Влияние электромагнитного излучения свч диапазона на кроветворение

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт фундаментальной  биологии и биотехнологии

Кафедра биофизики

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СВЧ ДИАПАЗОНА НА КРОВЕТВОРЕНИЕ

 

 

 

 

Руководитель         ________________              д.б.н., проф.       Н.А.Сетков

                                               ^{подпись, дата}                 

 

 

Студент группы  ФБ09-01С ____________   _____________    А.И.Чижова

                                                                          ^{номер зачётной  книжки            подпись, дата}                      

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

Cодержание

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых сокращений

 

ЭМП – электромагнитное поле

ЭМИ – электромагнитное излучение

СВЧ – сверхвысокочастотный диапазон

МРТ – мобильный радиотелефон

КВЧ – крайне высокие частоты

УВЧ – ультравысокочастотный диапазон

ППЭ – плотность потока энергии

МПД – мощность поглощенной дозы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Значимым фактором современного мира являются электромагнитные поля (ЭМП) антропогенного происхождения [3]. В природе живые организмы на протяжении миллионов лет были окружены электромагнитными полями естественного происхождения и в процессе эволюции успели к ним адаптироваться, но искусственно созданные ЭМП являются для них новым фактором окружающей среды. [3,2] Плотность и постоянное присутствие этих полей настолько возросли в последнее время, что в обществе появилась обеспокоенность их биомедицинскими эффектами и возможными опасными последствиями для живых организмов. С каждым годом возрастают уровни мощности электромагнитного излучения (ЭМИ), создаваемые всевозможными искусственными источниками, такими как системы сотовой и спутниковой связи, различные электробытовые приборы (телевизоры, компьютеры, холодильники, кондиционеры и т.д.).

К настоящему времени нет однозначного ответа, какое воздействие ЭМП оказывают на процессы метаболизма в биологических системах. Этой теме уже посвящено большое количество работ по анализу экспериментальных данных, описывающих воздействие на живые объекты СВЧ-облучения. Проводятся не только долгосрочные эксперименты на животных, но и краткосрочные на культурах клеток [18, 30, 16].Но по-прежнему данные о характере последствий действия излучения данного диапазона противоречивы [1, 34].

Цель данной работы - исследовать влияние ЭМИ СВЧ-диапазона на показатели красной крови крыс.

Исходя из цели, были поставлены следующие  задачи:

• В микроскопическом исследовании оценить размеры эритроцитов крыс, подвергшихся воздействию ЭМИ СВЧ.
• На основе полученных данных построить кривые Прайс-Джонса.

1. Обзор литературы

1.1. Характеристика электромагнитных  волн СВЧ-диапазона

Диапазон электромагнитного  излучения сверхвысоких частот (3-300 ГГц) расположен в спектре между ультравысокими телевизионными частотами и частотами дальней инфракрасной области. (Таблица 1)

Таблица 1-Типы электромагнитных волн (международная классификация волн по частотам) [7]

Наименование частотного диапазона	Границы диапазона	Наименование  волнового диапазона	Границы диапазона
Крайне низкие, КНЧ	3-30 Гц	Декамегаметровые	100-10 Мм
Сверхнизкие, СНЧ	30-300 Гц	Мегаметровые	10-1 Мм
Инфранизкие, ИНЧ	0,3-3 кГц	Гектокилометровые	1000-100 км
Очень низкие, ОНЧ	3-30 кГц	Мириаметровые	100-10 км
Низкие частоты, НЧ	30-300 кГц	Километровые	10-1 км
Средние, СЧ	0,3-3 МГц	Гектометровые	1-0,1 км
Высокие частоты, ВЧ	3-30 МГц	Декаметровые	100-10 м
Очень высокие, ОВЧ	30-300 МГц	Метровые	10-1м
Ультравысокие, УВЧ	0,3-3 ГГц	Дециметровые	1-0,1 м
Сверхвысокие, СВЧ	3-30 ГГц	Сантиметровые	10-1 см
Крайне высокие, КВЧ	30-300 ГГц	Миллиметровые	10 - 1 мм
Гипервысокие, ГВЧ	300-3000 ГГц	Децимиллиметровые	1-0,1 мм

Этот диапазон соответствует длинам волн от 30 см до 1мм, поэтому его называют также диапазоном дециметровых и сантиметровых волн. В англоязычных странах он называется микроволновым (имеется в виду, что длины волн очень малы по сравнению с длинами волн обычного радиовещания, имеющими порядок нескольких сотен метров). [7,12]

Так как по длине волны излучение СВЧ-диапазона является промежуточным между световым излучением и обычными радиоволнами, оно обладает некоторыми свойствами и света, и радиоволн. Например, оно, как и свет, распространяется по прямой и перекрывается почти всеми твердыми объектами. Фокусируется, распространяется в виде луча и отражается. Многие радиолокационные антенны и другие СВЧ-устройства представляют собой увеличенные варианты оптических элементов зеркал и линз.

В то же время  СВЧ-излучение сходно с радиоизлучением вещательных диапазонов в том отношении, что оно генерируется аналогичными методами. К СВЧ-излучению применима классическая теория радиоволн, и его можно использовать как средство связи, основываясь на тех же принципах. Но благодаря более высоким частотам оно дает более широкие возможности передачи информации, что позволяет повысить эффективность связи.

