Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Особенности биотропного действия природных физических факторов в условиях ослабления геомагнитного поля

На правах рукописи

Девицин Димитрий Викторович

ОСОБЕННОСТИ БИОТРОПНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В УСЛОВИЯХ ОСЛАБЛЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

14.00.16 - патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск 2005

Работа выполнена в Государственном учреждении Научный центр клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (г. Новосибирск).

Научный руководитель:

доктор медицинских наук Трофимов Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук,

профессор Казначеев Сергей Влаильевич

член .-корр. РАМН, доктор медицинских наук,

профессор Шабалин Алексей Васильевич

Ведущая организация:

Новосибирская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.

Защита диссертации состоится: « ¿¿У» _2005 г.

в /¿М ас. мин, на заседании диссертационного совета Д 001.048.01 в Государственном учреждении Научный центр клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения Российской академии медицинских наук по адресу: 630117, г. Новосибирск ул. Академика Тимакова, 2, Тел/факс 8 (3832) 33-64-56,32-31-74.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного учреждения Научный центр клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения Российской академии медицинских наук.

Автореферат разослан « ~*д» ^_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Пальчикова Н.А.

¿OOB-ff Г20Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Жизнь на Земле формировалась и протекает в условиях периодических изменений физико-химической среды и космопланетарных процессов. Околоземное пространство при этом допустимо рассматривать как зону взаимодействия космических факторов галактического и солнечного происхождения с различными оболочками планеты: магнитосферой, ионосферой, атмосферой и биосферой. Электромагнитные возмущения в них, генерируемые под действием космофизических факторов, могут оказывать прямое и опосредованное воздействие на организм животных и человека (Владимирский Б.М., Сидякин В.Г., 1995; Хачикян Г. Я., 2003).

Впервые это отметил в 1915 г. А.Л.Чижевский, допустив, что развитие органического мира является результатом действия земных и космических факторов, а не аутохтонным процессом; он высказал идею о существенной роли электромагнитных процессов в солнечно-биосферных связях и о высокой чувствительности биосистем к электромагнитным излучениям (Чижевский A.JL, 1915, 1974). Взгляды о значении солнечно-биосферных воздействий разделяют всё большее количество отечественных и зарубежных ученых (Прищеп Л.Г., 1990; Темурьянц H.A. и др., 2001; Хабарова О.В., 2002; Malletto S., Valfre P., 1966), несмотря на то, что механизмы биотропного влияния электромагнитных полей изучены пока недостаточно (Бинги В.Н., Савин A.B., 2003).

Биологические системы постепенно приспосабливались к ритмам природных факторов (Казначеев В.П и др., 1985; Дубров А П., 1990; Уинфри А.Т., 1990, Агаджанян H.A. и др., 2001), включая в себя весь спектр частот разнопериодических колебаний космофизической среды (Владимирский Б.М. и др., 1995, 2000, 2004). У человека выработались базовые адаптационные механизмы, направленные на поддержание гомеостаза при значительных гелиогеофизических флюктуациях в различные периоды онтогенеза. Известно, что программы индивидуального развития имеют конкретные точки бифуркаций (зачатие, внутриутробная закладка функциональных систем, рождение, начало пубертатного периода, его конец и т.д.), в которых чувствительность организма к вариациям системообразующих параметров среды резко повышается (Арманд А.Д. и др., 1999). Исследователями ГУ НЦКЭМ СО РАМН описан феномен гелиогеофизического импринтирования (Казначеев В.П. и др., 1985; Трофимов A.B., 2001). Показано, что космофизические факторы при внутриутробном развитии плода могут влиять на формирование приспособительных механизмов и характер адаптационных реакций при изменении параметров космофизической среды в дальнейшем онтогенезе (Токин Б.П., 1966; Деряпа Н.Р. и др., 1982; Самохвалов В.П., 1989; Хаснулин В.И., 1992; Григорьев П.Е., Хорссва Н.И., 2001; Шумилов О.И. и др., 2003; Нош G, Memory., 1986).

Сердечно-сосудистая система является одной из наиболее чувствительных к воздействию космофизических факторов: динамика заболеваемости, частота обострений (кризов)

БИБЛИОТЕКА СПе О»

immmfmrn* ■ i —r« J

¡Шм i

уровень смертности от инфаркта миокарда и острых нарушений мозгового кровообращения во многом определяются состоянием природной физической среды (Чхаидзе Ю., 1977; Бакунц Г.О., J 981; Андронова Т.Н. и др., 1982; Чернух A.M., 1982; Богуцкий Б.В., Пяткин В.П., 1984; Филиппов М, и др., 1993; Кулешова В.П. и др., 2001; Дмитриева И.В. и др., 2001; Ионова В.Г. и др., 2003; Alvarez А., 1935).

Существенная роль этих факторов в жизнедеятельности биосистем подтверждается в экспериментах с компенсацией и экранировкой геомагнитного поля. Показано, что гипогеомагнитная среда существенно влияет на жизнедеятельность микроорганизмов (Куликов В.Ю. и др., 2003), клеточных культур (Казначеев В.П. и др., 1989), насекомых (Воронин А.Ю., 1997) и животных (Дубров А.П., 1974; Трофимов A.B. и др., 1984; Копанев В.И., Шакула A.B., 1985; Марсш-ашвили Г.А. и др., 1990, Пальчикова H.A. и Др., 2003).

При длительном нахождении в условиях изоляции от внешних электромагнитных полей у человека развиваются разнообразные функциональные нарушения (Нахильницкая З.Н. и др., 1978). Экранирование геомагнитного поля увеличивает время свертывания крови, влияет на скорость осаждения эритроцитов (Сосунов A.B. и др., 1979) и на АДФ-зависимую агрегацию тромбоцитов (Куликов В.Ю. и др., 2003). Кратковременное пребывание человека в гипогеомагнитном поле вызывает изменения нейрохронометрических параметров, критической частоты световых мельканий (Beischer D., 1965), се- ритма электроэнцефалографии (Селицкий Г.В. и др., 1996; Selitskii G.V. et all, 1999), показателей периферической гемодинамики (Москаленко И.В., Горелкин А.Г., 1996) и гормонального статуса (Селятицкая В.Г. и др., 2003).

Проблема биотропного действия ослабленного геомагнитного поля рассматривается исследователями и в целях обеспечения электромагнитной безопасности человека в градостроительстве и на производстве (Григорьев Ю.Г., 1996; Походзей Л.В., Пальцев Ю.П., 1996; Марченко Ю.Ю., 1996). Разработан ГОСТ для оценки соответствия уровней гипогеомагнитных полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам (ГОСТ 5 51724-2001, поле гипогеомагнитное). В современных городах зоны с высоким градиентом магнитных полей, связанные с локальным их ослаблением, встречаются повсеместно как в бьггу, так и на производстве Поэтому в условиях мегаполисов при резких колебаниях параметров геомагнитного поля человек может оказаться в состоянии длительного адаптационного напряжения.

Актуальным является дальнейшее изучение особенностей реагирования различных систем организма в условиях ослабленного геомагнитного поля на колебания природных физических факторов, определение их вклада в формирование компенсаторно-приспособительных процессов на ранних этапах онтогенеза человека и его родителей, а также риска развития артериальной гипертецзии в конкретной космофизической обстановке.

Цель работы. Изучить влияние ослабленного геомагнитного поля на функциональную зависимость организма животных, здоровых людей и больных с артериальной гипертензией от природных физических факторов.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние кратковременного однократного и повторяющегося ослабления геомагнитного поля на электрические и гемодинамические параметры здоровых людей.

2. Оценить особенности динамики электрических и гемодинамических параметров у больных с артериальной гипертензией при кратковременном однократном воздействии ослабленного геомагнитного поля.

3. Изучить влияние кратковременного ослабления геомагнитного поля на проявление функциональной зависимости организма здоровых людей и больных с артериальной гипертензией от флюктуаций природных физических факторов в различные периоды онтогенеза.

4. Определить характер зависимости физиологических параметров организма экспериментальных животных от природных физических факторов на модели длительного ослабления геомагнитного поля.

Научная новизна. Разработан методический подход, позволяющий оценить биотропное действие различных экспозиций ослабления геомагнитного поля при периодических колебаниях природных физических факторов. С использованием нового подхода в режиме кратковременной однократной геомагнитной депривации впервые показаны особенности реагирования здоровых людей и больных с артериальной гипертензией на ослабленное геомагнитное поле. Установлено, что динамика электрических параметров организма, проявление их зависимости от уровня природных физических факторов возрастает при повторных гипогеомагнитных воздействиях.

Впервые показано, что длительное ослабление геомагнитного поля увеличивает чувствительность организма животных к ряду природных физических факторов с ранее неизвестным биотропным эффектом.

Разработана прогностическая модель, позволяющая оценить риск развития артериальной гипертензии по выраженности влияния природных физических факторов и ослабленного геомагнитного поля в онтогенезе двух родственных поколений.

