Влияние электромагнитного излучения крайне-высокочастотного диапазона на устойчивость организмов к ядохимикатам
На правах рукописи
ЧЕСНОКОВ ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ-ВЫСОКОЧАСТОТНОГО
ДИАПАЗОНА НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМОВ К ЯДОХИМИКАТАМ
03.00.16 - экология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук.
Саратов – 2008
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет» на кафедре общей гигиены и экологии
Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор,
заслуженный изобретатель РФ
Елисеев Юрий Юрьевич
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
Завьялов Евгений Владимирович
доктор биологических наук, профессор
Игнатов Олег Владимирович
Ведущая организация: ГОУ ВПО «Ставропольский государственный
университет»
Защита диссертации состоится «3» июля 2008 г. в 9 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.13 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83, E-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке
ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им Н.Г.Чернышевского».
Автореферат разослан « 30 » мая 2008 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Невский С.А.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Неблагоприятное влияние окружающей среды на живые организмы сегодня все более связано с производственной деятельностью человека. Антропогенное воздействие на живые системы различных уровней проявляется в широком использовании пестицидов, минеральных удобрений, поверхностно-активных веществ, регуляторов роста, медицинских препаратов и т.п.
Основные экологически обусловленные нарушения в жизнедеятельности организмов связаны с влиянием, так называемых, стрессорных факторов антропогенного происхождения, относящихся к веществам различных классов опасности. Экотоксиканты антропогенного происхождения проявляют свою активность в отношении живых систем различных уровней по-разному. В то же время для всех живых организмов, будь то популяции или биоценозы, антропогенные факторы, как правило, опасны, что связано с относительно высокой временной скоростью их становления в окружающей среде, и, как следствие, недостаточностью адаптации к ним биологических систем. В дальнейшем это повреждение затрагивает и человека, проявляясь снижением адаптационно-приспособительных реакций, дисбалансом гормонального статуса, изменениями в иммунной системе. В связи с этим исследование влияния абиотических факторов на живые организмы, как в природных, так и в лабораторных условиях с целью установления пределов толерантности и оценки устойчивости организмов к внешним воздействиям является важной задачей факториальной экологии.
Широкое применение ядохимикатов в сельском хозяйстве привело к увеличению их поступления в объекты внешней среды в концентрациях, нередко значительно превышающих допустимые уровни. Многие пестициды, особенно стойкие и кумулирующие (хлорорганические пестициды–ХОП и фосфорорганические пестициды-ФОП), приводят к неуклонному изменению экологических параметров среды обитания. В таких условиях актуален поиск средств, с одной стороны, безопасных, с другой – повышающих неспецифическую резистентность живых организмов с мобилизацией защитных и регуляторных механизмов. В связи с этим перспективным представляется использование низкоинтенсивного (НИ) электромагнитного излучения (ЭМИ) крайне высокочастотного (КВЧ) диапазона, эффективность которого в коррекции экологически обусловленных состояний доказана многочисленными работами.
Целью работы явилось изучение толерантности живых организмов к ядохимикатам в условиях воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона.
Для выполнения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние НИ ЭМИ КВЧ диапазона на функциональное состояние живых организмов (Daphnia maqna, белых мышей, белых крыс), используемых в качестве биотест-объектов.
2. Обосновать использование НИ ЭМИ КВЧ диапазона и биологической обратной связи для конструирования лечебно-диагностического комплекса.
3. Изучить возможность применения лечебно-диагностического комплекса для стабилизации гомеостаза человека в условиях сельскохозяйственного использования ядохимикатов.
Научная новизна. Впервые экспериментально исследовано влияние НИ ЭМИ КВЧ диапазона на способность стимулировать устойчивость биотест-объектов к токсическому воздействию пестицидов. Выявлено опосредованное воздействие НИ ЭМИ КВЧ диапазона на повышение толерантности дафний через водную среду и белых мышей, белых крыс – через приповерхностную среду (получен протекторный эффект). Разработан и апробирован лечебно-диагностический комплекс с биологической обратной связью с применением НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум» позволяющий повысить адаптационный резерв организма человека в условиях контакта с ядохимикатами в сельском хозяйстве. Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с помощью современных методов с использованием ЭВМ.
Практическая значимость полученных результатов. Предложен универсальный подход, позволяющий корригировать эффект толерантности биологических объектов к воздействию ядохимикатов под влиянием НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум».
Положения, выносимые на защиту:
1. Под влиянием НИ ЭМИ КВЧ диапазона у Daphnia maqna формируется устойчивость к токсическому действию хлор- и фосфорорганических пестицидов, что проявляется достоверным увеличением среднесмертельных концентраций этих препаратов.
2. НИ ЭМИ КВЧ диапазона способно оказывать протективный эффект в отношении хлор- и фосфорорганических ядохимикатов при ежедневном облучении в течение 14 дней лабораторных животных.
3. Математическая модель оптимизации выбора точек акупунктуры для локализации КВЧ воздействия позволяет повысить эффективность КВЧ излучения на биологические объекты.
4. Биологическая обратная связь на базе модифицированного метода измерения электрокожного сопротивления позволяет оперативно корректировать параметры облучения по реакции биологического объекта.
