СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Российский патент 2000 года по МПК A61B5/05 

Изобретение относится к экспериментальной медицине и может найти применение в биологии и экологии.

В настоящее время доказано воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на живые организмы [например, Pilla A. A. , Markov M.S. Bioeffects of weak electromagnetic fields. Rev. Invizon Health, 1994, 10 (3-4)]. Известны способы регистрации действия ЭМП на животных. При этом животные подвергаются одно- или многократному воздействию экспериментального поля и проводится их тестирование по различным биологическим показателям: поведенческим, физиологическим или биохимическим.

Так, Крылова И. Н. и др. регистрировали действие низкоинтенсивного ЭМП (12,6 см, 2375 МГц, 1 mW/см²) на крыс по тестам пассивного избегания, поведения в "открытом поле" и болевой чувствительности, а также по числу м-холинорецепторов в кортексе мозга [Бюллетень эксп. биол. мед., 1992, 114(11)]. Паранич А.В. и др. регистрировали хроническое действие статического электрического поля на крыс по динамике перекисного окисления липидов [Физиологический журнал СССР им. Сеченова, 1991, 37(2)]. Климовский В.Я. и др. оценивали биологическую значимость ЭМП (455 кГц, 10^-2 mT). Контролировались температура тела и двигательная активность в течение эксперимента, а по окончании - гормональные, иммунные показатели плазмы крови и др. биохимические показатели [Phisiologist, 1992, Feb., 35]. Однако подобные подходы к регистрации биологического действия слабых ЭМП сопровождаются нестабильностью результатов, их низкой статистической достоверностью или полным отсутствием эффектов.

В качестве прототипа нами выбран способ регистрации воздействия магнитного поля, предложенный Lovely P. H. и др. (Bioelectromagnetic, 1992, 13/5). Авторы подвергали воздействию взрослых крыс. Животные были разделены на 2 экспериментальные группы: 1-я группа крыс (n=8; 8) подвергалась ложному облучению, в то время как крысы 2-й группы (n=8; 8) экспонировались в магнитном поле (3,03 mT 60 Гц). Тестовая аппаратура представляла из себя плексигласовую коробку с двумя отделениями и проходом между ними. Стороны облучения (правое или левое отделение) чередовались. Положение крыс, их активность и перемещения мониторировались с помощью инфракрасных фотодетекторов. Каждая крыса тестировалась индивидуально в течение часа. Воздействие поля оценивали по избеганию облучаемой камеры. Какие-либо значительные эффекты обнаружены не были. Незначительность регистрируемого эффекта или полное его отсутствие снижает информативность получаемых результатов.

Для решения этой задачи, как и в прототипе, формируют группы экспериментальных животных, помещают из в исследуемое поле и определяют биологические показатели.

В отличие от прототипа, по предлагаемому способу группы животных формируют с учетом иерархического статуса, и всех экспериментальных животных ориентируют относительно вектора поля.

Обоснованность данного решения подтверждается следующими фактами:
Во-первых, известно, что индивидуальные различия ответной реакции организма на КВЧ-излучение мм-диапазона связаны со структурными особенностями строения кожи, а именно линиями Фойта (упорядоченным расположением волосяных фолликулов). Различия в параметрах линий Фойта коррелируют с радиофизическими характеристиками кожи, в частности КСВН (коэффициент стоячей волны напряжения) [Шаловай В. В. Морфофункциональная характеристика кожи мышей при воздействии низкоинтенсивного КВЧ-излучения мм-диапазона. Автореф. дис.... канд.мед.наук, Томск, 1995]. С другой стороны, система линий Фойта, покрывающих тело животного, отвечает требованиям, выдвигаемым к органу рецепции ЭМП [Биогенный магнетит и магниторецепция, под ред. ДЖ. Киршвинка и др., 1989, т. 1], и может выполнять роль сенсорной системы ЭМП. Следовательно, в экспериментах по воздействию электромагнитных полей можно повысить воспроизводимость и достоверность результатов, учитывая ориентацию тела животного (линий Фойта) относительно вектора исследуемого поля.