Теоретическая и практическая значимость. Данные об изменении зависимости физиологических параметров организма человека и животных от различных природных физических факторов в условиях ослабленного геомагнитного поля обозначают новый класс патофизиологических эффектов, связанных с возможными нарушениями гомеостатических систем в условиях преформированного геофизического пространства мегаполисов.

Обосновывается необходимость гигиенического нормирования допустимых градиентов магнитных полей в жилых, лечебных и

производственных помещениях, с последующей разработкой рекомендаций по принципам геоэкологической экспертизы на этапах проектирования, строительства и эксплуатации жилых и производственных площадей.

Внедрение в практику здравоохранения метода прогнозирования геоэкологического риска развития артериальной гипертензии открывает новые возможности для её первичной профилактики, коррекции гелио-магнитозависимых состояний, а также создания в мегаполисах систем геоэкологического жизнеобеспечения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Однократные и повторяющиеся кратковременные гипогеомагнитные воздействия значимо изменяют электрические и гемодинамические параметры организма здоровых людей и больных с артериальной гипертензией.

2. Кратковременное ослабление геомагнитного поля позволяет выявить структуру функциональной зависимости сердечно-сосудистой системы организма человека от колебаний природных физических факторов на различных этапах онтогенеза и оценить их вклад в развитие артериальной гипертензии.

3. Длительная геомагнитная депривация приводит к увеличению гелио-магниточувствительности, степени зависимости организма экспериментальных животных от природных физических факторов и развитию стресса, что может иметь особое значение для понимания изменений реактивности организма человека в условиях преформированного геомагнитного пространства мегаполисов.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на:

- 1-й Всероссийской научной конференции с международным участием «Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека». -Новосибирск, 9-11 декабря 2002 г.

- Международном конгрессе «Прогрессивные научные технологии для здоровья человека». - Кара-Даг, Украина, 8-19 июня 2003 г..

- III Международном конгрессе «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». - Санкт-Петербург, 1-4 июля 2003 г..

- VII Международном конгрессе по ГТВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание». - Санкт-Петербург, 6-8 июля 2003 г..

- Второй Всероссийской конференции "Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты". - Новосибирск, 5-7 октября 2004 г..

Результаты исследования внедрены в практику работы Муниципальной поликлиники №5, (г. Новосибирска) и Центральной районной больницы Сузунского района Новосибирской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 174 страницах машинописного текста, содержат 16 таблиц, 24 рисунка и 2 схемы. Список литературы включает 305 источников, из них 230 отечественных и 75 иностранных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методы мониторирования физических факторов космической

природы и их компьютерной оценки на различных этапах

онтогенеза человека

Для оценки биотропных эффектов космофизических факторов в условиях ослабления геомагнитного поля на различных этапах онтогенеза в двух поколениях использовали данные оперативного спутникового мониторирования космофизической среды (часовые характеристики: потока электронов, альфа частиц, галактических и солнечных протонов -компонентов космических лучей, скорости солнечного ветра, температуры ионной плазмы и составляющих межпланетного магнитного поля (ММП) - Вх, By, Bz, Bt, а также суточные параметры: количество солнечных пятен, величины радиоизлучения солнца в биотропном диапазоне 220 МГц и А-индексы) на момент проведения исследований, полученные по сети Интернет (U.S. Dept of Commerce, NOAA, Space Environment Center, 2001-2004).

Оценку гелиогеофизических параметров на различных этапах раннего онтогенеза обследуемых и их родителей проводили при помощи компьютерных программ «Гелиос» (свидетельство о регистрации №970125 от 24.01.97) и «Гелиос-Млечный путь (свидетельство о регистрации № 20010611270 от 24.09.2001 г.), содержащих базу данных глубиной 100 лет о суточной динамике: чисел Вольфа (W), площади солнечных пятен, радиоизлучения солнца в биотропном диапазоне 220 МГц и индукции ГМП (А - индекса).

Характеристика пространства с ослаблением геомагнитного поля

Работы проводили с использованием гипогеомагнитной установки (патент РФ на изобретение №2012175 от 30.04.1994 г., автор Зайцев Ю.А., ТУ 9444-00 35542430-02 от 1.04.2002 г.), ослабляющей индукцию магнитного поля Земли в пределах 600-700 раз и изменяющей геомагнитное наклонение (рис. 1а), а также контрольной установки, не имеющей ферромагнитного каркаса, экранирующего ГМП (рис. 16). В месте нахождения контрольной установки также отмечалось искажение наклонения ГМП, индуцированное расположенной на расстоянии 0,7 м экранирующей установкой.

С использованием современных приборных средств было произведено метрологическое магнитное картирование пространства снаружи и внутри

экранирующей и контрольной установок (Кузнецов С.М. и др., 2002). Результаты, характеризующие неоднородность моделированной геомагнитной среды, отражены на рис. 2.

Рис. 1. Схема установок: а -гипогеомагнитной, б - контрольной, в - точки замера ГМП

Рис. 2. Распределение остаточной магнитной индукции в установке, экранирующей ГМП, по данным измерений в точках на оси камеры (ось А) и в местах расположения пациентов (ось В)

Ранговая оценка степени экранирования геомагнитного поля в жилых помещениях на различных этапах онтогенеза

Гипогеомагнитное поле присутствует в различных пространственных ячейках современных мегаполисов. Поэтому представлялся важным учет соответствующих гигиенических нормативов, определяемых ГОСТом (ГОСТ Р 51724-2001, поле гипогеомагнитное, методы измерений и оценки соответствия уровней полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам), в зоне проведения исследования.

Все исследования проходили в зоне допустимых условий труда сотрудников в соответствии с коэффициентом ослабления индукции ГМП (<2,0). Работы внутри моделированного пространства со значительно большими коэффициентами экранировки проводили после получения информированного согласия испытателей-добровольцев в режиме контролируемой по времени геомагнитной депривации.

Распределение коэффициентов ослабления ГМП на различных объектах мегаполисов (табл. 1) указывает на наличие многочисленных зон, классифицируемых по ГОСТу, как зоны с вредными условиями, что и позволяет рассматривать гипогеомагнитную среду как новый урбано-геоэкологический фактор.

Таблица 1

Коэффициенты ослабления (Кг) ГМП в различных типах строений (помещений) и других объектах мегаполисов

№ Кг Тип объекта Класс по ГОСТ

1 1,05...1,1 Деревянные дома 1

2 1,15...1,4 Железобетонные дома. 2

3 1,2...4,0 Автомашины 3.1

4 1,8...11,0 Метро 3.3

Для оценки суммарных величин экранирования в жилых помещениях на различных этапах онтогенеза человека были использованы, разработанные автором, производные коэффициенты:

1. Кэп, отражающий степень экранирования жилых помещений, в которых проходило перинатальное развитие обследуемых лиц.

2. Кэс, отражающий средние значения степеней экранирования жилых помещений, в которых обследуемые проживали в течение всей жизни, включая перинатальный период.

Krl*al + Кг2*а2 +...+ Km*an

Кэс =-----------------------------------,

возраст

где Кг - средний коэффициент экранирования типового жилого помещения; 1, 2, ..., п - тип жилых помещений с разным Кг, в местах проживания за определенное количество лет (а)

3. Кэо, отражающий отношение среднего значения степени экранирования жилых помещений в течение всего онтогенеза к степени экранирования в перинатальный период (Кэп/Кэс).

Кратковременная геомагнитная депривация и тестирующие

воздействия постоянным магнитным полем при оценке

"биогеофизического сопряжения" организма и среды

Возможность определения "биогеофизического сопряжения" организма человека и гелиогеофизической среды с использованием дозированной магнитной нагрузки была впервые обозначена в разработке 1987 г.: "Способ оценки магнитотропных реакций у здоровых и больных людей" (Трофимов A.B., Деряпа Н.Р., 1987); и методических рекомендациях, утвержденных МЗ РФ (Трофимов A.B., Деряпа Н.Р., 1991).

Модифицированный вариант способа предусматривал применение кратковременного диагностического воздействия ПМП с индукцией -20 мТл (а.с. № 1396323 от 15.01.88) на кожные покровы с обширным представительством биологически активных точек. Проводили регистрацию динамики физиологических параметров (электропроводность БАТ, уровень АД, ЧСС) до, во время (на 5 минуте) и после (через 5 минут) тестирующего

магнитного воздействия и суммарную опенку уровня и варианта чувствительности человека к МП в условиях контролируемой геомагнитной депривации и мониторирования космофизической среды.

Клинико-физиологические исследования

Обследовано 60 здоровых мужчин без устойчивого повышения АД в возрасте от 18 до 22 лет (19,5±1,35) и 110 мужчин в возрасте 35-65 лет (50,5±5,9) с синдромом артериальной гипертензии и клиническим диагнозом: артериальная гипертония II ст..