Апробация работы. Основные положения и достигнутые в ходе выполнения диссертационной работы результаты были обсуждены на: International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics (2004, 2005, 2006, 2007 гг.); Photonies West., San Jose (2006, 2007 гг.); II Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» Монино (2006г.); International conference on actual problems of electron devices engineering (APEDE 2006): 2-nd Russian-Bavarian Conference on Bio-Medical Engineering (2006 г.),
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, из которых 5 в изданиях перечня ВАК РФ, имеется 2 патента на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, шести глав собственных исследований, заключения, списка литературы из 128 наименований, 8 рисунков и 9 таблиц. Общий объем диссертации 116 страниц.
Личный вклад автора. Все исследования, анализ экспериментальных данных, конструирование, апробация, патентование лечебно-диагностического комплекса на основе НИ ЭМИ КВЧ диапазона и биологической обратной связи выполнены автором самостоятельно. В совместных публикациях личный вклад автора составил 60-80%.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАЙНЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА В КОРРЕКЦИИ НЕБЛАГОПРИЯТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ
Представлен обзор литературы по теме диссертации. Проведен анализ широкого использования хлор- и фосфорорганических ядохимикатов, механизмы их действия на живые организмы в природных и лабораторных условиях, экологические последствия применения пестицидов. Охарактеризованы особенности и основные закономерности воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона на биологические объекты. Дан обзор аппаратов для использования НИ ЭМИ миллиметрового диапазона в биологии и медицине, а также лечебно-диагностических комплексов с использованием КВЧ диапазона. Систематизированы исследования, посвященные биологическому воздействию микроволн. Определено направление исследований, которому посвящена данная работа.
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ
В качестве объекта исследований были использованы широко распространенные в объектах окружающей среды и часто встречаемые в условиях хранения складских помещений Саратовской области: хлор – и фосфорорганические ядохимикаты. Физико-химические и токсикологические свойства представленных пестицидов позволяли заведомо прогнозировать возможность ухудшения состояния экосистемы и одновременно моделировать реабилитационные возможности для биоценозов использования НИ ЭМИ КВЧ диапазона. С целью количественного определения ХОП и ФОП использовались общепринятые физико-химические методы (спектрофотометрический и тонкослойной хроматографии).
В диссертации обоснована и широко представлена характеристика лечебно-диагностического комплекса с биологической обратной связью на основе использования НИ ЭМИ КВЧ диапазона, а также методика воздействия излучения на биологические объекты.
Токсикологическая характеристика воздействия пестицидов и реабилитационные возможности для биоценозов использования НИ ЭМИ КВЧ диапазона оценивались экспериментально. В качестве токсикологических методов использовались биологический тест на гидробионтах и острые опыты на белых крысах и мышах. В токсикологическом эксперименте устанавливались средне-смертельные дозы исходных пестицидов для лабораторных животных, находившихся под воздействием НИ ЭМИ КВЧ диапазона и без него. Результаты острого опыта обрабатывались методом пробит-анализа Литчфилда и Уилкоксона (Беленький, 1963), позволяющим математически оценить сравнительную токсичность веществ при параллельности прямых эффекта, наносимых на графике. С учетом видовой чувствительности опыты проводились на двух видах лабораторных животных (белых мышах и крысах).
Наблюдение и оценка эффективности воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум» проводились в медицинских пунктах различных сельскохозяйственных районов Саратовской области в период с 2006 по 2008 гг.
Для изучения влияния воздействия на организм человека, находящегося в условиях интенсивного контакта с пестицидами, НИ ЭМИ КВЧ диапазона и возможностей использования с этой целью ЛДК с БОС обследовано 112 работников сельского хозяйства. Из них - 60 (53,6%) женщин и 52 (46,4%) мужчины в возрасте от 18 до 55 лет (42,3±2,4 года).
В исследование включались работники, по роду своей деятельности постоянно контактирующие с пестицидами, подписавшие протокол информированного согласия о целях и характере исследования.
Для оценки состояния здоровья (жалобы, совокупность органопатологии) анализировали данные амбулаторных карт.
При изучении качества жизни (КЖ) использовали методику оперативной оценки самочувствия, активности, настроения – опросник «САН», включающий 30 пар противоположных характеристик, по которым испытуемого просят оценить свое состояние (Ахмеджанов, 1996). Значения, превышающие 4 балла, говорят о благоприятном состоянии пациента, ниже 4 баллов свидетельствуют об обратном. По данным авторов методики, нормальными считаются баллы в диапазоне от 5,0 до 5,5.
Для изучения эффективности воздействия на организм НИ ЭМИ КВЧ диапазона все обследованные были разделены на 3 группы. I группу (48 человек) составили работники сельского хозяйства, постоянно контактирующие с пестицидами без бруцеллеза в анамнезе, получившие КВЧ терапию. Пациентам IА группы (48 человек) воздействие НИ ЭМИ КВЧ диапазона не осуществлялось. II группа (16 человек) – это работники сельского хозяйства, постоянно работающие с пестицидами и имеющие установленный диагноз «хронический бруцеллез», получившие КВЧ терапию. Группу сравнения составили 40 практически здоровых сельских жителей, сопоставимых по полу, возрасту с работниками основных групп и не имеющих по роду своей профессиональной деятельности постоянного контакта с пестицидами.
