Введение к работе
- 1 -
Актуальность. Широкое применение во всех сферах жизнедеятельности разнообразных средств и систем, использующих электромагнитное излучение (ЭШ) различного спектра частот, существенно повысило электромагнитный фон Земли (Шкловский, 1980). Биосфера в целом и ее отдельные элементы оказались подвержены воздействие электромагнитного излучения, которое наряду с другими факторами окружающей среды, способно оказывать неблагоприятное влияние на различные биологические объекты, в том числе и на человека (Сердюк, 1977). Для людей потенциально наиболее опасным может быть электромагнитное излучение в дециметровом диапазоне длин волн, поскольку в данном случае длина волны сопоставима с размером облучаемого тела, которое будет являться своеобразным резонатором. В итоге возможно повышенное, по сравнение с другими частотами, поглощение энергии как всем. телом, так и отдельными его частями (Штемлер, Колесников, 1978;
Gandhi, 1980).
В настоящее время существует достаточно экспериментальных . данных, свидетельствующих как о полезном, так и о неблагоприятном действии ЭШ. В медицине широко применяется лечебное действие электромагнитных полей (ЭмЛ) (Крылов, 1983; Бецкий, 1992; Guy, 1984), существуют предпосылки использования ЭМИ в биотехнологии (Панасен-ко, 1987).
Действие ЭМИ на организм характеризуется прежде всего изменением функционирования центральной нервной системы (ЦНС), которой принадлежит ведущая роль в формировании и контроле реакций организма на воздействие излучения (Холодов, Лебедева, 1992). Наиболее чувствительными к действию ЭШ считают такие отделы головного мозга, как гипоталамус, кора, гиппокамп (Пресман, 1968; Холодов, 1982; Adey, 1988, 1989). Показана возможность адаптации к повторным воздействиям и формирования адаптационных реакций, вызывающих повышение резистентности организма к инфекциям и температурным изменениям (Холодов, 1966, 1982). Кроме того, известно, что микроволны воздействуют на биологические объекты и при малых интенсивностях (Пресман, 1968; Акоев, 1983; Adey, 1988, 1989). Влияние электромагнитного поля на мозг реализуется благодаря молекулярным процессам, механизм и локализация которых практически не исследованы. Имеются лишь единичные несистематизированные биохимические данные об изменении некоторых функционально активных соединений в организме. Обнаружен колебательный характер изменений концентраций ряда медиа-
торов, исследуемых показателей в крови и ткани мозга экспериментальных животных при воздействии электромагнитного излучения.
Из вышеизложенного следует, что важнейшие вопросы, касающиеся как феноменологии, так и механизмов действия электромагнитного излучения низкой интенсивности на центральную нервную систему остаются практически не изученными.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является сравнительное исследование действия ЭШ дециметрового диапазона на ГАМК-, глутаыат- и холинергическую системы мозга крысы. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1 - исследовать влияние ЭМИ дециметрового диапазона с различными
биотропными параметрами на связывание мусцимола - агониста гамма-аминомасляной кислоты - ГАМКД- рецепторами;
2 - исследовать влияние ЭМИ на связывание медиатора (лиганда) ре-
цепторами глутамата;
3 - исследовать влияние ЭМИ дециметрового диапазона на активность
ацетилхолинэстеразы;
4 - для выяснения специфичности действия ЭМИ провести сравнительное
исследование влияния ЭМИ дециметрового диапазона и ^-излучения.
Основные положения, выносимые на защиту. ЭМИ дециметрового диапазона вызывает изменения функциональной активности ГАМК-, глу-тамат- и холинергической систем головного мозга. При этом изменения в функционировании ГАМК- и глутаматергической систем зависят от биотропных параметров: интенсивности излучения, времени воздействия и частоты модуляции микроволн. Облучение немодулированными микроволнами не вызывает достоверных изменений в функционировании исследуемых рецепторных систем.
Ответные реакции холинергической системы изменяются пропорционально времени облучения и слабо зависят от частоты модуляции ЭМИ дециметрового диапазона.
Механизм воздействия модулированного ЭМИ низкой интенсивности на ГАМКд- рецепторы и рецепторы глутамата различен : для ГАМКд-ре-цепторов наблюдается уменьшение связывания, для глутаматных рецепторов - увеличение связывания, что, по-видимому, объясняет возбуждающее действие ЭМИ дециметрового диапазона на живой организм.
Научная новизна. Проведенные в настоящей работе исследования показали, что сродство лигандов р. ГАМКд-рецепторам: и рецепторам-: глутамата в мозге изменяется при воздействии модулированного ЭМИ низкой интенсивности (І0 - 50 мкВт/см2) противоположным образом, в соответствии с тем как они меняются при различных стрессовых воз-
действиях и при некоторых патологиях ЦНС (уменьшение сродства для ГАМК -рецепторов и увеличение для глутаматных рецепторов). Обнаружено различие действия ЭМИ дециметрового диапазона на различные структуры мозга (гиппокамп, неокортекс, мозжечок). Установлена способность организма к адаптации и кумуляции при длительном или повторном воздействии электромагнитного излучения дециметрового диапазона. Показано, что действие ЭШ на ГАМК.- и глутаматные рецепторы зависит от плотности потока мощности. Действие ЭШ на ГАМК-и глутаматергические рецепторы существенным образом зависит от частоты модуляции ЭМИ дециметрового диапазона. В то же время для ацетилхолинэстеразы такой зависимости обнаружено не было.
Научно-практическое значение работы. Полученные данные расширили и углубили знания о влиянии ЭШ дециметрового диапазона на рецепторные системы мозга. Они имеют как теоретическое, так и практическое значение, поскольку позволяют объяснять и предсказывать некоторые важные физиологические реакции на облучение. Полученные данные о действии импульсно модулированного ЭШ дециметрового диапазона на рецепторные системы мозга необходимы для совершенствования научной основы нормирования ЭШ, воздействующего на человека.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на и Международной школе-конференции молодых ученых социалистических стран "Молекулярные основы биотехнологии" (Пущино, 1987), Всесоюзной конференции "Исследование глутаматергических синапсов" (Ленинград, 1987), Всесоюзной научно-практической конференции по актуальным проблемам лечения физическими факторами (Сочи, 1990), научной конференции ИБК РАН (Пущино, 1993), и Международной научной конференции "Микроволны в медицине" (Рим, Италия, 1993), и Европейском конгрессе ассоциации биоэлектромагнетиков (Блед, Словения, 1993).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и 3 глав, включающих обзор литературы, описание материалов и методов, изложение результатов и их обсуждение, а также заключения, выводов и списка цитированной литературы, включающего /У наименований. Диссертация изложена на /03 страницах, содержит у таблицы и 9 рисунков.