Всем испытуемым проведена оценка магниточувствительности организма с использованием тестирующего ПМП воздействия (индукция -20 мТл) по динамике АД и ЧСС, определяемой на автоматическом измерителе «OMRON» (с погрешностью ±3 мм.рт.ст.), и электропроводности в БАТ - на приборе ПЭП-1, с учетом гелиогеофизической обстановки как в момент обследования, так и в период раннего онтогенеза (по данным компьютерной программы «Гелиос - Млечный Путь»).

Обследована группа здоровых людей (п=20) и больных с АГ (п=21) в условиях ослабления геомагнитного поля. Схема обследования включала фоновую регистрацию физиологических показателей (АД, ЧСС, реографический индекс по данным РЭГ на реографе Р4-02, временные и частотные параметры ВРС на приборе «Нейрон-Спектр-2/3» фирмы «Нейрософт»), их замер в контрольной установке без ослабления геомагнитного поля, а далее в гипогеомагнитной установке (ГГМУ) и в фазе восстановления.

В другом временном режиме обследованы здоровые мужчины (п=31), разделенные на две группы. Основная группа (№2, п=16) - лица, прошедшие цикл кратковременных повторяющихся сеансов в ГГМУ (десятикратно по 30 минут в период с 17 сентября 2002г. по 25 декабря 2002г). Контрольную группу (№1, п=15) составили испытатели, находившиеся одновременно с группой 2 (по той же схеме) в контрольной установке. Влияние ослабленного геомагнитного поля оценивали методом компьютерной электроэнцефалографии (ЭЭГ) на приборе «Нейрон-Спектр-2/3» фирмы «Нейрософт» и методом газоразрядной визуализации (ГРВ), основанном на эффекте Кирлиан, с помощью прибора «Коррекс» (РУ МЗ РФ № 29/06111299/3064-02) компании "Kirlionics Technologyes Int. Ltd". В группе больных с АГ (п=18) также проведено обследование с использованием метода электроэнцефалографии, с последовательной оценкой действия гипер- и гипомагнитного поля.

Экспериментальные исследования

Исследованы половозрелые крысы - самцы популяции Вистар с массой тела 250-385 г, разделенные на 3 группы. Животных 1-й группы (п=12) помещали в гипогеемагнитную установку ежедневно на 18 часов в течение 21 суток Животных 2-й группы (п=12) по аналогичной схеме помещали в контрольную установку. Контрольных крыс 3-й группы (п=6) содержали в

стандартных условиях вивария вне зоны преформированных геофизических полей. Все животные находились во время эксперимента в индивидуальных металлических клетках, получая воду и стандартный рацион питания.

До начала воздействий, а также через одну, две и три недели проведения эксперимента были выполнены измерения массы тела и выраженности межвидовой агрессии, для чего в течение 10 минут наблюдали контакт каждой экспериментальной крысы с мышью и оценивали реакцию крыс по 5-балльной шкале (Загустина В.Б. и др., 1986) с дополнительной градацией поведения животных в 0,5 балла.

Исследование электрических параметров организма животных осуществляли методом газоразрядной визуализации. Видеозапись ГРВ-свечения кончика хвоста животных в газовом разряде проводили с использованием специального электрода в течение 7 секунд (170 кадров), 5 раз у каждой крысы в ходе эксперимента. Каждое исследование состояло из двух замеров: до и после дополнительной магнитной нагрузки ПМП (20 мТл). Спектральную и математическую обработку видеозаписей проводили в программе GDV Video Analyzer версия 1.2.5 (Kirlionics Technologies International).

Методы статистической обработки полученных данных

Полученные данные анализировали с использованием пакета программ STATISTICA 6.0. Оценку значимости различий между показателями осуществляли по t-критерию Стьюдента. При несоответствии нормальности распределения по тесту Колмогорова-Смирнова (р > 0,05) использовали непараметрические методы: при сравнении зависимых выборок - тест Вилкоксона, при сравнении независимых выборок - тест Манна-Уитни. За достоверный принимали 5% уровень статистической значимости. При корреляционном анализе рассчитывали коэффициенты корреляции Пирсона (г) и коэффициенты ранговой корреляции Спирмана (rs). Кофициенты корреляции считали статистически значимыми при р<0,05.

Использован метод «дерева решений», реализованный в компьютерной программе Tree Analyzer 3.0 Lite (BaseGroup Labs, 1999-2003). Программно данные разделялись на обучающее (70%) и тестовое (30%) множества. Под точностью (распознавания) дерева решений понималось отношение правильно классифицированных объектов при обучении к общему количеству объектов из обучающего множества, а под ошибкой - количество неправильно классифицированных. При тестировании значимыми считались модели, имеющие ошибку менее 5%.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Кратковременное однократное ослабление геомагнитного поля инициирует в организме здорового человека компенсаторно-приспособительные процессы, приводящие к значимому увеличению низкочастотного вклада в общую мощность спектра кардиоритма (рис. За).

По данным РЭГ в группе условно здоровых лиц после однократной геомагнитной депривации значимо уменьшается кровенаполнение сосудов головного мозга (рис. 36). В группе больных с АГ изменения не являются статистически значимыми (рис. За, б).

50

40

30

20

10

4 т1

о 1 1 I1

фон %1ЛТМУ

0.8

0,4

I

0

1

л

□ I

г

0,2

О СИ л п ло

1

1 2

номер группы ■ си л п после номер группы

а б

Рис. 3. Динамика выраженности низкочастотного спектра (ЬР) ритма сердца (а) и систолического индекса левого полушария головного мозга (б) у здоровых лиц (1) и больных с АГ (2) до и после кратковременной однократной геомагнитной депривации

* - статистически значимые различия по сравнению с фоновыми значениями (р<0,05)

Установлено, что при кратковременной однократной геомагнитной депривации у здоровых лиц происходит значимое усиление обратной корреляционной связи (г с -0,35 до -0,76) между уровнем диастолического АД и общей мощностью спектра кардиоритма, по данным оценки ВРС, что, по-видимому, отражает увеличение симпатического влияния на хронотропный режим сердца при повышении диастолического артериального давления в условиях ослабленного геомагнитного поля.

У больных с артериальной гипертензией кратковременная однократная геомагнитная депривация приводит к значимому увеличению на 16% уровня диастолического АД (рис. 4а), а также увеличению доли очень низкочастотного спектра (УЬИ) в общей мощности кардиоритма с 35 до 46 % (рис. 46). В фуппе условно здоровых лиц по данным параметрам значимой динамики не наблюдается (рис 4 а, 6).

*

ZJ

i J о АДдиасгдо * АДднаст после

□ %VLF до • %VtF после

30

10L

12 12 номер группы номер группы

а б

Рис. 4. Динамика уровня диастолического АД (а) и выраженности очень низкочастотного спектра ритма сердца (б) у здоровых лиц (1) и больных с АГ (2) до и после кратковременной однократной геомагнитной депривации * - статистически значимые различия показателей на разных этапах в одной группе (р<0,05)

В группе больных с АГ установлены значимые связи уровня диастолического АД с колебаниями солнечной активности и геомагнитной индукции, а в группе здоровых - интенсивности потока протонов и нейтронов в период исследования, которые при однократном ослаблении геомагнитного поля существенно уменьшаются (табл. 2).

Таблица 2

Динамика корреляционных связей артериального давления с космофизической обстановкой при обследовании здоровых (п=20) и больных с АГ (п=21) в условиях кратковременного однократного ослабления ГМП

а С этап Фон Контроль ГТМУ Восстановление

о. U параметр САД ДАД САД ДАД САД ДАД САД ДАД

A-index

и 3 SSN 0,36 0,35 0,49 0,03

Radio flux 0Д6 0,50 0,10 -0,08

о о. GMF trans.

о et Pr>10 0,45 0,42 0Д7 0,38

Рг>100 0,4S 0,59 0,16 0,24

N%bkgd 0,74 0,62 0,10 0,34

A-index -0,54 -0^45 -0,12 -0,22

SSN 0,47 0,48 0,46 0,36

и 3 Radio flux 0,59 0,49 0,61 0,52 0,46 0,40 0,52 0,14

л GMF trans 0,56 0,58 0,59 0,59 0,54 0,21 0,47 0,10

о 1С Pr>10 0,40 0,23 0,48 0,17

Pr>100

N%bkgd -0,40 -0,24 -0,25 -0,48

Примечание статистически значимые (р<0 05) коэффициенты корреляции выделены жирным курсивом

Выявленные в группе больных с АГ, прямые связи систолического АД с уровнем солнечной активности в период обследования, отражают неблагоприятный вариант зависимости, при котором увеличение активности фактора приводит к повышению АД, как в обычных условиях, так и при геомагнитной депривации.

Показано, что компенсаторно-приспособительные процессы в условиях геомагнитной депривации зависят от космофизической обстановки не только в момент проведения исследования, но и в пренатальный период.

В таблицах 3 и 4 представлены значимые коэффициенты корреляции, которые существенно отличаются от незначимых на сравниваемых этапах исследования.