Для осуществления воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона использовали разработанный ЛДК с БОС [Патент на полезную модель № 62827 МПК A61N 5/02 «Лечебно-диагностирующий комплекс»], состоящий из:
- терапевтического блока с техническими характеристиками - частота в диапазоне 53-78 ГГц, спектральная плотность мощности шума (СПМШ) 510-18Вт/cм2Гц, при неравномерности СПМШ, не превышающей ± 3дБ);
- блока БОС на основе акупунктурной диагностики по Накатани;
- программного обеспечения, включающего программу регистрации данных и программу оптимизации выбора точек воздействия.
В основу программы оптимизации выбора точек воздействия был положен следующий алгоритм действий [Пат №2006106049/14; Заявл. 28.02.06; Опубл. 10.08.07, Бюл. №22]:
- Пациентам проводят электроакупунктурную диагностику по методу Накатани желательно натощак, через 2 часа после приема пищи или проведения каких-либо процедур, не менее 3-х раз за сутки.
- Определяют меридианы, стабильно «патологические» при трехкратном измерении электропроводности в репрезентативных точках.
- Опрашивают пациента для выявления наличия или отсутствия клинических проявлений, соответствующих патологическим меридианам (Самосюк, 2004).
- Определяют меридианы, нуждающиеся в коррекции по принципу наличия сочетания нарушения электропроводности с клиническими cимптомами Риодораку.
- При выявлении 3-х и более патологических меридианов и (или) при низких средних показателей электропроводности, свидетельствующих об истощении вегетативной нервной системы, первый лечебный сеанс (не более 30 минут) состоит из:
- воздействия на точку управитель чудесного меридиана (в течение 5 минут с обеих сторон), выбранного по основным клиническим показаниям и (или) по сочетанию патологических основных меридианов, соответствующих тому или иному чудесному меридиану (наиболее часто – TR(X)5, VB(XI)41);
- воздействия на тонизирующую точку патологического меридиана с недостатком (в течение 5 минут с обеих сторон);
- воздействие на специфическую точку для наиболее болезненного сустава (выбирают точку, принадлежащую меридиану с недостатком). При двухстороннем поражении сустава воздействуют в течение 5 минут с обеих сторон. При одностороннем поражении воздействуют в течение 5 минут на точку, расположенную на противоположной стороне.
- При выявлении 1 – 2-х патологических меридианов первый лечебный сеанс (не более 30 минут) состоит из:
- воздействия на точки, выбранные с учетом правил «мать-сын», «муж-жена», «полдень-полночь» (Самосюк, 2004);
- воздействие на специфические точки для наиболее болезненного сустава (выбирают точку, принадлежащую меридиану с недостатком). При двухстороннем поражении сустава воздействуют в течение 5 минут с обеих сторон. При одностороннем поражении воздействуют в течение 5 минут на точку, расположенную на противоположной стороне.
- Через 1-1,5 часа, через 1, 3-4 суток и после окончания курса КВЧ терапии повторяют диагностику по Накатани с выявлением патологических меридианов и коррекцией рецептуры воздействия (см. 6. a, b) с общей продолжительностью сеанса – не более 30 минут.
- Курс лечения – не менее 10 сеансов.
Критерием прекращения терапии является вхождение показателей электропроводности по всем каналам в коридор нормы (по Накатани) и улучшение клинической симптоматики. Возможно отсроченное по времени улучшение состояние пациента (через 1,5-2 недели после окончания курса терапии).
Для оценки эффективности проводимой терапии анализировали динамику клинических показателей, включающих как жалобы больных, так и КЖ, оцениваемое по показателям опросника САН.
Исследования проводили до воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона и при диспансерном осмотре (через 4 недели и 12 месяцев после окончания курса КВЧ терапии).
Дизайн исследования: открытое рандомизированное.
Рандомизация исследования осуществлялась методом случайной выборки при включении пациента в исследование. После рандомизации существенных различий по возрасту, полу, длительности контакта с пестицидами между группами не было.
Полученные результаты статистически обрабатывали при помощи пакетов программ XL STATISTICS 4.0 (Rodney Carr, Австралия 1998), STATISTICA 6.0 (Stat Soft Inc, США) и MICROSOFT EXEL 2000. Проверка нормальности распределения значений в выборке проводилась с помощью теста Колмогорова – Смирнова. Для сравнения двух групп с нормально распределенными показателями использовали t – критерий Стьюдента, Для сравнения двух независимых групп по одному признаку с ассиметричным распределением показателей использовали критерий Колмагорова-Смирнова. Сравнение двух зависимых групп по одному признаку осуществляли с использованием критерия Вилкоксона.
Глава 3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НИ ЭМИ КВЧ-ДИАПАЗОНА НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ Daphnia magna, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ХЛОР - И ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ
Изучалось влияние НИ ЭМИ КВЧ диапазона на функциональное состояние используемых в качестве биотест - объекта гидробионтов – дафний Daphnia magna, находящихся под воздействием хлор – и фосфорорганических ядохимикатов. Исследования проводились согласно рекомендациям Н.С. Строганова (1971) на дафниях одного поколения, характеризующихся генетической однородностью (синхронизированных по времени рождения и первой закладке яиц в выводковой камере).
