное превышение верхнего параметра нормы показателей АЭ и АДФ-АТ сопровождается двукратным увеличением среднеквадратич-
Рис. 2. Динамика изменений уровней катехоламинов плазмы крови у лиц, относящихся к клинической норме, в различные периоды гелиогеофизических возмущений
600
400
200
I I В спокойных условиях О Перед бурей
ДА
Во время бури После бури
ного отклонения. Это указывает на большую вариабельность функциональной активности клеток крови в условиях гелиогеофизических возмущений.
При анализе уровней катехоламинов в крови у лиц, которых мы относили к клинической норме, выявлены следующие сдвиги изучаемых показателей в периоды гелиогеофизических пароксизмов в сравнении со спокойными днями (рис. 2).
В периоды возмущений, за два дня до бури и через два дня после бури уровень адреналина повышался соответственно с 343,3 пг/мл до 577,3 пг/мл, 516,2 пг/мл, 537,9 пг/мл (р < 0,05). В возмущённые периоды уровень адреналина плазмы у здоровых лиц также рос, причём более выражен его рост до бури с 136,3 пг/мл до 185,8 пг/мл (р < 0,05), в момент бури его концентрация возрастала на 30,5 %, а после - на 8,2 % по сравнению со спокойным периодом, хотя рост этого показателя статистически не достоверен. При этом концентрация дофамина за два дня до бури и в бурю падала соответственно на 51,7 % и 60,6 %, а через два дня после бури возрастала более чем в два раза.
Обсуждение
Выявленные гемореологические сдвиги, изменение уровня нейротрансмиттеров, связанные с усилением гелиогеофизической активности, позволяют предположить, что в этих условиях на организм человека действует целый ряд физических факторов, которые связаны с процессами в магнитосфере и вызваны воздействием на неё солнечных корпускулярных потоков.
Из всего спектра электромагнитного поля, наблюдаемого на поверхности Земли, биологически действующий фактор находится в той частотной полосе, где уровень напряжённости поля наибольший, а перепады напряжённости от спокойных условий к возмущённым достаточно велики. Таким условиям удовлетворяет диапазон сверхнизких частот, в котором располагается низкочастотное «окно прозрачности» ионосферы. В этом диапазоне естественное электромагнитное поле Земли регистрируется
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕЛОВАНИЙ
как короткопериодические колебания в диапазоне частот от 1 х 10-4 до 100 Гц. Электромагнитные волны с этими частотами свободно доходят до Земли, причём интенсивность этого низкочастотного излучения возрастает во время бурь в 10-100 раз [10, 11].
В низкочастотном диапазоне, кроме микропульсаций, генерируемых процессами в магнитосфере Земли, и шумановских резонансов, в волноводе «Земля - ионосфера» образуется резонатор для альфве-новских волн. Резонансная структура спектра атмосферного шумового фона является, наряду с шумановской резонансной структурой, проявляющейся на частотах 5-100 Гц, регулярно наблюдаемой особенностью фонового электромагнитного шума в диапазоне частот 0,1-10 Гц. Альфвеновская ионосферная резонансная структура спектра является фундаментальной характеристикой электромагнитного поля в полости «Земля - ионосфера». Параметры резонансной структуры в значительной мере контролируются структурой ионосферы в точке наблюдения. Добротность резонатора высокая ночью, ниже - утром и вечером, а днём - минимальная.
Одним из физических механизмов воздействия внешних слабых периодических сигналов на фоне шума может быть стохастический резонанс. Внешние колебания могут синхронизировать или десинхронизировать ритмы составляющих организма. Обнаружено сходство преобладающих частот биоритмов мозга (в герцах) и низкочастотных пульсаций геомагнитного поля, частоты которых варьируют в пределах 0,1-100 Гц. Для человека характерны такие биоритмы мозга, как альфа-ритм (8-13 Гц), бета-ритм (14-35 Гц), дельта-ритм (0,5-3 Гц), тета-ритм (4-7 Гц) и гамма-ритм (36-55 Гц). Имеются, хотя и нерегулярно, и некоторые ритмы с большей частотой. Так, например, альфа-ритм клеток головного мозга человека чувствителен к тем внешним электромагнитным колебаниям, частота которых совпадает с частотой альфа-ритма. При развитии резонансных явлений, вероятно, возникает стрессовая реакция с активацией сим-патоадреналовой системы, что может способствовать повышению интенсивности процессов свёртывания крови и усилению агрегации клеточных элементов.
Нейротрансмиттеры, активируя свертывающую систему крови, увеличивают агрегационный эффект тромбоцитов и эритроцитов. Кровь, благодаря эритроцитам, можно рассматривать как магнитонасыщенную среду. Гемоглобин эритроцитов включает атомы железа, обладающие ненулевым магнитным моментом. Поэтому среда, содержащая такие частицы, способна проявлять свойства, присущие магнетикам.
Поскольку плазма крови содержит большое количество ионов, то она электропроводна. Известно, что реологические свойства крови и её текучесть обуславливаются не только вязкостными характеристиками, но и ауторегуляторным контрольным механизмом, включая и вазомоторную ауторегуляцию. В част-
ности, доказано, что локальный контроль диаметра артерий основан на способности эндотелиальных клеток чувствовать напряжение сдвига. Поскольку этот параметр пропорционален показателям скорости кровотока и вязкости крови, то их повышение приводит к увеличению напряжения сдвига, в ответ на что происходит расширение сосудистого русла.