У больных с АГ в условиях однократного 30-минутного ослабления ГМП проявлялись выраженные обратные зависимости (г от -0,46 до -0,67) систолического и пульсового АД от уровня солнечной активности в различные периоды перинатального развития (табл. 3). По сравнению с больными, у здоровых лиц при кратковременной геомагнитной депривации отмечались прямые корреляционные связи (г от 0,45 до 0,48) динамики диастолического АД с уровнем солнечной активности только в последние месяцы пренатального развития организма.

Таблица 3

Динамика значимых корреляционных связей (г5) уровня артериального давления с величиной солнечной активности в период раннего онтогенеза у больных с АГ (п~21) в условиях депривацивации ГМП

Этап Фон ГГМУ Восстановление

Период САД ДАД ПАД САД ДАД ПАД САД ДАД ПАД

1 м до РДЗ -0,56 -0,48

РДЗ -0,54

1 месяц -0,47

2 месяц -0,46 -0,58 -0,53

3 месяц -0,47 -0,46

4 месяц

5 месяц -0,46

6 месяц -0,61 -0,55

7 месяц -0,66 -0,67

8 месяц -0,54

9 месяц

10 месяц -0,55 -0,48

ДР

1м после ДР -0,48 -0,49

Зависимость кардиоспектральных частотных характеристик от уровня солнечной активности перинатального периода также существенно отличалась в группах здоровых и больных с АГ. Значимых корреляционных связей в

группе больных было очень мало и все они с высокочастотными показателями кардиоспектра (г от -0,53 до -0,58), а в группе здоровых лиц отмечалось большее количество зависимостей, преимущественно с низкочастотной составляющей (г от 0,58 до 0,86) Ослабление геомагнитного поля приводило к изменению знака зависимостей низкочастотных кардиоспектральных характеристик в обеих группах.

Установлено, что гемодикамические к электрические параметры организма человека находятся в зависимости от флюктуаций гелиогеофизических факторов в период перинатального развития организма родителей обследованных лиц.

Кратковременное ослабление геомагнитного поля приводит к исчезновению значимых разнонаправленных связей низкочастотных (г от 0,57 до 0,78) и высокочастотных (г от -0,57 до -0,77) характеристик кардиоспектра с уровнем солнечной активности в период перинатального онтогенеза организма матерей здоровых лиц, а в группе больных с АГ, напротив, к появлению аналогичных значимых зависимостей, противоположных по знаку: для ЬР спектра (г от -0,57 до -0,77), для НР спектра (г от 0,60 до 0,76).

У здоровых людей значимыми для уровня систолического АД оказались величины геомагнитной индукции на расчетную дату зачатия, дату рождения и на 9 месяце пренатального периода развития организма матерей. В группе больных с АГ установлены значимые зависимости уровня диастолического и пульсового АД от колебаний геомагнитной индукции на 4, 5 и 10 месяцах пренатального онтогенеза организма матерей. Депривация ГМП у здоровых лиц, также как у больных с АГ, приводила к появлению дополнительной связи уровня АД с геомагнитной индукцией на 2-м месяце эмбриогенеза организма матерей.

Выраженность очень низкочастотного (УЬР) и низкочастотного (ЬР) участков спектра кардиоритма значимо зависит от уровня солнечной активности в период раннего онтогенеза организма отцов. У здоровых лиц в условиях ослабленного геомагнитного поля количество значимых связей (г от 0,55 до 0, 79) с гелиофизической обстановкой перинатального развития организма отцов уменьшалось более чем в 15 раз, а у больных с АГ, наоборот, эта зависимость появлялась только после геомагнитной депривации (табл. 4).

Таким образом, у больных с АГ отмечалось выраженное уменьшение количества значимых корреляционных связей кардиоспектральных параметров, отражающих влияние вегетативной нервной системы на сердечнососудистую систему, с уровнем солнечной активности в различные периоды перинатального онтогенеза их родителей, а при кратковременной геомагнитной депривации проявлялась тенденция к их увеличению. Можно предположить, что недостаточность обращения организма к адаптационным программам, формируемым в поколениях, указывает на скрытый дефект гомеостатических систем и является дополнительным фактором риска для развития А Г.

Показана роль строительных сооружений, экранирующих ГМП на различных этапах онтогенеза, в развитии адаптационных реакций у здоровых

лиц и больных с АГ при геомагнитной депривации. У больных людей в условиях ослабления геомагнитного поля, в отличии от здоровых лиц без устойчивого повышения АД, проявлялись значимые корреляционные зависимости уровня артериального давления от степени экранирования магнитного поля Земли конструкциями жилых сооружений в различные периоды индивидуального развития (рис. 5).

Таблица 4

Динамика значимых корреляционных связей (г5) частотных характеристик ВРС с уровнем солнечной активности в период раннего онтогенеза отцов обследованных здоровых (п=20) и больных с АГ (п=21) в условиях кратковременного однократного ослабления ГМП

этап Фон ГТМУ Восстановление

период УЬР и № уи и № и НБ

] месяц до РДЗ 0,79 0,65

РДЗ 0,66 0,55

1 месяц 0,73

2 месяц 0,70 0,63

3 месяц 0,79 0,57

4 месяц 0,68 0,68

5 месяц 0,68

6 месяц 0,75

7 месяц 0,73

8 месяц 0,68

9 месяц 0,69

10 месяц 0,79 0,58

ДР 0,68 0,64 0,66

1 месяц после ДР

Примечание' коэффициенты корреляции в группе здоровых лиц выделены жирным шрифтом

□ здоровые В больные с АГ

порог

значимости

этапы исследования

Рис. 5 Динамика зависимости артериального давления от степени экранирования (Кэс) магнитного поля Земли конструкциями жилых сооружений на различных этапах онтогенеза в группе условно здоровых лиц

(п=20) и больных с АГ (п=21), выявляемая при кратковременной однократной депривации ГМП

С использованием метода «дерево решений» разработана прогностическая модель для оценки риска развития синдрома АГ, в которой учитывается: динамика гелиогеофизических факторов в периоды перинатального развития в двух родственных поколениях, степень экранирования геомагнитного поля строительными конструкциями жилых помещений в онтогенезе обследуемых, состояние космофизической среды на момент проведения исследования и характер колебаний гемодинамических параметров при тестирующих гипо- и гипермагнитных воздействиях. Прогностическая модель состоит из 5-ти деревьев решений с ошибкой распознавания менее 5%. При распознавании тестового множества чувствительность построенных 5-ти деревьев от 90% до 94%, специфичность 86%-95%. Принципиальная схема прогностической модели представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Принципиальная схема формирования и оценки геоэкологического риска развития артериальной гипертензии.

Примечание: (-1) - период в течение 1 месяца до расчетной даты зачатия; 1,2,4, 5,6,9,10 - периоды пренатапьного онтогенеза

Установлены пределы значений параметров среды, усиливающих риск развития артериальной гипертензии:

а) гелиогеофизических факторов в обозначенные на рис. 7 периоды раннего онтогенеза обследуемых лиц (А-индекс от 24 до 30, радиоизлучение Солнца от 182 до 222), организма их матерей (А-индекс от 6 до 30 и более 35, число Вольфа менее 102) и отцов (А-индекс менее 29, число Вольфа менее 94);

б) степени экранирования геомагнитного поля строительными конструкциями жилых помещений в онтогенезе обследуемых (Кэс менее 1,105 и более 1,335; Кэс/Кэп более 91,4);

в) космофизических факторов на момент проведения исследования -уменьшение интенсивности потока протонов менее 3,6 х 105 (протонов/см2-день) и потока нейтронов более чем на 15%.

Показаны пределы изменений гемодинамических параметров при тестирующих гипогеомагнитных воздействиях, которые усиливают риск развития АГ: снижение систолического АД более, чем на 15 мм.рт.ст., а диастолического АД более, чем на 10 мм.рт.ст.; увеличение систолического АД более, чем на 5 мм.рт.ст., а диастолического АД более, чем на 10 мм.рт.ст.. Риск развития АГ возрастает, если при дополнительном тестировании ПМП отмечается снижение пульсового АД более, чем на 15 мм.рт.ст., диастолического АД более, чем на 5 мм.рт.ст., и увеличение частоты сердечных сокращений более, чем на 10 ударов в минуту.

Известно, что процесс адаптации реализуется, когда в системе "организм-среда" возникают изменения, обеспечивающие формирование нового гомеостатического состояния и достижение максимальной эффективности физиологических функций.

Очевидно, что эволюционно сформированные адаптационные механизмы не содержат адекватных вариантов приспособления к непрерывно изменяющимся гипогеомагнитным условиям современных городов: организм человека оказывается в постоянном поиске труднонаходимых оптимальных решений, что может приводить к развитию стресса (Григорьев Ю.Г., 1996; Походзей Л.В., Пальцев Ю.П., 1996; Летников Ф.А., 1998; Марченко Ю.Ю., Мингазов И.Ф., 2002; Гвоздарев А.Ю., 2004).