Приготавливались убывающие разведения растворов ядохимикатов. В химические стаканы наливали 200 мл раствора исследуемых веществ (гексихлорциклогексан (ГХЦГ), гептахлор, карбофос и трихлорметафос (ТХМ) и помещали по 10 половозрелых дафний, предварительно подвергнутых влиянию НИ ЭМИ КВЧ диапазона (1 группа). С этой целью использовались предметные стекла с лунками. Облучение проводилось в толще воды, объемом 0,2-0,4 мл на частотах 53,57-78,33 ГГц, с экспозицией –5-7 мин. Контролем служили дафнии, помещенные в стаканы с водой без ядохимикатов, а также содержащие их в тех же исследуемых разведениях, однако воздействие НИ ЭМИ КВЧ диапазона осуществлялось на водный раствор объемом 200 мл (2 группа).
Не действующими на дафний (пороговыми) концентрациями оказались пестициды в следующих разведениях: 1/32 ПДК ГХЦГ – 0,000625мг/л; 1/16 ПДК гептахлора – 0,032 мг/л; 1/8 ПДК карбофоса – 0,00625 мг/л и 1/128 ПДК ТХМ – 0,03125 мг/л. Аналогичные результаты были получены и в контрольной 2 группе, где облучение дафний проводилось в исследуемых растворах, содержащих пестициды.
Для дафний, предварительно подвергнутых влиянию НИ ЭМИ КВЧ диапазона, (1группа) пороговые недействующие концентрации пестицидов были в разведениях на 2-3 порядка ниже и соответственно составляли: 1/16 ПДК ГХЦГ – 0,00125 мг/л; 1/8 ПДК гептахлора – 0,00625 мг/л; 1/4 ПДК карбофоса – 0, 0125 мг/л и 1/32 ПДК ТХМ – 0,0125 мг/л.
Среднесмертельные концентрации (LD50) ядохимикатов для гидробионтов находили по Б.М. Штабскому и др. (1980), используя уравнение прямой, проходящей через две точки:
где
X1 и X2 - значение испытанных доз из расчета, чтобы частота регистрируемого альтернативного эффекта в одном случае была менее 50%, в другом – более;
Y1 и Y2 - соответствующие проценты летальности.
Установлено, что по сравнению с исходными концентрациями пестицидов, LD50 для гидробионтов, подвергнутых влиянию НИ ЭМИ КВЧ диапазона оказались в 2-4 раза больше (Табл. 1).
Таблица 1
Токсичность пестицидов для Daphnia magna
| Ядохимикаты | LD50 ядохимикатов для дафний | |
| не облученных (2 гр.) | подвергнутых влиянию НИ ЭМИ КВЧ диапазона (1 гр.) | |
| ГХЦГ | 0,016 ± 0,008 | 0,032 ± 0,008 |
| Гептахлор | 0, 032 ± 0,009 | 0,065 ± 0,009 |
| Карбофос | 0,018 ± 0,008 | 0,055 ± 0,006 |
| ТХМ | 0,015 ± 0,009 | 0,06 ± 0,007 |
Таким образом, экспериментами на гидробионтах доказано, что под влиянием НИ ЭМИ КВЧ диапазона у дафний формируется устойчивость к токсическому действию пестицидов, что проявляется достоверным увеличением их среднесмертельных концентраций.
Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НИ ЭМИ КВЧ ДИАПАЗОНА НА БЕЛЫХ КРЫС И БЕЛЫХ МЫШЕЙ.
Приводятся данные изучения воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум» на частотах 53,87–78,33 ГГц со средней мощностью от 0,2 до 10 мкВт и продолжительностью воздействия порядка 25-30 мин. на лабораторных животных (белых крыс и белых мышей), получавших ядохимикаты в концентрациях равных LD50. Исследуемые вещества вводились per os в виде водного раствора в объеме 5 мл. Наблюдение за животными велось в течение 14 дней. Облучение проводилось на ушные раковины лабораторных животных (аурикулярное воздействие) в 1-й группе с первого дня заражения до момента гибели 50% животных, а также во 2-й группе предварительно однократно до введения пестицидов в дозе равной LD50. Контрольную группу составили животные, не подвергавшиеся воздействию НИ ЭМИ КВЧ диапазона.
Исследования имели своей целью определение степеней токсичности ядохимикатов и степени протекторной активности воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона для организма лабораторных животных. С учетом видовой чувствительности опыты проводились на двух видах лабораторных животных: белых мышах и крысах.
Первоначально были установлены LD50 для исходных образцов исследуемых препаратов. Экспериментально обоснованные среднесмертельные дозы этих ядохимикатов для белых крыс соответствовали данным литературы (Гвоздева, 1962; Закордонец, 1966; Каган, 1977; Bodenstein et al., 1955;. Klimmer, 1971) и составляли для ГХЦГ – 500, гептахлора – 90, карбофоса – 450, трихлорметафоса – 625 мг/кг.
Установлено, что предварительное однократное облучение лабораторных животных НИ ЭМИ КВЧ диапазона не оказывало существенного влияния на изменение полусмертельных концентрации изучаемых пестицидов. Напротив, ежедневное облучение (до 14 дня) выживших после первой затравки теми же концентрациями ядохимикатов лабораторных животных, способствовало усилению защитных свойств биологических объектов и большему в (1,5-2 раза) проценту их выживания. Так, если LD50 белых крыс для хлорорганических ядохимикатов ГХЦГ и гексахлорана как до облучения, так и после предварительного облучения соответственно составляла 500 и 90 мг/кг массы животных, то для получавших ежедневное облучение – LD50 возрастало соответственно до 650 и 150 мг/кг. Аналогичный эффект прослеживался и для животных, получавших фосфорорганические ядохимикаты. LD50 карбофоса и ТХМ для белых крыс соответственно возрастала с 450 до 600 и с 625 до 850 мг/кг массы животного. Предварительное однократное облучение крыс при затравке ФОС также не приводило к появлению протективной активности, как и при затравке хлорорганическими пестицидами (Табл. 2).
