ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОРГАНИЗМ

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
НА ОРГАНИЗМ
И. А. Коломиец
ОЦЕНКА ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПРИРОДЫ
В работе представлены данные о генотоксическом влиянии факторов электромагнитной природы (ЭМИ РЧ с различной пространственно-поляризационной
структурой с частотой повторения импульсов 217 Гц и несущей частотой ЭМИ
925 МГц, электрического поля с частотой 217Гц и напряженностью 300 В/м, магнитного поля с частотой 217Гц и напряженностью 0,7 А/м) и у-радиации в дозе
15 сГр на клетки костного мозга мышей СВА при воздействии in vivo.
Интенсивное использование электромагнитных полей в современном информационном обществе привело к тому, что в последние годы сформировался значимый фактор
загрязнения окружающей среды — электромагнитный.
К настоящему времени опубликовано большое количество работ по оценке генотоксического действия неионизирующих электромагнитных полей, в большинстве которых
не выявлено неблагоприятных эффектов [1]. Однако работы [2], в которых было выявлено
повышение частоты злокачественных новообразований головного мозга у пользователей
сотовых телефонов, исследования in vitro и другие работы, в которых были зарегистрированы генотоксические эффекты [3], не позволяют снять вопрос о возможном генотоксическом действии неионизирующих электромагнитных полей.
Цель данной работы заключалась в оценке генотоксического действия электромагнитных факторов in vivo.
Материалы и методы исследования. Эксперименты проводили на базе экспериментального отдела ФГУНУНПЦРМ. Использовали самцов и самок мышей СВА в возрасте
3,5 мес, массой 24-26 г, находящихся на стандартном рационе питания. Животных облучали в течение 10 мин однократно импульсным потоком ЭМИ с частотой следования
импульсов и скважностью сигнала, соответствующими сигналу подвижной станции мобильной связи стандарта GSM без речевой модуляции и скачков по частоте. Сигнал —
непрерывная последовательность радиоимпульсов трапециевидной формы с частотой
повторения импульсов 217 Гц и несущей частотой ЭМИ 925 МГц. Средняя плотность
потока мощности эквивалентной плоской волны (S) равна 1,2 мВт/см2. Животных облучали в диэлектрическом контейнере цилиндрической формы, в верхней части которого
располагался излучатель электромагнитной энергии. Контейнер помещали в специальную камеру, поверхность которой была покрыта радиопоглощающим материалом. В качестве излучателя использовали турникетную антенну эллиптической поляризации, что
позволяло создавать ЭМИ с различной пространственной поляризационной структурой
(ППС).
Для оценки вклада электрической и магнитной составляющей в реализацию эффектов ЭМИ формата GSM животных подвергали воздействию электрического и магнитного полей, имеющих спектр и напряженность, соответствующие ЭМИ формата GSM
с плотностью потока мощности 1,2 мВт/см2. Для оценки влияния электрического поля
животных помещали между двумя металлическими пластинами с напряженностью электрического поля 300 В/м. Для оценки влияния магнитного поля животных помещали
в катушку с напряженностью магнитного поля 0,7 А/м. у-облучение животных в дозе
ХО
15 сГр проводили на установке ИГУР-1 с мощностью дозы 0,7 Гр/мин, неравномерностью
у-поля в рабочем пространстве не более 5 %.
Обследование животных проводили через 24 ч после экспозиции. Определяли частоту микроядер в эритроцитах костного мозга и рассчитывали коэффициент отношения
незрелых полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) к зрелым нормохроматофильным
эритроцитам (НХЭ). Достоверность отличий оценивали по критерию Стьюдента.
Результаты и обсуждение. В результате проведенных исследований было выявлено,
что частота микроядер в ПХЭ костного мозга у мышей СВА в группе ложного облучения
составила 6,60 ± 0,27 %о, в НХЭ — 2,40 + 0,30 %о и во всех эритроцитах костного мозга
4,38 ± 0,12 %о (таблица).
Частота микроядер в эритроцитах костного мозга и соотношение эритроцитов
разной степени зрелости в костном мозге у мышей СВА
различных экспериментальных групп
Частота микроядер, %о
Экспериментальные
группы
Контроль (ложное
облучение)
ЭМИ РЧ с левой ППС
ЭМИ РЧ с правой ППС
ЭМИ РЧ с линейной ППС
Электрическое поле
Магнитное поле
у-облучение, 15 сГр
—
'
^
•
в ПХЭ
в НХЭ
во всех
эритроцитах
ПХЭ/НХЭ
6,60 ±0,27
2,40 ±0,30
4,38 ±0,12
0,91 ± 0,05
7,40 ±0,60
*8,30 ± 0,76
6,90 ±0,66
7,10 ±0,50
*10,80±0,92
*17,40 ± 0,98
3,05 ±0,57
*3,86±0,48
*3,83±0,32
*3,41 ± 0,33
*3,74±0,50
*3,55±0,42
5,23 ±0,50
*5,94±0,45
*5,31±0,36
*5,10±0,29
*7,24±0,52
*9,91±0,37
1,00 ±0,02
0,90 ±0,04
0,89 ±0,04
0,85 ±0,03
0,98 ±0,04
0,86 ±0,03
•
•
—
-
•
•
• "
—
'
'• достоверные отличия по сравнению с группой контроля, р < 0,05.