Процесс выбора наилучших приспособительных моделей сопряжен с динамикой нейрофизиологических параметров, что проявлялось при проведении 10-ти сеансов кратковременной геомагнитной депривации у здоровых испытуемых в виде выраженного увеличения амплитуды (рис. 7а и 76) и частоты альфа ритма ЭЭГ относительно фонового обследования и в сравнении с контрольной группой.

Многократно повторяющаяся кра1ковременная геомагнитная депривация у здоровых лиц приводила к изменению знака и увеличению выраженности корреляционных зависимостей электрических параметров, оцениваемых с использованием метода газоразрядной визуализации, от протонной компоненты космических лучей (г3 от 0,21 до -0,39), Ву-

составляющей межпланетного магнитного поля (г5 от 0,70 до -0,28) и температуры ионизированной плазмы (г3 от -0,52 до 0,38).

Ш группа 1 И фуппа 2

ТЗ Т4 01 02 Сг

Я группа 1 □ группа 2

РЗ РА ТЗ Т4 01 02 Сг

б

Рис. 7 Амплитуда альфа ритма ЭЭГ у здоровых испытуемых до (а) и после (б) повторяющихся сеансов кратковременного ослабления геомагнитного поля (группа 2) и в контроле (группа 1)

Примечание * - статистически значимые различия между группами (р<0,05)

Моделирование более длительных, характерных для мегаполиса воздействий ослабленного геомагнитного поля позволило выявить у экспериментальных животных, находившихся в гипогеомагнитной установке, зависимость электрических параметров, оцениваемых по спектральной плотности ГРВ-свечения в частотном диапазоне до 10 Гц, от интенсивности протонной и электронной компонент космических лучей (рис. 8а), отсутствовавшую у контрольных животных.

Структура корреляционных связей электрических параметров с интенсивностью протонной и электронной компонент космических лучей (ЮТ) существенно изменялась при дополнительном воздействии ПМП на исследуемых животных, что проявлялось в изменении знака зависимости

низкочастотных характеристик (до 1 Гц) только в условиях ослабления геомагнитного поля (рис 86). При этом в контрольных группах дозированная магнитная нагрузка значимых изменений не вызывала.

Аналогичные изменения корреляционных связей электропараметров в области низкочастотного спектра (до 1 Гц) после тестирующего ПМП воздействия наблюдались при оценке зависимости от Вх, В1:-составляющих межпланетного магнитного поля (г5 от 0,30 до -0,40 и от -0,36 до 0,29 соответственно). У животных, находившихся в условиях геомагнитной депривации (группа 1), в отличии от контрольных групп (2 и 3), отсутствовали значимые корреляционные связи электрических показателей со скоростью «солнечного ветра» (рис. 9). После дополнительного воздействия ПМП появлялась значимая зависимость в группе с ослаблением ГМП, а корреляционные связи в группах контроля становились не значимыми.

а

Частота (Гц) **

6

Рис. 8. Динамика корреляционной зависимости (rs) спектральной плотности ГРВ-свечения от электронной (Elk) и протонной (РЗк) компонент космических лучей у экспериментальных животных при длительном ослаблении геомагнитного поля и дополнительных воздействиях ПМП. Примечание а - до воздействия ПМП, б - после воздействия ПМП

Таким образом, адаптационные реакции биосистем, инициированные длительно ослабленным геомагнитным полем, могут протекать как компенсаторно-приспособительные процессы к широкому спектру космофизических факторов и приводить к изменению гелио-магниточувствительности организма. Важно, что наибольшие изменения при дополнительном воздействии ПМП происходили по данным ГРВ в регуляторно важном для ССС диапазоне частот (до 1Гц), Допустимо предположение, что резонансно-частотные механизмы (Владимирский Б.М. и соавт., 2000; Хабарова О.В., 2002) могут участвовать в реализации биотропных эффектов ослабленного геомагнитного поля на фоне все возрастающих электромагнитных загрязнений больших городов.

0,5

0,4

5 0,3 о: с; <и

£0,2

£ 0,1 щ

I О •е-

"§"-0,1 О

-0,2

-0,3

* П 47

и,аь 0,33 в

п П7 22

— -- = ==

ш ==

-0.15

-0,09 *

*

В до

0 после ПМП

группа 1 группа 2 группа 3

Рис. 9 Динамика корреляционной зависимости (г8) спектральной плотности ГРВ-свечения у экспериментальных животных от скорости «солнечного ветра» при длительных воздействиях ослабленного геомагнитного поля и дополнительном тестировании ПМП.

Примечание группа 1 - опыт, группа 2 - контроль воздействия, группа 3 - контроль; * - статистически значимые различия (р<0,05)

При оценке динамики прироста массы тела у животных в условиях длительного ослабления геомагнитного поля выявлено уменьшение прироста массы в два раза более интенсивное, чем у контрольных животных; через две недели после начала эксперимента прирост массы тела увеличился и его средние значения приблизились к показателям у контрольных крыс. Полученные результаты указывают на выраженную стрессорную реакцию, протекающую с использованием пластических резервов организма, которая во второй половине эксперимента сменяется компенсаторным ростом массы тела (рис. 10).

Установлена важная роль ослабления геомагнитного поля в динамике физиологических показателей, отражающих особенности метаболизма: стрессорные реакции у экспериментальных животных в условиях длительной геомагнитной депривации сопровождаются преобладанием катаболических процессов в первой половине исследования и анаболических во второй.

1,2 1 1 —1 группа —*— Контроль

0,8 -0,6 0,4 -0,2 -

\ \ Ч* 0,57 \ ^ 0,53 *

1 точка 2 точка 3 точка

Рис. 10. Динамика прироста массы тела животных в относительных единицах с интервалом в две недели между точками при длительной геомагнитной депривации (по сравнению с контрольной группой).

Примечание. * - статистически значимые различия между группами (р<0,05)

Показано, что под влиянием длительных экспозиций в ослабленном геомагнитном поле экспериментальные животные делятся на две подгруппы -с повышением и снижением выраженности межвидовой агрессии, что также указывает на наличие стрессорной реакции и дифференцировку животных по типам реактивности (рис. 11).

Выявленные изменения характера межсистемных взаимодействий и функциональных связей организма животных и человека со средой свидетельствуют о высокой вероятности стрессирующего воздействия высокоградиентных (гипо-, гипермагнитных) полей мегаполисов. Становится актуальным проведение гигиенического нормирования допустимых градиентов магнитных полей в жилых, лечебных и производственных помещениях и разработка рекомендаций для геоэкологической экспертизы при проецировании, строительстве и эксплуатации жилых и производственных сооружений.

Рис. 11. Выраженность межвидовой агрессии (в баллах) у крыс в условиях длительной геомагнитной депривации (по сравнению с контрольной группой). Примечание' ** - статистически значимые отличия от контрольной группы (р<0,01)

Прогнозирование геоэкологического риска и оценка вероятности развития артериальной гипертензии в условиях ослабления геомагнитного поля открывает большие возможности для первичной профилактики многих гелио-магнитозависимых заболеваний, обоснования новых вариантов критических технологий и создания в ме! аполисах систем геоэкологического жизнеобеспечения человека.

ВЫВОДЫ

1. Кратковременное однократное и повторяющееся ослабление геомагнитного поля вызывает в организме здоровых людей выраженные компенсаторно-приспособительные реакции: значимое увеличение низкочастотного вклада в общую мощность спектра кардиоритма с 26 до 38%, увеличение в 1,3 - 2,4 раза активности альфа ритма при

' электроэнцефалографии и уменьшение по данным реоэнцефалографии на 18-

25% кровенаполнения сосудов головного мозга, что подтверждает влияние магнитного поля Земли на функциональное состояние сердечно-сосудистой и центральной нервной систем.

2. У больных с артериальной гипертензией кратковременная однократная геомагнитная депривация приводит, в отличии от здоровых людей, к значимому увеличению с 35 до 46 % доли очень низкочастотного спектра в общей мощности кардиоритма и повышению уровня диастолического артериального давления, в среднем, на 16%.

3 Для больных с артериальной гипертензией характерны выраженные корреляционные связи (г от 0,46 до 0,61) систолического артериального давления с гелиофизическими флюктуациями во время обследования, которые значимо не изменяются в условиях кратковременной однократной геомагнитной депривации.

4. При кратковременном ослаблении геомагнитного поля зависимость динамики артериального давления и электрических параметров организма от уровня солнечной активности и геомагнитной индукции в раннем онтогенезе как самих обследованных лиц, так и их родителей, у больных с артериальной гипертензией увеличивается, а у здоровых людей уменьшается.

5. Обоснована возможность оценки риска развития артериальной гипертензии по выраженности влияния при индивидуальном развитии человека в двух родственных поколениях флюктуаций природных физических факторов и ослабления геомагнитного поля.

6. Длительная геомагнитная депривация является стрессирующим фактором, приводящим к значительным нарушениям гомеостаза животных: уменьшению прироста массы тела, преобладанию катаболических процессов и дифференцировке по типам реактивности при оценке межвидовой агрессии.

