Особенности действия электромагнитного поля дециметрового диапазона на систему крови экспериментальных животных в период беременности

УДК 612.014.42 ББК 28.707.1

Шилкова Татьяна Викторовна

аспирант

Кафедра анатомии, физиологии человека и животных Челябинский государственный педагогический университет

г.Челябинск Shilkova Tatiana Viktorovna Post-graduate Chair of Anatomy, Human and Animal Physiology Chelyabinsk State Pedagogical University Chelyabinsk Шибкова Дарья Захаровна доктор биологических наук, профессор

Кафедра анатомии, физиологии человека и животных Челябинский государственный педагогический университет Shibkova Daria Zakharovna Doctor of Biology,

Рrofessor

Chair of Anatomy, Human and Animal Physiology Chelyabinsk State Pedagogical University Chelyabinsk

Особенности действия электромагнитного поля дециметрового диапазона на систему крови экспериментальных животных в период беременности Specific Features of the Ultra High Frequency Electromagnetic Field Impact on Experimental Animals’ Blood System during Pregnancy

В экспериментах на мышах линии СВА исследовано влияние электромагнитного поля радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ) низкой интенсивности на систему крови животных в период физиологически протекающей беременности. Установлено, что при воздействии исследуемого фактора происходят достоверные изменения во всех отделах системы крови: в красном костном мозге, селезенке, тимусе, периферической крови.

In the experiments on CBA mice the influence of the electromagnetic field of radio frequency range (EMF RF) of low intensity has been studied on the blood system of animals during physiological pregnancy. It has been found out that during the impact of the concerned factor there are significant changes in all parts of the blood system: in red-bone marrow, spleen, thymus, peripheral blood.

Ключевые слова: адаптация, электромагнитное излучение,

экспериментальные животные, беременность, система крови.

Key words: adaptation, electromagnetic radiation; experimental animals; pregnancy; blood system.

Открытие электромагнитного поля и использование его в повседневной жизни человека является огромным шагом в развитии всего человечества.

Однако широкое распространение источников электромагнитного излучения привело к возникновению нового мощного фактора загрязнения окружающей среды - неионизирующего излучения антропогенного происхождения [1,7]. В связи с этим возникла необходимость изучения влияния электромагнитного излучения (ЭМИ) на организм человека и животных[4].

Анализ данных экспериментальных исследований отечественных и зарубежных ученых свидетельствует, что однозначного ответа в отношении влияния ЭМИ на живой организм до настоящего времени не получено [2,11,12]. И прежде всего это относится к исследованию электромагнитного поля радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ) низкой интенсивности [3,5]. Но бесспорным остается только то, что безопасным для человека считается такое воздействие ЭМП, которое не вызывает нарушения гомеостаза (включая и репродуктивную систему), качественной перестройки и любых количественных изменений жизненных процессов, выходящих за пределы физиологической нормы [3].

На воздействия ЭМП РЧ низкой интенсивности в организме человека и животных на разных уровнях организации (субклеточном, клеточном, системном, организменном) развиваются адаптивные реакции, изучению которых посвящены работы многих авторов [2,5,8]. А механизмы развития адаптационных реакций на воздействие ЭМП низкой интенсивности в период физиологически протекающей беременности не достаточно изучены.

Поэтому целью нашего исследования было установить последовательность развития адаптационных реакций в системе крови экспериментальных животных на воздействие ЭМП РЧ в период физиологически протекающей беременности.

Материалы и методика

В эксперименте были использованы три группы (1-ая группа контроля -"фон", 2-ая группа контроля - "беременные, ложное облучение" и 3-ья

опытная группа - "беременные, воздействие ЭМИ радиочастотного диапазона") самок мышей инбредной линии СВА 10-12-ти недельного возраста, выращенных в виварии лаборатории "Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды" на кафедре анатомии,

физиологии человека и животных Челябинского государственного педагогического университета. Опытную группу беременных самок подвергали воздействию ЭМП РЧ дециметрового диапазона с несущей частотой 925 ± 3 МГц (частота следования импульсов соответствовала сигналу подвижной станции мобильной связи стандарта GSM) с интенсивностью 1,2 мВт/см , периодом экспозиции 10 минут ежедневно в течение 5-ти суток.