Таблица 2
Токсичность ядохимикатов для разных видов животных в зависимости от наличия и схемы воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона (LD50, мг/кг)
| Виды животных и ядохимикатов Схема воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона | Белые крысы | Белые мыши | ||||||
| ГХЦГ | Гексо-хлоран | Карбо-фос | ТХМ | ГХЦГ | Гексо-хлоран | Карбо-фос | ТХМ | |
| 1. Отсутствие воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона | 500 | 90 | 450 | 625 | 300 | 130 | 375 | 600 |
| 2. Однократное облучение до введения ядохимиката | 500 | 90 | 450 | 625 | 300 | 130 | 375 | 600 |
| 3. Ежедневное облучение животных после введения ядохимикатов | 650 | 150 | 600 | 850 | 585 | 165 | 535 | 975 |
Видовая чувствительность лабораторных животных к ядохимикатам устанавливалась определением LD50 методом Дейхмана и Лебланка.
Исследованиями установлены следующие соответственные показатели LD50 белых мышей: 300 и 130 мг/кг массы для хлорорганических ядохимикатов – ГХЦГ и гексахлорана; 375 и 600 мг/кг массы для фосфорорганических ядохимикатов – карбофоса и ТХМ. Предварительное облучение белых мышей НИ ЭМИ КВЧ диапазона, также как и белых крыс, не оказывало протективного эффекта в отношении изучаемых ядохимикатов. Чувствительность белых крыс оказалась аналогичной выжившим белым мышам как до облучения, так и после однократного воздействия НИ ЭМИ КВЧ, и соответственно составляла: 500 и 90 мг/кг массы белых крыс, получавших ХОП; 450 и 625 мг/кг для получавших ФОП. Напротив, у выживших в условиях острого эксперимента животных, ежедневно облучаемых НИ ЭМИ КВЧ диапазона, LD50 соответственно возрастала для белых мышей, получавших ХОП и ФОП до 585, 165 и 535, 975 мг/кг массы тела соответственно. Для белых крыс, получавших ХОП, LD50 возрастала до 650, 150 мг/кг массы тела, а для получавших ФОП – 600 и 850 мг/кг соответственно.
Таким образом, экспериментальными исследованиями на белых мышах и белых крысах было установлено, что НИ ЭМИ КВЧ диапазона при ежедневном облучении лабораторных животных способно оказывать протективный эффект в отношении хлор- и фосфорорганических ядохимикатов.
Глава 5. ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИ ЭМИ КВЧ ДИАПАЗОНА И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЛЕЧЕБНО - ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Дано обоснование использования НИ ЭМИ КВЧ диапазона и биологической обратной связи (БОС) при конструировании лечебно-диагностического комплекса. Показано, что биологические эффекты электромагнитных полей максимально проявляются на тех участках частотного диапазона, которые не входят в естественный электромагнитный фон на поверхности Земли, то есть в КВЧ диапазоне. В 60-годах прошлого столетия, была опубликована работа немецкого физика (Фрелиха, 1968), в которой доказано, что плазматическая мембрана живой клетки или ее отдельные участки колеблются на частотах, лежащих в КВЧ диапазоне. (Девятковым, 1983, Пресманом,1968) было установлено, что в области слабых и сверхслабых внешних воздействий существуют сильные эффекты действия - так называемые «парадоксы слабых воздействий», что дало возможность говорить об информационных (низкоинтенсивных, нетепловых) эффектах миллиметровых волн в отличие от мощных (энергетических) воздействий со значительными тепловыми эффектами. При таких малых значениях плотности мощности интегральный нагрев тканей равен около 0,1о С и им можно пренебречь в связи с малой физиологической значимостью. После успешно проведенных экспериментов, выполненных на микроорганизмах и лабораторных животных были определены частоты ЭМИ, на которых биологический эффект был максимален, а также другие закономерности взаимодействия ЭМИ с живыми объектами. В частности было показано, что биологический эффект имеет место при небольших плотностях мощности – сотен мкВт/см2 до единиц мВт/см2, продемонстрирована возможность управления биологическими процессами на уровне межклеточных взаимодействий за счет информационного воздействия ЭМИ и отмечено, что при функциональных нарушениях организм человека или животного приобретает высокую чувствительность к ЭМИ КВЧ диапазона, что дает возможность вмешиваться в электромагнитные процессы происходящие в организме.