ЭМИ РЧ с правой ППС и магнитное поле привели к достоверному повышению частоты микроядер в ПХЭ. Максимально выраженным увеличение частоты показателя при
воздействии электромагнитных факторов было в группе, где животных подвергали воздействию магнитного поля, у-облучение животных привело к максимальному, в 2,6 раза,
повышению частоты микроядер в ПХЭ. При воздействии неионизирующих электромагнитных факторов было зарегистрировано повышение частоты микроядер в НХЭ, которое было достоверным в группах, где животных подвергали воздействию ЭМИ РЧ с
линейной и правой ППС, электрическому и магнитному полю, у-облучение привело к
повышению частоты микроядер в НХЭ в 1,5 раза.
Все неионизирующие электромагнитные воздействия, за исключе-нием ЭМИ еч с
левой ППС, привели к достоверному повышению частоты микроядер во всех эритроцитах костного мозга у мышей СВА. Максимально выраженными такие изменения были
в группе, где животные подвергались воздействию магнитного поля со спектром сигнала и энергетическим уровнем, соответствующим ЭМИ. При воздействии У - ° б ^ е « и я *
Дозе 15 сГр частота микроядер превышала значение показателя в контрольной группе
То1ффи Ц ?ент С О отношения эритроцитов разной степени зрелости не менялся при
электромагнитном воздействии и у-облучении в дозе 15 сГр.
В литературе имеются противоречивые
^в^оттпош
Несмотря на
на мнение
мнение оо том,
том, что
что энергия
энергия микро
микроволн
Несмотря
^Д^пГымии
нния ДНК,
ДНК существуютубедительные
б ы е данные,
данные что
что м и к р о в о л н ы ш г у т & ™ Ф ^
непрямыми кластогенами и вызывать значительный рост повреждений хромосом L4J.
Таким образом, исследования по оценке воздействия неионизирующих электромагнитных факторов позволили установить:
1. Воздействие на мышей СВА исследуемых электромагнитных факторов может
приводить к повышению частоты микроядер в эритроцитах костного мозга.
2
2. Эффекты ЭМИ формата GSM с ППМ 1,2 мВт/см соответствуют эффектам электрического поля с аналогичным спектром и энергетическим уровнем воздействия.
3. Магнитное поле со спектром воздействия и энергетическим уровнем, соответст2
вующее воздействию ЭМИ формата GSM с ППМ 1,2 мВт/см приводит к более выраженным эффектам по сравнению с действием ЭМИ РЧ и электрического поля в указанных режимах.
2
4. Воздействие ЭМИ GSM формата с плотностью потока мощности 1,2 мВт/см
не ыприводит к изменению показателя соотношения эритроцитов разной степени зрелости в костном мозге у мышей при однократном воздействии в течение 10 мин.
Список литературы
1. Пряхин, Е. А. Влияние неионизирующих ЭМИ на животных и человека : монография / Е. А. Пряхин, А. В. Аклеев. Челябинск: Полиграф-Мастер, 2006. 220 с.
2. Hardell, L. Pooled analysis of two case-control studies on the use of cellular и cordless
telephones и the risk of benign brain tumours diagnosed during 1997-2003 / L. Hardell,
M. Carlberg // Int. J. Oncol. 2006. Vol. 28(2). P. 509-518.
3. RiskEvaluationofPotentialEnvironmentalHazardsFromLowFrequencyElectromagnetic
Field Exposure Using Sensitive in vitro Methods // REFLEX Final report. 2004.291 p.
4. Tice, R. Chromosome aberrations from exposure to cell phone radiation in vitro / R. Tice,
T. Hook, D. I. McRee // Mutat. Res, 1999. Vol. 281. P. 181-186.
С С. Андреев
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕАКЦИИ
ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ КРЫС
НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
В работе представлены данные о влиянии электромагнитного излучения радиочастотного диапазона на когнитивную функцию самцов крыс различного возраста. Показано воздействие электромагнитного излучения радиочастотного диа
пазона
Чувствительность организмов к экстремальным факторам внешней среды широко
варьируется в пределах одного вида, в частности, в зависимости от возраста. Старение
организма характеризуется нарастающим снижением надежности регуляции гомеостаза,
снижением возможного диапазона приспособления [1].