Все работы с лабораторными животными проводили согласно принципам гуманного отношения к животным и правилам лабораторной практики [9].

Проводили подсчет общего числа эритроцитов, лейкоцитов в

периферической крови, числа ядросодержащих клеток в костном мозге, селезенке и тимусе с помощью камеры Горяева. Анализ гемограмм проводили по мазкам, окрашенным по Романовскому-Гимзе [6].

Определение частоты микроядер в эритроцитах костного мозга мышей СВА проводили по методу Schmid [13]. Определение морфометрических показателей (масса и индексы органов) селезенки и тимуса проводили с помощью торсионных весов типа ВТ с точностью до 1,0 мг.

Результаты были подвергнуты статистической обработке с вычислением среднего арифметического значения (М), ошибки средней арифметической (m). Для сравнения средних величин использовали t - критерий Стьюдента.

Результаты и их обсуждение Для определения последовательности развития адаптационных реакций в системе крови беременных животных на воздействие ЭМП РЧ необходимо установить, какие изменения происходят в данной системе организма в период беременности. Результаты исследования системы крови у животных 2-ой контрольной группы (беременные, ложное облучение) были проанализированы и позволили заключить:

- в периферической крови беременных животных наблюдалось повышение общего числа лейкоцитов на 70%, а также снижение числа эритроцитов в 1 мкл крови на 23%, снижения содержания гемоглобина крови, возможного в период беременности, отмечено не было;

- в лейкограмме беременных животных наблюдалось снижение доли лимфоцитов и повышение лейкоцитов гранулоцитарного ряда, в том числе и незрелых форм (палочкоядерных и юных).

Изменения как со стороны белой, так и красной крови носили адаптационный характер к сложившимся условиям в связи с увеличением объема подвергающихся нейтрализации продуктов обмена веществ, а также повышением потребности в кислороде, необходимого для развития эмбриона.

При дифференциальном подсчете клеточности костного мозга у беременных самок мышей СВА были отмечены изменения в соотношении ростков кроветворения: наблюдались тенденции к сокращению количества

клеток гранулоцитарного ряда, а также увеличению пролиферации клеток эритроидного и лимфоидного ростков по сравнению с показателями контрольной группы («фон»). Достоверных изменений количества ядросодержащих клеток в костном мозге у животных 2-ой группы, по сравнению с фоновым контролем, отмечено не было.

При исследовании органов иммунной системы у беременных самок мышей СВА отмечалось увеличение массы селезенки в 2,3 раза и индекса селезенки в 1,6 раза по сравнению с небеременными животными, обусловленное увеличением объема циркулирующей крови, а так же снижение массы тимуса в 1,5 раза и индекса тимуса 2,2 раза, что, возможно, связано с регуляторным влиянием гормонов репродукции на пролиферацию клеток иммунной системы, приводящего к инволюции органа.

У беременных животных, подвергнутых воздействию ЭМП РЧ низкой интенсивности, наблюдались достоверные изменения во всех отделах системы крови: в красном костном мозге, селезенке, тимусе, периферической крови.

В периферической крови у самок мышей СВА, подвергнутых воздействию ЭМП РЧ наблюдалось повышение общего числа эритроцитов на 54%, а также повышение количества лейкоцитов в 1,5 раза по отношению ко 2й «ложно облученной» группе животных. Данные изменения связаны с сокращением длительности клеточного цикла в костном мозге и ускорением миграции лейкоцитов и зрелых эритроцитов в периферическую кровь. В лейкограмме облученных животных было отмечено менее выраженное