Большинство теорий, объясняющих механизм действия ЭМИ КВЧ, связано с изменением структуры воды и электромагнитных свойств биологических мембран клеток (Бецкий, 1986,1998, Девятков, 1981) Однако для практического применения, может быть, даже большее значение имеют экспериментально установленные закономерности действия ЭМИ на живые организмы: «пороговый» характер и острорезонансный эффект воздействия, запоминаемого организмом на длительное время; зависимость результата от исходного состояния облучаемых организмов и локализации воздействия. Первичная рецепция КВЧ колебаний происходит преимущественно в коже и сопровождается изменением морфологического и функционального состояния различных структур, что позволяет предполагать наличие в коже регуляторной информационной системы. В последнее время появилось достаточно много примеров большого терапевтического эффекта при воздействии КВЧ излучения на БАТ, что может быть связано с особенностями их структуры и функционирования. Кроме кожи, первичными акцепторами НИ ЭМИ могут выступать также кровеносные сосуды и клетки крови (Киричук, 1999, 2003). В настоящее время установлена четкая зависимость эффективности КВЧ терапии от подбора вида, дозы и локализации воздействия (Голант, 1989,Черняков,1989,Чуян, 2003), т.е. индивидуализации, при этом локализация воздействия иногда играет даже большую роль по сравнению с физическими параметрами ЭМИ (Теппоне,1991).
Большинство имеющихся на сегодняшний день аппаратов для осуществления терапевтического воздействия на организм ЭМИ КВЧ диапазона работает с моночастотами («Явь», «Аист» и т.д.). Выбор оптимальной частоты осуществляется на основании опыта, полученного при клинических испытаниях, по реакции на воздействие со стороны сердечнососудистой системы (АД), нервной (проводимость по нервным волокнам), системы гемостаза и т.д. В этом случае подбор частоты ЭМИ не только трудоемкая работа, но и не всегда эффективная, а измерительная аппаратура, обеспечивающая определение резонансных частот с требуемой для практики точностью, отсутствует.
Для выбора локализации воздействия, особенно при акупунктуре, наиболее часто используют методы акупунктурной диагностики, позволяющие оценить состояние меридиональной системы и контролировать эффективность терапии по выравниванию показателей, при воздействии на точки, выбранные по правилам китайской медицины или рекомендациям рефлексотерапевтов. Однако известные методы электроакупунктурной диагностики (Фолля, Накатани, Нечушкина и др.) являются высокочувствительными, что, к сожалению, сказывается на их специфичности. Одним из способов преодолеть эту проблему является методика многократного измерения в течение суток, что невозможно, без искажения результатов, при использовании тех параметров тестирующего тока, которые применяются в существующих на сегодня методах и приборах.
При подборе оптимальной рецептуры точек воздействия основной трудностью на сегодня является выбор из возможных, рекомендуемых при том или ином состоянии 10-20 точек – 3-4, поскольку воздействие осуществляется чаще на симметричные точки 3-5 минут, а общая продолжительность сеанса не должна превышать 25-30 минут, что было установлено экспериментальными исследованиями (Базанова, 1973, Девятков, 1991).
Таким образом, перед нами стояла задача разработки ЛДК с БОС, способного разрешить существующие на сегодня трудности при проведении КВЧ терапии.
При выборе методики КВЧ терапии, мы руководствовались необходимостью создать оптимальные условия для реализации возможных потенций воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона на организм больного, т.е. определить частоту, мощность, локализацию, длительность воздействия.
Наиболее простым способом достижения лечебного эффекта с применением ЭМИ КВЧ, исключающим необходимость поиска оптимальной частоты воздействия является использование источников с широкополосной перестройкой частоты, или широкополосных источников шума с уровнем мощности приблизительно 10-18 Вт/см2Гц на резонансных частотах (Вогралик, 1984, Кузнецов, 1997), поскольку живой организм (в том числе организм человека) отфильтровывает и поглощает составляющие спектра, которые обеспечивают лечебно-профилактический эффект, отражая при этом другие составляющие спектра.
При разработке ЛДК нами использовано ЭМИ КВЧ диапазона с шумовым спектром, в полосе частот от 53,0ГГц до 78,0ГГц генерируемое аппаратом «АМФИТ - 0,2/10-01», имеющим лучшие показатели однородного распределения по частоте спектральной плотности мощности шума (СПМШ) из всех существующих подобных генераторов. Неоднородность СПМШ ± 3 дб.
В качестве исходного для построения БОС был выбран метод электропунктурной диагностики по Накатани. Диагностика производится измерением электрокожного сопротивления в 24 БАТ. С целью повышения достоверности показаний перешли от измерений на постоянном токе к измерениям на переменно токе, при этом значительно уменьшили амплитуду импульса тестируемого сигнала (амплитуда тока 10,0 мкА), что не перегружает БАТ и позволяет производить многократные измерения и оперативно выбрать схему лечения.
Для облегчения выбора точек воздействия при проведении КВЧ-терапии нами разработана программно математическая модель и произведена техническая реализация устройства оптимального выбора количества БАТ для проведения на эти точки воздействия НИ ЭМИ КВЧ диапазона.
Таким образом, был разработан ЛДК с БОС, состоящий из диагностического, терапевтического блоков и программно-математического обеспечения (Рис. 1).
Учитывая полученные в эксперименте результаты по способности оказывать протективный эффект при отравлении животных ядохимикатами, была поставлена задача изучить возможность применения лечебно-диагностического комплекса для стабилизации гомеостаза человека в условиях сельскохозяйственного использования ядохимикатов.