7. Ослабленное геомагнитное поле в режиме длительных периодических экспозиций усиливает функциональную зависимость организма животных от многих космофизических факторов с ранее неизвестным биотропным эффектом: проявляются значимые (р<0,05) корреляционные связи электрических параметров с протонной и электронной компонентами космических лучей, скоростью «солнечного ветра», секторной структурой межпланетного магнитного поля, которые изменяют свою направленность (г5 от -0,41 до 0,31) в условиях дополнительного воздействия постоянным магнитным полем.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ

1. ДевицинД.В. Особенности реагирования организма больных с артериальной гипертонией при антропомагнитных воздействиях / Д.В. Девицин, Е.В. Севостьянова, A.B. Трофимов, В.И. Хаснулин // Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека: Матер. 1-й Всеросс. науч. конф. с межд. участием. - Новосибирск, 2002. - С. 70-71.

2. Севостьянова Е.В. Влияние экранирования геомагнитного поля на психофизиологические механизмы адаптивной устойчивости при артериальной гипертонии / Е.В. Севостьянова, Д В. Девицин, И.О. Болдырева, К.А. Бакунин, A.B. Трофимов, В.И. Хаснулин// Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты: Матер. Всеросс. научн.-практ. конф. - Новосибирск, 2002 - С. 342.

3. ДевицинД.В. Динамическая оценка электрической активности головного мозга человека и проблема развития психофизических резервов организма в экранированном пространстве // Вестник МНИИКА. - 2002. -вып. 9. - С. 77-82.

4. Максимов В.Н. Полиморфизм гена дофаминового рецептора D4 и магниточувствительность организма человека / В.Н. Максимов, С.Н. Устинов, Д.В. Девицин, В.Я. Поляков, И.В. Куликов, Н.С. Юдин, А.Г. Ромащенко, М.И. Воевода, A.B. Трофимов // Вестник МНИИКА. - 2002. - вып. 9. - С. 106-110.

5. Трофимов A.B. Космофизические стрессы и резервные возможности организма / A.B. Трофимов, Д.В. Девицин, Е.В. Безденежных // Прогрессивные научные технологии для здоровья человека: Труды Межд. конг. - Кара-Дат, Украина, 2003. - С. 218-219.

6. Девицин Д.В. Динамика биоэлектрофизических параметров в процессе раскрытия «Космопсихофизических резервов» человека в экранированном пространстве / Д.В. Девицин, A.B. Трофимов // Тез. VII Межд. конгр. по ГРВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание». - Санкт-Петербург, 2003. - С. 20, Р. 97.

7. Трофимов A.B. К оценке биогеофизического сопряжения организма человека и среды в условиях геомагнитного экранирования / A.B. Трофимов, А.Г. Горелкин, В_Я. Поляков, Д.В. Девицин // Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине: Тез. III Межд. конг. - Санкт-Петербург, 2003.-С. 100-101.

8. Трофимов A.B. О возможной биологической значимости протонной компоненты космических лучей / A.B. Трофимов, Д.В. Девицин // Вестник МНИИКА. - 2003. - Вып. 10. - С. 56-62.

9. Девицин Д.В. Оценка суточной хроноструктуры гемодинамики и биогеофизического сопряжения у больных артериальной гипертонией в условиях Севера / Д.В. Девицин, В.Я. Поляков, A.B. Трофимов // Проблемы адаптации человека к геоэкологическим и социальным условиям Севера: Материалы Симпозиума с международным участием. - Сыктывкар, 2004. - С. 36,136.

10. Трофимов A.B. Периодические колебания гелиогеофизической среды как фактор функциональной регуляции сердечно-сосудистой системы при артериальной гипертензии / A.B. Трофимов, Д.В Девицин, В .Я. Поляков // Дизрегуляционная патология органов и систем: Тезисы докладов III Российского конгресса по патофизиологии с международным участием. -Москва, 2004. - С 173.

И. Трофимов A.B. Космофизические аспекты жизнеобеспечения человека / A.B. Трофимов, Д.В. Девицин, В.Я. Поляков, А.Г. Горелкин // Некомпьютерные информационные технологии: Доклады VII Междунар. науч. конг. - Барнаул, 2004. - Т. 1. - С. 9-17.

12. Трофимов A.B. Диагностика магниточувствительносгги в программах физиолечения, реабилитации и профилактики артериальной гипертензии / A.B. Трофимов, А.Г. Горелкин, Д.В. Девицин, В.Я. Поляков // Информационно-волновые технологии в комплексной реабилитации пациентов в санаторно-курортных учреждениях: Материалы Региональной научно-практической конференции. - Томск, 2004. - С. 162-167.

13. Трофимов A.B. Космобиофизические аспекты современной патофизиологии / A.B. Трофимов. Д.В. Девицин // Патофизиология и современная медицина: Матер. Второй междунар. конф. - Москва, 2004. -С.389-390.

14. Горелкин А.Г. Низкочастотные колебания кардиоритма при геомагнитном экранировании / А.Г. Горелкин, Д.В. Девицин // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты: Материалы Второй Всероссийской конференции. - Новосибирск, 2004. - С. 206.

15. Девицин Д.В. Динамика электрических параметров организма при компенсаторно-приспособительных процессах у животных и человека в условиях моделированного пространства // Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты: Матер. Второй Всероссийской конференции. -Новосибирск, 2004. - С. 209-210.

16. ТрофимовА. В. Влияние ослабленного магнитного поля Земли и других антропомагнитных факторов мегаполисов на здоровье человека: Информационное письмо / А. В. Трофимов, Д. В. Девицин, В. Я. Поляков, А. Г. Горелкин. - Новосибирск, 2004. - 20 с.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АГ - артериальная гиперчензия

АД - артериальное давление

БАТ - биологически активная точка

ВРС - вариабельность ритма сердца

ГТМУ - гипогеомагнитная установка

ГМП - геомагнитное поле

ГРВ - газоразрядная визуализация

ДР - дата рождения

Кэо - соотношение Кэп/Кэс

Кэп - коэффициент экранирования перинатальный

Кэс - коэффициент экранирования средний

ММП - межпланетное магнитное поле

МП - магнитное поле

ПМП - постоянное магнитное поле

РДЗ - расчетная дата зачатия

РЭГ - реоэнцефапография

САД, ДАД, ПАД - систолическое, диастолическое, пульсовое АД ССС - сердечно-сосудистая система ЧСС - частота сердечных сокращений ЭЭГ - электроэнцефалография

A-index (А-индекс) - индекс геомагнитной активности

Вх, By, Bz, Bt - компоненты межпланетного магнитного поля

Elk, P3k - электронная, протонная компоненты космических лучей

F3, F4, ТЗ, Г4, 01, 02, Cz - стандартные ЭЭГ отведения

GMF trans — соотношение солнечной и геомагнитной активности

HF - высокочастотные волны (0,15 - 0,40 Гц) кардиоритма

LF - низкочастотные волны (0,04 - 0,15 Гц) кардиоритма

N%bkgd - нейтронная компонента космических лучей (в % относительно фона)

Рг>10, Рг>100 - протонная компонента космических лучей

Radio flux - радиоизлучение солнца

SSN - число пятен на солнце (число Вольфа)

VLF - очень низкочастотные волны (0,003 - 0,04 Гц) кардиоритма

Соискатель

Подписано в печать 17 05 05 г Формат 60 х 84 / 16 Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ №63п/05

Отпечатано в типографии издательства «Сибмедиздат» НГМА 630091, г Новосибирск, Красный пр , 52 Тел /факс- (3832) 25-24-29 E-mail' sibmedizdat@yandex ru

ü 1 i б И

РНБ Русский фонд

2006-4 8305

Актуальность темы

Современные данные астрофизики и космогонии свидетельствуют о фундаментальной роли естественных физических полей в происхождении и эволюции Вселенной. Возникновение и развитие звездно-планетных систем, галактик определяется, прежде всего, гравитационными, магнитными и другими полями, поскольку материя Вселенной примерно на 98% имеет "полевой" состав и лишь 2% приходится на "вещественный" (Любимов В.В., 1997).

Электромагнитные возмущения (ЭМВ) в околоземном пространстве генерируются за счет энергии, поступающей от Солнца, поэтому для изучения их влияния на биосферу используются различные параметры, характеризующие активность Солнца. Солнечные заряженные частицы («солнечный ветер») деформируют магнитосферу Земли, вызывая колебания магнитного поля (Хачикян Г. Я., 2003), которые оказывают прямое и опосредованное воздействие на организм животных и человека.

Проблема теоретического описания механизмов влияния ЭМП на биосистемы пока не решена (Бинги В.Н., Савин А.В., 2003), но уже сейчас магнитобиология представляет собой новую синтетическую область знания, грани которой сформированы разными науками - от физики до медицины, с ядром в области биофизики.