увеличение относительного числа всех групп нейтрофилов по отношению к группе «фонового» контроля и повышение доли лимфоцитов по сравнению со 2-ой контрольной группой («ложное облучение») беременных самок мышей СВА. Изменениям в периферической крови сопутствовали изменения в соотношении ростков кроветворения в костном мозге: количество клеток

эритроидного ряда снизилось по сравнению с показателями ложно облученной контрольной группы на 46 %, а пролиферация клеток лимфоидного ряда увеличилась на 32%. Достоверных изменений количества клеток гранулоцитарного ряда у мышей опытной группы, по сравнению с ложно облученными животными, отмечено не было. Наряду с этим отмечалась тенденция к увеличению ядросодержащих клеток в костном мозге животных опытной группы с 11,22 ± 1,69 х 106 до 15,12 ± 3,61 х 106 по сравнению с контрольной группой беременных животных («ложное облучение»).

Об ускорении процессов миграции зрелых эритроцитов в периферическую кровь свидетельствует и увеличение коэффициента отношения полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) к нормальным хроматофильным эритроцитам (НХЭ) в 3-ей опытной группе в 1,3 раза по сравнению со 2-ой группой и в 3,4 раза по сравнению с 1-ой группой контроля.

Анализ частоты клеток, содержащих микроядра, показал, что у самок мышей 3-ей опытной группы при воздействии ЭМП РЧ по сравнению с группой ложно облученных животных отмечалось достоверное снижение частоты НХЭ с микроядрами с 2,5 ± 0,20/00 до 1,7±0,3 0/00 и тенденция к увеличению частоты ПХЭ с микроядрами с 5,0 ± 0,2 до 5,5±0,3 %). Вероятно, что отсутствие достоверных изменений частоты ПХЭ с микроядрами в костном мозге у мышей опытной группы является проявлением адаптационных реакций в клетках костного мозга, направленных на усиление репарационных процессов ДНК, а снижение частоты НХЭ с микроядрами связано с сокращением общего количества НХЭ в органе [10].

При исследовании органов иммунной системы у беременных животных при воздействии ЭМП РЧ выявлено достоверное снижение массы и индексов селезенки и тимуса по сравнению с ложно облученными самками мышей,

причем более выраженные изменения наблюдались у животных, находящихся на 3-ей неделе беременности (таб. 1).

Одновременно с изменениями морфометрических показателей иммунных органов у беременных самок мышей, подвергнутых воздействию ЭМП РЧ,

наблюдалось и достоверное снижение ядерных клеток в селезенке с 1,28 ± 0,09

8 8 х 108 до 0,92 ± 0,02 х 10 ( р< 0,05 ), а также тенденция к снижению ядерных

клеток в тимусе - с 51,3 ± 4,6 х 106 до 44,3 ± 1,8 х 106 , по сравнению со 2-ой

группой ложно облученных беременных животных. Характер изменений

количества ядерных клеток в селезенке и тимусе у беременных облученных

животных совпадает с данными, представленными в работе [11].

Таблица 1

Морфометрические показатели селезенки и тимуса интактных самок мышей линии СВА и самок мышей, подвергнутых воздействию ЭМП РЧ

на 2-3-й неделе беременности

Показатели Группа чистого контроля ("фон") п = 10 Контрольная группа ("ложное облучение") п = 42 Опытная группа ("облучение ЭМП РЧ") п = 30

2-ая неделя 3-ья неделя 2-ая неделя 3-ья неделя

Масса селезенки 40,5±2,0 91,6±7,3* 70,0±3,7* 85,1±6,3* 57,8±2,0*

Индекс селезенки 2,78±0,12 4,33±0,29* 2,68±0,16 4,10±0,27* 2,19±0,13*

Масса тимуса 44,7±2,1 28,9±4,9* 21,4±2,9* 27,3±2,5* 8,0±1,8***

Индекс тимуса 3,06±0,14 1,37±0,24* 0,8±0,12* 1,31±0,11* 0,3±0,08***

* р< 0,05 по отношению к фоновому контролю

** р< 0,05 по отношению к 2-ой контрольной группе беременных животных На основании результатов, полученных в экспериментальном исследовании, можно заключить, что в системе крови у беременных животных на воздействие ЭМП РЧ формируются ответные реакции, имеющие отличительные особенности в сравнении с адаптационными реакциями, развивающимися у животных в период беременности:

- увеличение общего количества эритроцитов в периферической крови, благодаря чему уровень гемоглобина находился в пределах физиологической нормы, а также увеличение общего количества лейкоцитов в крови как

результат сокращения длительности клеточного цикла в костном мозге носили более выраженный характер по сравнению с показателями ложно облученных беременных животных

- в связи с инволюцией органов иммунной системы - селезенки и тимуса

- увеличение доли лимфоцитов в периферической крови происходило за счет смены дифференцировочного потенциала стволовых кроветворных клеток в пользу лимфоидного ростка в костном мозге.

Работа выполнена при поддержке ГРАНТа Минобрнауки 1.1.10 и ГРАНТа ректората ЧГПУ 2011 г.

Авторы выражают благодарность к.т.н., доценту Челябинской государственной агроинженерной академии Н.Д. Полевик за помощь при проведении экспериментальной части работы.

Библиографический список

1. Бобраков, С.Н. Электромагнитная составляющая современной урбанизированной среды. [Текст] / С.Н. Бобраков, А.Г Карташев // Радиационная биология. Радиоэкология. -2001. - Т.41. - № 6. - С.706-711.

2. Григорьев, Ю.Г. Биоэффекты хронического воздействия электромагнитных полей радиочастотного диапазона малых интенсивностей (стратегия нормирования) [Текст] /Ю.Г. Григорьев, А.В. Шафиркин, А. Л. Васин // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2003. -Т. 43. - № 5. - С. 501-511.

3. Григорьев, Ю.Г. Электромагнитные поля сотовых телефонов и здоровье детей и подростков (Ситуация, требующая принятия неотложных мер) [Текст] // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2005. - Т.45 - №4. - С. 442-450.

4. Дунаев, В.Н. Электромагнитные излучения и риск популяционному здоровью при использовании средств сотовой связи [Текст] / В.Н. Дунаев // Гигиена и санитария. - 2007. -№ 6. - С. 56-57.

5. Коломиец И. А. Адаптивные реакции клеток крови млекопитающих на воздействие электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Автореф. диссер...канд.биол.наук [Текст ]. Челябинск - 2009

6. Меньшиков, В.В., Демкторская, П.Н. Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник под ред. В.В. Меньшикова / В.В. Меньшиков, П.Н. Демкторская. - М.: Медицина, 1987. - 168с.

7. Пальцев, Ю.В. Научные основы оценки эффективности средств защиты от электромагнитных полей. [Текст]/ Ю. В. Пальцев, Н.Ф. Измеров, Г.А. Суворов // Медицина труда и промышленная экология. - 2002. - № 9. - С.52-58.

8. Пряхин Е.А. Адаптационные реакции на субклеточном, клеточном, системном и организменном уровнях при воздействии электромагнитных полей. [Текст]: Автореф. дис. ... докт. биол. наук /Е.А.Пряхин. - Челябинск, 2007.- 51с.

9.Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев) №1945-73 от 06.04.1973.

10. Шилкова Т.В. Оценка биологических эффектов электромагнитного поля радиочастотного диапазона низкой интенсивности на систему крови экспериментальных животных// Т.В.Шилкова, Д.З. Шибкова, Н.В. Ефимова, Н.Д. Полевик/ Вестник ЮжноУральского государственного университета. - 2011г.- Вып.26 - № 7 - С. 10-14.

11. Lin, J., Nelson, J.C., Ekstrom, M.E. Effects of repeated exposure to 148 MHz radiowaves on growth and hewmatology of mice [Text ]// Radio Sci. - 1979. - Vol. 14. - P. 173 -179.