Глава 6. ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛДК С БИОЛОГИЧЕСКИ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ГОМЕОСТАЗА ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕСТИЦИДОВ
Приводятся данные собственных исследований по изучению возможности применения лечебно-диагностического комплекса для стабилизации гомеостаза человека в условиях сельскохозяйственного использования ядохимикатов. Разработанный нами и запатентованный ЛДК с БОС прошел апробацию на сельскохозяйственных работниках Саратовской области (Калининский, Перелюбский, Новоузенский районы) в условиях интенсивного применения пестицидов. Были обследованы 112 человек, мужчин и женщин трудоспособного возраста, постоянно работающих в контакте с хлор- и фосфорорганическими ядохимикатами (работники зернохранилищ, элеваторов, дератизаторы и другие работники сельскохозяйственного производства). На всех работников составлялись анкетные данные. Изучение субъективного состояния организма проводилось с использованием стандартного теста «САН», состоящего из 30 пар противоположных слов-категорий, характеризующих самочувствие, активность, настроение, а также здоровье и утомление обследуемых; данный тест может быть использован и для оценки качества жизни населения. Оценки, выставляемые самим испытуемым и превышающие 4 балла, свидетельствовали о благоприятном состоянии пациента, оценки ниже 4 баллов – об обратном. По данным авторов методики, нормальная оценка состояния лежит в диапазоне 5,0±1,0 балл.
Рис. 2. Нормированный график показателей САН после воздействия НИ ЭМИ КВЧ.
Результаты лечения демонстрирует нормированный график, на котором представлены отклонения показателей САН работников после курса КВЧ терапии от произвольно выпрямленной линии, соответствующей аналогичным показателям группы сравнения, представленной сельскими жителями, не контактирующими по роду своей деятельности с пестицидами (Рис. 2).
Выявлено, что использование сконструированного нами ЛДК с БОС позволяет значительно улучшить показатели качества жизни сельскохозяйственных работников, находящихся в производственных условиях воздействия пестицидов. Так, если показатели САН, характеризующие качество жизни до лечения были в 1,5; 2,6 и 1,7 раза ниже соответствующих показателей группы сравнения, то через 4 недели и 12 месяцев после окончания курса КВЧ терапии они не отличались от контрольных, хотя отмечалась тенденция к их снижению к концу срока наблюдения. В тоже время у работников, не получивших курс КВЧ терапии КЖ не только не восстанавливалось, но наблюдалась даже тенденция к его снижению к концу срока наблюдения по сравнению с исходным уровнем.
Среди наблюдаемых работников сельского хозяйства были люди (16 человек) у которых в анамнезе отмечалось заболевание «хронический бруцеллез», характеризующийся поражением суставного аппарата нижних и верхних конечностей. Этому контингенту дополнительно проводилось облучение НИ ЭМИ КВЧ диапазона зоны пораженных суставов.
Рис. 3. Нормированный график показателей САН у работников, имеющих бруцеллез в анамнезе в зависимости от терапии.
Результаты лечения так же демонстрирует нормированный график (Рис. 3), согласно которому данные больные после проведенной терапии отмечали значительное улучшение КЖ (показатели САН увеличивались в 1,6 - 2,5 раза через 4 недели после окончания курса терапии с последующим некоторым снижением через 12 месяцев (Р<0,05), не достигающим, однако исходных значений). Пациенты связывали улучшение своего состояния и КЖ с уменьшением болевого синдрома и улучшением функции суставов.
Необходимо отметить, что некоторое снижение к 12 мес. наблюдения показателей САН у работников, получивших КВЧ терапию, свидетельствует о необходимости проведения повторных курсов, возможно, каждые 6 месяцев.
Таким образом, проведенные исследования позволили доказать, что НИ ЭМИ КВЧ диапазона способно оказывать протективный эффект в отношении хлор- и фосфорорганических ядохимикатов. Разработанный и запатентованный ЛДК на основе НИ ЭМИ КВЧ диапазона и принципа БОС позволяет оптимизировать коррекцию состояния биосистемы при воздействии на нее экологически опасных факторов. Доказана также возможность применения лечебно-диагностического комплекса для стабилизации гомеостаза человека в условиях сельскохозяйственного использования ядохимикатов.
ВЫВОДЫ
- При воздействии НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум» на частотах (53,87 – 78,33) ГГц со средней мощностью 0,2 до 10 мкВт на дафний происходит увеличение резистентности к воздействию ядохимикатов.
- Воздействие НИ ЭМИ КВЧ диапазона типа «белый шум» на частотах (53,87 – 78,33) ГГц со средней мощность от 0,2 до 10мкВт и продолжительностью воздействия порядка 25–30 мин в течение 5–7 дней вызывает усиление защитных свойств биологических объектов к воздействию ядохимикатов.
- Разработанный и запатентованный ЛДК на основе НИ ЭМИ КВЧ диапазона с БОС позволяет оптимизировать коррекцию состояния биосистемы при воздействии на нее экологически опасных факторов.
- Применение ЛДК на основе НИ ЭМИ КВЧ диапазона с БОС в условиях сельскохозяйственного использования ядохимикатов способствует улучшению в 1,4 – 2,4 раза (по данным САН) физиологического состояния работающего контингента людей.
- НИ ЭМИ КВЧ диапазона обладает регулирующим влиянием на организм людей с более низким исходным уровнем качества жизни (имеющих в анамнезе заболевание хроническим бруцеллезом и нарушения, вызванные хроническим воздействием пестицидов), повышая его в 1,6 -2,5 раза (по данным САН).