Во-вторых, чувствительность или реакция организма на внешние воздействия зависит от его функциональных резервов, "емкости". Чем больше "емкость" адаптивной системы, тем больше устойчивость организма к внешним воздействиям или способность возврата к прежнему состоянию функций важнейших физиологических систем. Одной из характеристик физиологического состояния организма является состояние ГГНС (гипоталямо-гипофизарно-надпочечниковой системы), отражающей его адаптивный статус [Селье Г. Очерки об общем адаптационном синдроме. М.: Медицина, 1960]. Реакция ГГНС на слабое воздействие подчиняется правилу исходного уровня, в соответствии с которым животные, находившиеся до воздействия в стрессорном состоянии, могут перейти в активированное состояние, а активированные животные - в направлении стрессирования [Лейтес С.М. Правило исходного состояния и его значение в физиологии и патологии // Проблемы регуляции обмена веществ в норме и патологии. - М.: Медицина, 1977]. Чем выше уровень стрессированности животных, тем меньше "емкость" адаптивной системы и тем значительнее будет его реакция на внешнее воздействие. Одним из поведенческих проявлений уровня стрессированности животного будет его иерархический статус в группе. Таким образом, в экспериментах по воздействию электромагнитных полей, учитывая дифференциацию животных по исходным показателям, отражающим их функциональные резервы, можно повысить воспроизводимость и достоверность результатов исследований.

В соответствии с вышесказанным, последовательность проведения эксперимента будет включать исходную дифференциацию животных по иерархическому статусу, проведение воздействия поля с учетом ориентации его вектора относительно расположения Фойта, биологическое тестирование.

Нами были проведены эксперименты на 15 беспородных белых мышах-самцах, которые были рассажены в клетки по три мыши для формирования жесткой иерархической структуры: лидер (α), активный субдоминант (β), пассивный субдоминант (γ). Через 7 - 10 дней, необходимых для адаптации, животные были протестированы на принадлежность к иерархической группе. Таким образом, в каждую экспериментальную группу (в зависимости от уровня доминирования) попало по 5 животных. В качестве экспериментального поля служило магнитное поле Земли. Положение животных во время эксперимента относительно вектора геомагнитного поля ограничивалось стенками крестообразного лабиринта, соседние ветви которого образуют прямые углы (см. чертеж).

Животное помещалось в центр лабиринта, и в течение 5 минут фиксировалось время пребывания мыши в ветвях лабиринта. Для каждого животного испытание проводилось трижды (один раз в день). В качестве показателя воздействия поля был выбран поведенческий показатель предпочтения ветвей лабиринта, который оценивался по отношению времени пребывания в парных ветвях лабиринта (t_1,3/t_2,4), а также коэффициент вариации (V) этого отношения (V = δ•100%/x_ср.). Первая группа измерений проводилась при ориентации ветвей крестообразного лабиринта относительно вектора геомагнитного поля (ГМП) параллельно (ветви 1 и 3) и перпендикулярно (ветви 2 и 4). Вторая группа измерений - при повороте лабиринта на 45^o относительно вектора геомагнитного поля и, следовательно, равнозначности пар ветвей по ориентации, что имитирует обычные условия эксперимента. Результаты обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента.

Результаты экспериментов представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из таблиц, ориентация ветвей лабиринта // и ⊥ вектору ГМП и формирование экспериментальных групп по иерархическому признаку позволяют зарегистрировать чувствительность мышей к ГМП. Полученные данные показывают возможность использования в экспериментах только группы пассивных субдоминантов, наиболее чувствительной к воздействию поля, снижая тем самым затраты на проведение работ.

Использование предлагаемого способа регистрации биологического действия слабых ЭМП обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
а) повышается воспроизводимость результатов экспериментов;
б) повышается статистическая достоверность результатов;
в) повышается чувствительность эксперимента;
г) снижается стоимость исследований.

Все это позволяет более полно и достоверно исследовать биологическое действие естественных и искусственных электромагнитных полей на живые организмы вообще и здоровье человека в частности.

Способ может быть использован в медицине и биологии для регистрации действия слабых электромагнитных полей на экспериментальных животных. Для этого животных предварительно тестируют по иерархическому статусу и формируют экспериментальные группы в соответствии с иерархическим рангом. Воздействие исследуемым полем на животных проводят с учетом ориентации линий Фойта относительно вектора геомагнитного поля Земли. Способ повышает чувствительность экспериментов по регистрации биологического действия слабых электромагнитных полей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ регистрации биологического действия магнитного поля путем формирования групп экспериментальных животных и помещения животных в исследуемое поле с последующим определением их биологических показателей, отличающийся тем, что всех экспериментальных животных ориентируют относительно вектора поля, а формирование групп производят с учетом иерархического статуса и действие геомагнитного поля Земли определяют только у животных низшего иерархического статуса. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что животных подвергают воздействию поля, помещая их в крестообразный лабиринт, ветви которого ориентированы относительно вектора поля, и фиксируют время пребывания животного в ветвях параллельно и перпендикулярно вектору поля. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что животных содержат в клетках по 3 для формирования жесткой иерархической структуры.