12. Smialowicz R.J. Hematologic ent immunologic effects [Text ]/ Biological. Effects of Radiofrequency Radiation, // Health Effects Research Laboratory Research Triangle Oark, North Carolina. - 1984. - P. 5 - 28.

13. Schmid, W., Boller, K. Chemical mutagenesis in animals. The marrow of the Chinese hamster as an in vivo test system [Text] / W. Schmid, K. Boller // Haematologische Befunde nach Behandlung mit Trenimon. - Humangenetik. - 1975. - Vol.11. - P. 35-54.

Bibliography

1. Bobrakov, S.N. Electromagnetic Component of Modern Urban Environment. [Text] / S.N. Bobrakov, A.G Kartashov / / Rad. Biology. Radioecology. - Vol.41. - № 6. - P.706-711.

2. Dunaev, V.N. Electromagnetic Radiation and Population Health Risk When Using the Cellular Phones [Text] / V.N. Dunaev // Hygiene and Sanitation. - 2007 - №6. - P. 56-57.

3. Grigoriev, Yu.G. Bioeffects of Chronic Exposure of Electromagnetic Fields of Low-Intensity Radio-Frequency (Rate Setting Strategy) [Text] / Yu.G. Grigoriev, A.V. Shafirkin, A.L. Vasin / / Rad. Biology. Radioecology. - Vol.43. - № 5. - P. 501-511.

4. Grigoriev, Yu.G. The Electromagnetic Fields of Cellular Phones and Children and Teenagers’ Health (Situation Requiring Urgent Actions) [Text] // Rad. Biology. Radioecology. -Vol. 45 - №4. - P. 442-450.

5. Kolomiets, I.A. Adaptive Response of Mammals’ Blood Cells on Electromagnetic Fields Exposure of Radio-Frequency Range: Synopsis of Dis. ... Cand. of Biol. [Text] / I.A. Kolomiets. -Chelyabinsk, 2009.

6. Lin, J., Nelson, J.C., Ekstrom, M.E. Effects of Repeated Exposure to 148 MHz Radiowaves on Growth and Hewmatology of Mice [Text ] // Radio Sci. - 1979. - Vol. 14. - P. 173 - 179.

7. Menshikov, V.V., Demktorskaya, P.N. Laboratory Research Methods in Clinic: Reference Book / V.V. Menshikov, P.N.Demktorskaya // Ed. by V.V. Menshikov. - M.: Medicine, 1987. - 168 p.

8. Paltsev, Yu.V. Scientific Bases for Evaluating the Effectiveness of Protection Against Electromagnetic Fields [Text] / Yu.V. Paltsev, N.F. Ismerov, G.A. Suvorov / / Occupational Medicine and Industrial Ecology. - 2002 - №9. - P.52-58.

9. Pryakhin, E.A. Adaptive Response at the Subcellular, Cellular, System and Organism Levels When Electromagnetic Fields Exposing [Text]: Synopsis of Dis. ... Doctor. of Biol. / E.A. Pryakhin. - Chelyabinsk, 2007.

10. Sanitary Regulations for Devices, Equipment and Maintenance of Experimental and Biological Clinics (Vivaria) № 1945-73 of 06/04/1973.

11. Schmid, W., Boller, K. // Haematologische Befunde nach Behandlung mit Trenimon. -Humangenetik. - 1975. - Vol.11. - P. 35-54.

12. Shilkova, T.V. Estimation of Biological Effects of the Electromagnetic Field of RadioFrequency Range of Low Intensity on the Blood System of Experimental Animals/ / T.V. Shilkova, D.Z. Shibkova, N.V. Efimova, N.D. Polevik / Herald of South-Ural State University. - 2011 -Vol.26 - № 7 - P. 10-14

13. Smialowicz R.J. Hematologic and Immunologic Effects [Text ] / Biological. Effects of Radiofrequency Radiation, // Health Effects Research Laboratory Research Triangle Oark, North Carolina. - 1984. - P. 5 - 28.