В 1915 г. А.Л.Чижевский отметил неразрывную связь организма с космотеллурической средой и то, что развитие органического мира является результатом действия земных и космических факторов, а не аутохтонным процессом (Чижевский AJI., 1915); высказал идею о существенной роли электромагнитных биосферных связей и о высокой чувствительности биосистем к электромагнитным излучениям (Чижевский А.Л., 1928,1974). Еще в 40-х годах нашего столетия В.И. Вернадский указывал, что связь космической реальности с нашей жизнью гораздо глубже, чем мы думаем. Появлялись все новые работы, и к настоящему времени мысли о важнейшей экологической роли электромагнитных полей разделяются все большим количеством ученых (Malletto S., Valfre P., 1966; Казначеев В.П., Михайлова Л.П., 1985; Прищеп Л.Г., 1990; Владимирский Б.М., Сидякип В.Г., 1995; Темурьянц Н.А. и соавт., 2001; Хабарова О.В., 2002).

В ходе развития жизни па Земле биологические системы приспосабливались к ритмам внешней среды, многие из которых значительно не изменялась до настоящего времени (Казначеев В.П., Деряпа Н.Р. и соавт., 1985; Дубров А.П., 1990; Уинфри А.Т., 1990, Агаджаняи Н.А. и др., 2001). Вырабатывались базовые адаптационные механизмы, направленные на поддержание гомеостаза, т.е. информация о флюктуациях могла закрепляться в генетической памяти организмов. Данное предположение подтверждается тем, что набор биоритмов человека включает в себя весь спектр частот постоянных ритмов окружающей среды (Владимирский Б.М. и соавт., 1995, 2000, 2004). Развитие каждого организма происходит по программе, повторяющей филогенетический путь развития, реализуемый в коротком временном интервале в зависимости от поступающей энергии и информации о состоянии окружающей среды. Программы индивидуального развития имеют конкретные точки бифуркаций (зачатие, периоды внутриутробного развития плода, рождение, начало пубертатного периода, его конец и т.д.), в которых чувствительность организма к вариациям некоторых системообразующих параметров среды резко повышается (Арманд А.Д., Люри Д.И. и соавт., 1999).

Отмечается, что уровень геомагнитной индукции влияет на состояние вегетативной нервной системы, эндокринной (уровень гормональной активности щитовидной железы, секреции мелатонииа), электрические характеристики тканей, коагуляционные свойства крови и систему гемостаза (Чернух A.M., 1982; Гурфинкель Ю.И. и соавт., 1996, 1997; Кулешова В.П. и соавт., 2001; Темурьянц Н.А. и соавт., 2001; Дмитриева И.В. и соавт., 2001; Мартынюк B.C. и соавт., 2001; Ионова В.Г. и соавт., 2003; Шумилов О.И. и соавт., 2003; Ванюшин Ю.С. и соавт., 2004). Особой чувствительностью к измеиениям геомагнитной индукции отличается центральная нервная система, что проявляется в динамике электрической активности головного мозга, состоянии корково-подкорковых связей включая гипоталамические структуры и ретикулярную формацию (Ruhenstroth-Bauer G. и соавт., 1993; Карлов В.А., и соавт., 1996; Селицкий Г.В., и соавт., 1996; Доронин В.Н. и соавт., 1998; Григорьев П.Е., Хорсева Н.И., 2001; Агаджаняна Н.А. и соавт., 2002). Сердечно-сосудистая система также является одной из наиболее чувствительных к воздействию космофизических факторов, о чем можно косвенно судить по динамике заболеваемости, частоте обострений (кризов) у больных с синдромом АГ, а также по уровню смертности от таких последствий высокого АД как инфаркт миокарда и острые нарушения мозгового кровообращения (Alvarez А., 1935; Чхаидзе Ю., 1977; Бакупц Г.О., 1981; Андронова Т.И., соавт., 1982; Чернух A.M., 1982; Богуцкий Б.В., Пяткин В.П., 1984; Филиппов М. и соавт., 1993; Кулешова В.П. и соавт., 2001; Дмитриева И.В. и соавт., 2001; Ионова В.Г. и соавт., 2003).

Влияние космофизических факторов при внутриутробном развитии плода приводит к формированию приспособительных механизмов, которые обуславливают характер адаптационных реакций при изменении параметров геофизической среды в дальнейшем онтогенезе (Токин Б.П., 1966; Деряпа Н.Р., соавт., 1982; Horn G, Memory., 1986; Самохвалов В.П., 1989; Григорьев П.Е., Хорсева Н.И., 2001; Шумилов О.И. и соавт., 2003). Описан феномен гелиогеофизического импринтирования (Казначеев В.П., и соавт., 1985; Трофимов А.В., 2001). Принципиально важным является не только период внутриутробного развития, но и процесс гаметогепеза в организме родителей, на который также могут повлиять колебания природных физических факторов. Не изучен вопрос, касающийся формирования адаптационных механизмов в поколениях, то есть, не оценен вклад родительских компенсаторно-приспособительных программ, закрепленных и переданных по наследству, в развитие ответных реакций при флюктуациях природных физических факторов.

За последние десятилетия все большего расширения техносферы появился новый экологический фактор - электромагнитное загрязнение окружающей среды (по интенсивности превышающее в тысячи раз уровень природного фона), отрицательно сказывающееся на здоровье человека и состоянии биосферы (Гвоздарев А.Ю., 2004). Человек все более интенсивно создает искусственную жизненную среду, которая позволяет благоустроить его труд и быт, но часто, входит в противоречие с биологическими и психическими особенностями организма, сформировавшегося на протяжении тысячелетней его эволюции.

Техногенные источники электромагнитной энергии, как оказалось, тесно взаимодействуют с природными источниками электрических и магнитных полей. Особое внимание сейчас уделяется геофизике городов (Марченко Ю.Ю., Мингазов И.Ф., 2002). Так, в представлениях академика Ф.А.Летникова, на планете складывается сложная обстановка противодействия природным процессам Земли со стороны технических систем, идет суммирование техногенных и природных потоков энергии (Летников Ф.А., 1998). Проблема геоэкологического жизнеобеспечения человека в мегаполисах становиться все более актуальной (Трофимов А.В. и соавт., 2004).

Существенная роль природных физических факторов в жизнедеятельности биосистем подтверждается в экспериментах с компенсацией и экранировкой от ГМП. Показано, что гипогеомагнитная среда существенно влияет на жизнедеятельность микроорганизмов

Воронин А.Ю., 1997; Куликов В.Ю. и соавт., 2003), клеточных культур (Казначеев В.П. и соавт., 1989), животных (Дубров А.П., 1974; Трофимов А.В. и соавт., 1984; Копанев В.И., Шакула А.В., 1985; Марсагашвили Г.А. и соавт., 1990).

При длительном нахождении в условиях изоляции от внешних ЭМП у человека развиваются разнообразные и глубокие функциональные нарушения (Нахильницкая З.Н. и соавт., 1978). Экранирование ГМП увеличивает время свертывания крови и существенным образом влияет на скорость осаждения эритроцитов (Сосунов А.В. и соавт., 1979), приводит к изменению критической частоты световых мельканий (Beischer D., 1965), и изменениям а- ритма ЭЭГ (Селицкий Г.В. и соавт., 1996; Selitskii G.V. at all, 1999). Кратковременное пребывание человека в гипогеомагнитной установке вызывает изменения нейрохронометрических параметров, показателей периферической гемодинамики и функциональной симметрии организма (Москаленко И.В., Горелкин А.Г., 1996).

Проблемы гипогеомагнитного поля все пристальней рассматриваются исследователями в аспектах обеспечения электромагнитной безопасности человека в градостроительстве и на производстве (Григорьев Ю.Г., 1996; Походзей J1.B., Пальцев Ю.П., 1996; Марченко Ю.Ю., 1996). Разработан ГОСТ для оценки соответствия уровней гипогеомагнитных полей техническим требованиям и гигиеническим нормативам (ГОСТ 5 51724-2001, поле гипогеомагнитное).

В современных городах зоны с ослаблением геомагнитного поля встречаются повсеместно как в быту, так и на производстве. В течение дня человеку приходится многократно испытывать на себе гипер- и гипомагнитные воздействия, имеющие различную интенсивность и частотные характеристики. Организм человека в условиях мегаполиса часто находится в состоянии адаптационного напряжения, приспосабливаясь к резким изменениям параметров магнитного поля, новому геоэкологическому фактору.

Таким образом, на современном этапе предсавляется актуальным выявить особенности влияния различных природных физических факторов на организм человека в условиях ослабления геомагнитного поля, определить роль адаптационных программ, сформированных в раннем онтогенезе человека и его родителей при компенсаторно-приспособительных процессах к сочетанному воздействию космофизических флюктуаций и гипогсомагпитиого поля, оценить степень риска развития АГ в сложившейся геоэкологической обстановке.

Изучение геоэкологических аспектов биотропного влияния природной физической среды, по мнению автора, является актуальным и перспективным звеном одной из критических технологий геоэкологического жизнеобеспечения человека в мегаполисах 21 го века.