Возрастные изменения центральной нервной системы (ЦНС) являются одним из ведущих механизмов старения. С возрастными изменениями ЦНС связаны важнейшие
проявления старения целостного организма — изменения психики, ВНД, памяти, сложных поведенческих реакций, эмоций, умственной работоспособности и т. д. [2]
В настоящее время загрязнение окружающей среды электромагнитными излучениями (ЭМИ) достигло высокого уровня. Целым рядом экспериментальных работ было показано, что ЭМИ могут оказывать специфическое влияние на биологические системы [3].
148
При этом центральная нервная система в силу ее функциональных особенностей - передачи сигналов с использованием электромагнитных импульсов - может быть отнесена
к критическим системам.
В связи с< изложенным, при оценке влияния ЭМИ на центральную нервную систему
крайне важным является знание возрастных особенностей реакции центральной нервной
системы на электромагнитные воздействия.
Целью данного исследования являлось изучение влияния электромагнитного излучения радиочастотного диапазона на когнитивную функцию самцов крыс различного
возраста.
Материалы и методы исследования. В эксперименте оценивали когнитивную функцию у самцов крыс линии Вистар неинбредного разведения с использованием водного лабиринта Морриса. Всего было сформировано шесть экспериментальных групп по
8-10 самцов в каждой. Возраст животных в первой группе составлял 2 месяца (период
полового созревания), во второй—8 месяцев (возраст морфофизиологической зрелости),
а в третьей — 18 месяцев (старческий возраст). Три другие группы были контрольными
для соответствующих возрастов. Ежедневно животных облучали на экспериментальной СВЧ установке (несущая частота 925 МГц, частотная модуляция 217 Гц, плотность
потока мощности 1,2 мВт/см2). Время экспозиции составляло 10 мин. В течение 12 дней
ежедневно производили облучение крыс на экспериментальной установке. Начиная в 8-го
дня воздействия, сразу после облучения животных проводили тестирование когнитивной функции с помощью водного лабиринта Морриса.
Водный лабиринт Морриса представлял собой бассейн диаметром 180 см и высотой 60 см. Он заполнялся водой на высоту 35 см. Температура воды составляла 24±2 °С.
Платформу из прозрачного оргстекла 10x10 см помещали в центр северного сектора бассейна, на глубине 1-1,5 см.
Каждый день 4 дня подряд крысам давали по 4 попытки для поиска спрятанной платформы, для чего крысу помещали в воду мордой к стенке в одном из четырёх секторов
бассейна. В каждую из четырёх попыток сектор меняли. Попытка заканчивалась в момент нахождения крысой платформы, или через 90 с, если крыса не могла найти платформу за это время. Крысе давали отдохнуть на платформе 30 с. После отдыха давалась
следующая попытка. Наблюдение за животными проводили с помощью видеокамеры,
закрепленной над бассейном. Регистрировали собственно траекторию перемещения животного. С помощью программного пакета Scion Image 4.0.2. определяли длину траектории животного. Рассчитывали среднее время поиска платформы за 4 попытки для каждого дня тестирования в тесте со скрытой платформой.
На 5-й день проводили тест на зрительное восприятие — определяли время поиска
видимой платформы. В тесте на зрительное восприятие в южный сектор помещали возвышающуюся на 1,5 см над водой чёрную платформу, а крыс помещали в северный сектор. Время нахождения платформы не ограничивали.
Различия между группами определяли с помощью критерия Стьюдента.
Результаты и обсуждение. При исследовании зависимости времени нахождения
платформы от дня эксперимента было выявлено, что оптимальные показатели демонстрировали крысы в возрасте 8 месяцев: в контроле время нахождения^латформы в -и
День эксперимента составило 54,5 ± 6,8 с; во 2-й день 40,1 ± 5,5 с; в 3-й и 4-й дни 32,8 ±
5 3
"
*
^
^
Дням эксперимента, что свидетельствует о способности крыс
^ * ^ ™ ™
задачи. У животных в возрасте 2 и 18 месяцев в контрольных группах время нахождения
скрытой платформы также закономерно снижалось по дням эксперимента, но было достоверно больше, чем у восьмимесячных, то есть 2- и 18-месячные крысы хуже находили платформу.
При оценке влияния ЭМИ РЧ диапазона на самцов крыс контрольных групп также
наблюдаются различия в реакции на исследуемое воздействие: у 8-месячных крыс отличия во времени регистрировалось только в 1-й день тестирования, а в дальнейшем показатели в группе контроля и ЭМИ РЧ практически не отличались; у животных в возрасте
2 месяцев показатель времени у животных группы ЭМИ РЧ был несколько хуже, чем у
одновозрастного контроля; у крыс в возрасте 18 месяцев, напротив, воздействие ЭМИРЧ
привело к улучшению данного показателя по сравнению с одновозрастным контролем.