Величина вязкости крови определяется интегрированным взаимодействием ряда факторов: прежде всего вязкости плазмы, величины гематокрита, деформируемости и агрегационной способности эритроцитов. Увеличение вязкостных характеристик крови (достоверный рост среднестатистических параметров вязкости крови, гематокрита, уровня фибриногена), а также повышение агрегации эритроцитов, которые нами отмечены в момент возмущений на Солнце, вероятно, поддерживают адекватный диаметр сосудистого русла при целостности его внутренней оболочки, тем самым выполняя компенсаторные функции. С другой стороны, возрастание вязкостных характеристик крови у здоровых лиц в момент возмущений можно рассматривать и как защитную реакцию здорового организма на возникновение частичной активации свёртывающей системы крови, индуцируемой солнечными вспышками.
Гемореологические сдвиги могут происходить вследствие резонансных явлений через принудительную синхронизацию ритмов как самой крови, так и электромагнитных колебаний клеток центральной нервной системы, желез внутренней секреции и др.
Заключение
Выявленные в исследовании изменения геморео-логических характеристик и гуморальные сдвиги характерны для стрессовых реакций, к которым относятся изменения магнитного поля Земли. Результаты проведённого анализа позволяют предположить, что, по-видимому, одним из ведущих механизмов воздействия возмущений на цереброваскулярную систему человека являются их эффекты на реологические свойства крови. Очевидно, что неоднозначность реакции сложных нелинейных систем, каковой является организм человека, на слабые внешние воздействия гелиогеофизического характера зависит не только от свойств воздействующего фактора, но и от состояния самой системы. При целостности внутренней выстилки сосудистого русла у здоровых лиц изменения реологических свойств крови, связанные с магнитными возмущениями, носят обратимый, адаптационный характер.
Литература
1. Комаров Ф.И., Бреус Т.К., Рапопорт С.И. и др. Медико-биологические эффекты солнечной активности // Вестник РАМН. 1994. № 11. С. 37-49.
2. Ionova VG., Sazanova E.A., Sergeenko N.P et al. Response of the human organism to heliogeophysical disturbances // Biophysics. 2003. Vol. 48. № 2. P 361-5.
3. Varakin Yu.Ya., Ionova V.G., Sazanova E.A. et al. The Wavelet analysis at helio-
C4C»C^
журнал «Земский Врач» № 2-2D11 23
журнал «Земский Врач» № 2-2011
biological connection // Biophysics. 2004. Vol. 49. № 4. P 684-7.
4. Ionova V.G., Sazanova E.A., Sergeenko N.P Influence of heliogeophysical disturbances on the haemorheological characteristics of the people // Aerospace and Ecological Medicine. 2004. Vol. 38. № 2. P 33-37.
5. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. М.: Мысль, 1976.
6. Rodionov Ya.Ya., Yaknovets A.A., Naumenko A.A. et al. Electromagnetic fields in hemodynamics physical mechanisms of interrelationship.../ Proc. 2 intern. conf. «Problems of electromagnetic safety of the human being.». Moscow, 1999. P 40-41.
7. Электромагнитные поля и здоровье человека / под ред. проф. Ю.П Григорьева. М.: Изд-во РУДН, 2002.
8. Baluda V.P., Baluda M.V., Deyanov I.I. et al. Physiology of Homeostasis System. Moscow, 1995. 243 p.
9. Ройтман Е.В., Дементьева И.И., Богорад И.В. Пемостатический потенциал крови: от понятия к расчёту / Матениалы конференции «Атеротромбоз -проблема современности». М., 1999. С. 180-182.
10. Физика космоса. М.: Советская энциклопедия, 1986. С. 629-632.
11. Akasofu S., Chapman S. Solar-Terrestrial Physics: An Account of the Wave and Particle Radiations from the Quiet and the Active Sun, and of the Consequent Terrestrial Phenomena, Oxford: Clarendon, 1972, 509 p.
Yu.Ya. Varakin1, V.G. Ionova1, G.V. Gornostaeva1, E.A. Sazanova2,3, N.P. Sergeenko2, R.V. Tedoradze2,3
'RAMS Neurology Research Center VoLokoLamskoye road 80, Moscow, 125367 2RAS Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Distribution
IZMIRAN, Troitsk, Moscow region, 142190 3RAS Hospital (Troitsk)
Oktyabrsky ave. 3, Troitsk, Moscow region, 142190
Changes in different blood rheological characteristics among healthy people during 23 geomagnetic disturbances have been evaluated. The analysis has shown that the majority of these parameters decreased just before each magnetic disturbance, others - at the day of disturbance beginning. Detected changes might be caused by direct and indirect impact of the Earth electroomagnetic field on the blood cells state. The influence of geomagnetic disturbances on blood rheology state might be also provided through the changes of electromagnetic properties of central nervous system cells.
Impact of heliogeophysical disturbances on haemorheological parameters in healthy people
Keywords: adjustment, blood rheology, geomagnetic disturbances, healthy people.
—------