Цель работы. Изучить влияние ослабленного геомагнитного поля на функциональную зависимость организма животных, здоровых людей и больных с артериальной гипертензией от природных физических факторов.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние кратковременного однократного и повторяющегося ослабления геомагнитного поля на электрические и гемодинамические параметры здоровых людей.

2. Оценить особенности динамики электрических и гемодинамических параметров у больных с артериальной гипертензией при кратковременном однократном воздействии ослабленного геомагнитного поля.

3. Изучить влияние кратковременного ослабления геомагнитного поля на проявление функциональной зависимости организма здоровых людей и больных с артериальной гипертензией от флюктуаций природных физических факторов в различные периоды онтогенеза. 4. Определить характер зависимости физиологических параметров организма экспериментальных животных от природных физических факторов на модели длительного ослабления геомагнитного поля.

Научная новизна. Разработан новый методический подход, состоящий в ослаблении геомагнитного поля, который позволяет оценить биотропное действие его различных экспозиций при периодических колебаниях природных физических факторов. С использованием нового подхода в режиме кратковременной однократной геомагнитной депривации впервые показаны особенности реагирования здоровых людей и больных с артериальной гипертензией на ослабленное геомагнитное поле. Установлено, что динамика электрических параметров организма, проявление их зависимости от уровня природных физических факторов возрастает при повторных гипогеомагнитных воздействиях.

По мнению автора, новыми являются данные об увеличении чувствительности организма животных при длительном ослаблении геомагнитного поля ко многим природным физическим факторам с ранее неизвестным биотропным эффектом: при ослаблении индукции геомагнитного поля проявляется зависимость биоэлектрических параметров от протонной и электронной компонент космических лучей, а при изменении геомагнитного наклонения - от характеристик потока солнечной плазмы. Сочетание ослабленного в 500 раз геомагнитного поля и постоянного магнитного поля с индукцией 20 мТл приводит к изменению у животных вектора значимых зависимостей спектральной плотности ГРВ-свечения в низкочастотном диапазоне от интенсивности космических лучей и параметров межпланетного магнитного поля.

Выявленные зависимости физиологических параметров организма человека от гелиогеофизической среды раннего онтогенеза его родителей -это новый научный факт, открывающий широкие возможности для изучения особенностей формирования компенсаторно-приспособительных процессов при флюктуациях природных физических факторов в нескольких поколениях.

Новые научные данные и методические подходы, описанные выше, стали основой математической модели для прогноза геоэкологического риска развития артериальной гипертензии, учитывающей выраженность влияния на различных этапах онтогенеза человека в двух родственных поколениях колебаний природных физических факторов и ослабления магнитного поля Земли в современном мегаполисе.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты о зависимости физиологических показателей животных и человека от космических факторов разного уровня (галактических, солнечных, магнитосферных, ионосферных и т.д.), а также об изменении порогов, чувствительности к ним организма в условиях ослабленного геомагнитного поля являются основой для дальнейшего изучения не только ранее рассматриваемых в гелиобиологии эффектов, но и влияние нового комплекса сочетанных биотропных воздействий антропогенно измененных магнитных полей и космофизических факторов на организм современного человека.

Данные об изменении зависимости физиологических параметров организма человека и животных от различных природных физических факторов в условиях ослабленного геомагнитного поля обозначают новый класс патофизиологических эффектов, связанных с возможными нарушениями гомеостатических систем в условиях преформированного геофизического пространства мегаполисов.

Обосновывается необходимость гигиенического нормирования допустимых градиентов магнитных полей в жилых, лечебных и производственных помещениях, с последующей разработкой рекомендаций по принципам геоэкологической экспертизы на этапах проектирования, строительства и эксплуатации жилых и производственных площадей.

Внедрение в практику здравоохранения метода прогнозирования геоэкологического риска развития артериальной гипертензии открывает новые возможности для её первичной профилактики, коррекции гелио-магнитозависимых состояний, а также создания в мегаполисах систем геоэкологического жизнеобеспечения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Однократные и повторяющиеся кратковременные гипогеомагнитные воздействия значимо изменяют электрические и гемодинамические параметры организма здоровых людей и больных с артериальной гипертензией.

2. Кратковременное ослабление геомагнитного поля позволяет выявить структуру функциональной зависимости сердечно-сосудистой системы организма человека от колебаний природных физических факторов на различных этапах онтогенеза и оценить их вклад в развитие артериальной гипертензии.

3. Длительная геомагнитная депривация приводит к увеличению гелио-магниточувствительности, степени зависимости организма экспериментальных животных от природных физических факторов и развитию стресса, что может иметь особое значение для понимания изменений реактивности организма человека в условиях преформированного геомагнитного пространства мегаполисов.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на:

Всероссийской конференции «Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные и клинические аспекты», 4-6 ноября 2002 г., Новосибирск.

1-й Всероссийской научной конференции с международным участием «Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека», 9-11 декабря 2002 г., Новосибирск.

Международном конгрессе «Прогрессивные научные технологии для здоровья человека». - Кара-Даг, Украина, 8-19 июня 2003.

VII Международном конгрессе по ГРВ биоэлектрографии «Наука. Информация. Сознание», 6-8 июля 2003 г., Санкт-Петербург.

III Международном конгрессе «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине», 1-4 июля 2003 г., Санкт-Петербург.

Второй Всероссийской конференции "Компенсаторно-приспособительные процессы: фундаментальные, экологические и клинические аспекты", Новосибирск 5-7 октября 2004. межлабораторном семинаре ГУ НЦКЭМ СО РАМН (Новосибирск, 26 декабря 2004 г.)

Результаты исследования апробированы, внедрены и используются в практической деятельности Муниципального учреждения здравоохранения Новосибирской городской поликлиники №5.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ:

Статьи в отечественных журналах - 5

Материалы в отечественных сборниках трудов - 2;

Материалы конференций - 8;

Информационные письма - 1.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, характеристики материала, методов и контингента, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и списка литературы. Материалы диссертации изложены на 174 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц, 24 рисунка и 2 схемы. Список литературы включает 305 источников, из них 230 отечественных и 75 иностранных.

выводы

1. Кратковременное однократное и повторяющееся ослабление геомагнитного поля вызывает в организме здоровых людей выраженные компенсаторно-приспособительные реакции: значимое увеличение низкочастотного вклада в общую мощность спектра кардиоритма с 26 до 38%, увеличение в 1,3 - 2,4 раза активности альфа ритма при электроэнцефалографии и уменьшение по данным реоэнцефалографии на 18-25% кровенаполнения сосудов головного мозга, что подтверждает влияние магнитного поля Земли на функциональное состояние сердечнососудистой и центральной нервной систем.

2. У больных с артериальной гипертензией кратковременная однократная геомагнитная депривация приводит, в отличии от здоровых людей, к значимому увеличению с 35 до 46 % доли очень низкочастотного спектра в общей мощности кардиоритма и повышению уровня диастолического артериального давления, в среднем, на 16%.

3. Для больных с артериальной гипертензией характерны выраженные корреляционные связи (г от 0,46 до 0,61) систолического артериального давления с гелиофизическими флюктуациями во время обследования, которые значимо не изменяются в условиях кратковременной однократной геомагнитной депривации.

4. При кратковременном ослаблении геомагнитного поля зависимость динамики артериального давления и электрических параметров организма от уровня солнечной активности и геомагнитной индукции в раннем онтогенезе как самих обследованных лиц, так и их родителей, у больных с артериальной гипертензией увеличивается, а у здоровых людей уменьшается.

5. Обоснована возможность оценки риска развития артериальной гипертензии по выраженности влияния при индивидуальном развитии человека в двух родственных поколениях флюктуаций природных физических факторов и ослабления геомагнитного поля.

6. Длительная геомагнитная депривация является стрессирующим фактором, приводящим к значительным нарушениям гомеостаза животных: уменьшению прироста массы тела, преобладанию катаболических процессов и дифференцировке по типам реактивности при оценке межвидовой агрессии.

7. Ослабленное геомагнитное поле в режиме длительных периодических экспозиций усиливает функциональную зависимость организма животных от многих космофизических факторов с ранее неизвестным биотропным эффектом: проявляются значимые (р<0,05) корреляционные связи электрических параметров с протонной и электронной компонентами космических лучей, скоростью «солнечного ветра», секторной структурой межпланетного магнитного поля, которые изменяют свою направленность (rs от -0,41 до 0,31) в условиях дополнительного воздействия постоянным магнитным полем.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для выявления риска развития синдрома АГ с целью его первичной профилактики рекомендуется:

1. Проведение диагностических проб с использованием гипогеомагнитной установки и тестирующего магнитного воздействия для определения индивидуальной чувствительности организма к антропогенным изменениям геомагнитного поля и оценки возможности неблагоприятного (гипертензивного) варианта ответа на подобные воздействия с учетом гелиогеофизической обстановки;

2. Оценка динамики гелиогеофизических факторов в периоды перинатального развития обследованных лиц и их родителей с целью выявления характерного для больных с АГ распределения выраженности солнечной и геомагнитной активности на различных этапах онтогенеза.