68,SS
SS,95
2-й
ОЭМИ2мес
• Контроль 2 мес
ЯЭМИвмес
3-й
шКонтрольвмес
4-й
*ЭМИ18мес
День
обследования
:з Контроль 18 мес
Рис. 1. Время поиска скрытой платформы самцами крыс экспериментальных групп
в разные дни тестирования
Из рис. 2 видно, что длина траектории поиска скрытой платформы 2-х и 8-ми месячными самцами контрольных групп практически не отличалась и имела одинаковую
тенденцию снижения по дням тестирования, и воздействие ЭМИ РЧ на животных этих
возрастов не вызывало изменения данного показателя по сравнению с соответствующим контролем. Иная картина наблюдалась при тестировании животных в возрасте 18ти месяцев. Здесь в 1 и 2 дни тестирования показатели и в контроле, и в группе ЭМИРЧ
были близки к результатам более молодых животных, а на 3 и 4 день достоверно выше
и в контрольной группе и в группе ЭМИ РЧ. Однако следует отметить, что воздействие
ЭМИ РЧ на старых животных привело к достоверному снижению длины поиска скрытой
платформы по сравнению с одновозрастным контролем. .
Времялоиска.с
18
16
14
12
10
15,5
8
€
4
2
0
2-й
в Контроль 2 мес
• ЭМИ 8 мес
обследования
• Контроль 8 мес
Я ЭМИ 18 мес
а Контроль 18 мес
Рис. 2. Длина траектории поиска скрытой платформы самцами крыс эксперименталь
групп в разные дни тестирования
150
конт-
рольных групп всех возрастов достоверно одинаково (рис 3).
ЭО.О -,
D i - я попытка
• 2-я попытка
0,0
2мес.
Контроль
2 нес. ЭМИ
8 нес.
Контроль
8мес. ЭМИ
18мес.
18 мес. ЭМИ
Контроль
Экспериментальные группы
Рис 3. Время нахождения видимой платформы крысами экспериментальных групп
разного возраста
Отличия прослеживаются во второй попытке — показателе, характеризующем обучаемость животных. У 8-месячных крыс воздействие ЭМИ РЧ не привело к изменению
показателей когнитивной функции. Воздействие ЭМИ РЧ на животных в возрасте 2 и 18
месяцев привело к значительному улучшению показателей относительно одновозрастного контроля.
Таким образом проведенные исследования позволяют прийти к следующим выводам:
1. У самцов крыс в старческом возрасте (18 мес.) показатели когнитивной функции,
связанные с пространственной ориентацией (время и длина траектории поиска невидимой платформы), и показатели, связанные со зрительным восприятием (время и длина
траектории поиска видимой платформы), достоверно хуже, чем у самцов крыс в морфофункциональном возрасте (8 мес.) и возрасте созревания половой функции (2 мес).
2. Воздействие электромагнитного излучения радиочастотного диапазона с плотностью потока мощности 1,2 мВт/см2 в исследуемом режиме на самцов крыс морфофункционального возраста (8 месяцев) не вызывает изменения показателей когнитивной
Функции.
3. Воздействие электромагнитного излучения радиочастотного диапазона с плотностью потока мощности 1,2 мВт/см2 в исследуемом режиме на самцов крыс в возрасте
созревания половой функции (2 мес.) не приводит к изменению показателей когнитивн
°й функции, связанных с пространственной ориентацией, и улучшает когнитивную
Функцию, связанную со зрительным восприятием.
4. Воздействие электромагнитного излучения радиочастотного диапазона с плотностью потока мощности 1,2 мВт/см2 в исследуемом режиме на самцов крыс в старческом возрасте (18 мес.) приводит к улучшению показателей когнитивной функции, связанных как с пространственной ориентацией, так и со зрительным восприятием.
151
Список литературы
1. Анисимов, В. Н. Возрастные изменения уровня аминов в головном мозге крыс
/В. Н. Анисимов, А. Ю. Грачева, В. К. Поздевв [и др.] // Физиол. журн, СССР. 1977. Т. 63.
С. 353-357.
2. Антипов, В. В. Сравнительный анализ биологического действия электромагнитных излучений. Сообщ. 1. Нервная система / В. В. Антипов, Б. И. Давыдов, В. С. Тихончук//Космич. исслед. 1981. Т. 19, вып. 4. С. 649-653.
3. Пряхин, Е. А.- Влияние неионизирующих ЭМИ на животных и человека : монография / Е. А. Пряхин, А. В. Аклеев. Челябинск: Полиграф-Мастер, 2006. 220 с.
152