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
(* - публикации в печатных изданиях Перечня ВАК РФ)
1.* Чесноков И.А. КВЧ – терапия в реабилитационных мероприятиях у лиц, подвергшихся воздействию неблагоприятных экологических факторов/И.А. Чесноков, Е.П. Ляпина, Ю.Ю. Елисеев, А.А. Шульдяков // Медицина труда и промышленная экология, 2003. – №11.- С.40-43.
2.* Чесноков И.А. Диагностические комплексы с использованием аппаратов КВЧ - терапии и биологической обратной связи /И.А. Чесноков, Е.П. Ляпина, Ю.Ю. Елисеев и др. //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. - Сер. биология. Вып.1(6)., 2003. - С.99-103.
3. Чесноков И.А Сравнительный анализ механизмов взаимодействия электромагнитного излучения КВЧ – диапазона и гомеопатических средств с живыми организмами /И.А. Чесноков, Е.П. Ляпина, Ю.Ю. Елисеев, А.А. Шульдяков //Саратовский научно-медицинский Вестник (альманах), 2004.-№1(4). -С.59-67.
4.* Чесноков И.А. Некоторые вопросы взаимодействия электромагнитного излучения крайне высокочастотного диапазона и гомеопатических лекарственных средств с биосистемами /Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, Ю.Ю. Елисеев, А.А. Шульдяков // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004. - №11. -С.65-76.
5.*Чесноков И.А. Биологическая обратная связь как необходимый элемент эффективной терапии низкоинтенсивным электромагнитным излучением /Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, Н.А. Бушуев и др. //Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Сер. биология. Вып.1(7)., 2004. - С.117-126.
6. Чесноков И.А. Перспективы развития терапевтических методов, использующих низкоинтенсивное электромагнитное излучение /Е.П. Ляпина, О.А. Ольховая, И.А. Чесноков //Современная техника и технологии СТТ: Материалы XI междунар. науч.– практ. конф.: В 2 т.-Томск, 2005. -Т.1.- С.395-397.
7. Чесноков И.А. Гомеопатия и КВЧ-терапия как методы информационной медицины /Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков //Гомеопатия и современная медицина: Материалы X межрегион. науч.-практич. конф.-Саратов, 2005. - С.26-28.
8. Чесноков И.А. Использование низкоинтенсивного электромагнитного излучения ММ – диапазона в комплексном лечении больных хроническим бруцеллезом /Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, Н.А. Бушуев и др. //Проблемы оптической физики SFM-2005: Материалы IX междунар. молодежной научной школы по оптике и лазерной физике и биофизике. - Саратов, 2005. - С. 76-83.
9. Чесноков И.А. КВЧ - терапия в комплексном лечении больных хроническим бруцеллезом /Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, Н.А. Бушуев //Электромагнитные поля и излучения в биологии и медицине: Межвузовский сборник научных трудов. - Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 2006.- С.80-88.
10. Чесноков И.А Оптимизация выбора локализации воздействия при КВЧ-терапии с помощью математического моделирования /И.А. Чесноков, Е.П. Ляпина, Я.Е. Анисимов и др. //Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы междунар. науч.-практ. конф. - Саратов, 2006.-С.488-495.
11. *Чесноков И.А. Перспективы использования модифицированного метода Накатани для биологической обратной связи в лечебно-диагностическом комплексе /И.А. Чесноков, Е.П. Ляпина, Н.А Бушуев и др. //Альманах клинической медицины. Т. XII //Материалы II Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» /Под ред. В.И. Шумского. -М.: МОНИКИ, 2006. - С.43.
12. Chesnokov I.A. Theoretical and practical aspects of application a low-energy electromagnetic radiation of the extremely high-frequency range in medicine /E.P. Lyapina, I.A. Chesnokov, N.A. Bushuev et аl. //Proc. SPIE, 2006.-Vol. 6140.-P.166-172.
13. Chesnokov I.A. Development of electric punctural diagnostics methods for treatment-and-diagnostic complexes /E.P. Lyapina, I.A. Chesnokov, N.A. Bushuev et аl. //Bellingham SPIE. Proceedings SPIE, 2007. - Vol.6428. - P.156-161.
14. Chesnokov I.A. Algorithm of the automated choice of points of the acupuncture for EHF-therapy /E.P. Lyapina, I.A. Chesnokov, Ya. E. Anisimov et аl. //Bellingham SPIE. Proceedings SPIE, 2007. - Vol.6535.-P.173-180.
ПАТЕНТЫ
Пат. 62827 РФ, МПК А61N 5/02 Лечебно-диагностирующий комплекс/Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, Н.А. Бушуев, Ю.Ю. Елисеев, Е.П. Мурашов, А.В. Корнаухов (РФ; ФГУП «НПП «Алмаз» г. Саратов) -№2006106048/22; Заявл. 28.02.06; Опубл. 10.05.07. Бюл. №13. - С.4.
Пат. 2303976 РФ, МПК А61Н 39/00, А61N 5/02 Способ коррекции состояния больного бруцеллезом /П.В. Глыбочко, Е.П. Ляпина, И.А. Чесноков, А.А. Шульдяков, В.Ф. Спирин, Н.А. Бушуев, С.И. Анисимов (РФ; ФГУП «НПП «Алмаз» г. Саратов) - №2006106049/14; Заявл. 28.02.06; Опубл. 10.08.07. Бюл. №22. - С.11.