Например, один СВЧ-луч может нести одновременно несколько сотен телефонных разговоров. Сходство СВЧ-излучения со светом и  повышенная плотность переносимой им информации оказались очень полезны для радиолокационной и других областей техники.

Использование СВЧ-диапазона нашло широкое применение в научных исследования, радиолокации, спутниковой связи, термообработке пищевых продуктов, а также широко применяются в технике связи. Кроме различных радиосистем военного назначения, во всех странах мира имеются многочисленные коммерческие линии СВЧ-связи. Поскольку такие радиоволны не следуют за кривизной земной поверхности, а распространяются по прямой, эти линии связи, как правило, состоят из ретрансляционных станций, установленных на вершинах холмов или на радиобашнях с интервалами около 50 км. Параболические или рупорные антенны, смонтированные на башнях, принимают и передают дальше СВЧ-сигналы. На каждой станции перед ретрансляцией сигнал усиливается электронным усилителем. Поскольку СВЧ-излучение допускает узконаправленные прием и передачу, для передачи не требуется больших затрат электроэнергии. [6]

• 1.2. Биологическое действие электромагнитных полей на живые объекты

Существует уже большое количество работ, посвященных анализу экспериментальных данных, описывающих воздействие на живые объекты различного вида излучений. В подавляющем большинстве облучение происходит полями относительно низких уровней (КВЧ, УВЧ, магнитного, СВЧ) [8, 14, 27, 28, 36].

Проведены многочисленные исследования воздействия низкоинтенсивного (низкоэнергетического) ЭМИ крайне высоких частот (КВЧ), или ЭМИ миллиметрового диапазона, на живые организмы и микроорганизмы [27, 28]. Такой интерес обусловлен, прежде всего тем, что ЭМИ КВЧ широко используются в телекоммуникационной технологии и терапевтической практике [7].

Исследования в области ультравысокочастотного (УВЧ) диапазона изучено уже давно, его применяют в медицине для  лечения многих заболеваний. Электрическое поле УВЧ усиливает крово - и лимфообращение, повышает проницаемость сосудов, способствует уменьшению отечности ткани, повышает обмен веществ в организме, обладает болеутоляющим эффектом [27].

Также на сегодняшний день существует большое количество данных по биологическому действию магнитного поля и его применению не только в отраслях народного хозяйства, но и в медицине [8, 14, 36].

Данные о влиянии ЭМИ СВЧ-диапазона  очень противоречивы, нет единого  мнения о механизмах его воздействия, поэтому этот вопрос до сих пор остается открытым.

Авторами работы [21] был проведен сравнительный анализ и математическое моделирование чувствительности лабораторных животных (мыши, крысы, кролики, собаки) к СВЧ-облучению в зависимости от плотности потока энергии (ППЭ) и мощности поглощенной дозы (МПД). Были получены результаты, представленные в виде зависимостей продолжительности жизни животных различных видов в процессе облучения от ППЭ и МПД СВЧ излучения (0,46; 2,4 и 7 ГГц). Показано, что если в качестве дозиметрического параметра использовать ППЭ, чувствительность животных к воздействию поля  СВЧ возрастает с ростом массы животных. При использовании в качестве дозиметрического параметра МПД последовательность расположения животных по их чувствительности к СВЧ становится прямо противоположной.

Показано модифицирующее влияние  низкоинтенсивного ЭМП на характер проявления у мышей поведенческих  навыков и проявление адаптационной  реакции [23].

В доступной нам литературе мы не обнаружили данных о  непосредственном действии микроволнового излучения на структуру ДНК; в то же время потенциальное влияние ЭМП на геном живых организмов исключать нельзя. Существует мнение об опосредованном генетическом действии полей, в частности, у млекопитающих этот механизм может осуществляться через нейроэндокринную систему [22] В серии экспериментов, проведенных по изучению длительного воздействия ЭМИ различной интенсивности на крыс, было показано цитогенетическое действие [4]. В работе [16] также представлены данные по изучению влияния микроволн нетепловых интенсивностей на генетический аппарат белых крыс. Было отмечено увеличение количества структурных аберраций в клетках костного мозга крыс.

В Центре электромагнитной безопасности считают, что хроническое воздействие  ЭМП РЧ при определенных параметрах оказывает как стимулирующее, так и угнетающее действие на структурные компоненты экосистем (животных, растений, насекомых, почвенные микроорганизмы). Последствиями  таких воздействий для экосистем могут быть подавление или стимуляция роста растений, усиление или ингибирование размножения насекомых, в том числе вредителей, изменение активности почвенных микроорганизмов и поражение растений грибковыми заболеваниями, снижение репродуктивности животных [15].

Выявлено, что ЭМИ на частоте мобильной связи (1 ГГц) вызывает серьезные функциональные расстройства у одноклеточных гидробионтов инфузорий  Spirostomum Ambiguum - снижение спонтанной двигательной активности. При этом имеет место необычная форма биологической реакции - эффект является пороговым, массовым и не зависит от продолжительности СВЧ облучения [30].

Есть данные о влиянии ЭМИ  СВЧ-диапазона не только на организм в целом, но и на культуры клеток. Изучено пролонгированное фракционированное  воздействие низкоэнтенсивных ЭМИ  на продукцию фактора некроза опухолей и интерлейкина-3 перитонеальными макрофагами и Т-клетками у мышей после двукратной иммунизации афинноочищенной карбоангидразой. На фоне высокого титра продукции антител обнаружено значительное увеличение образования фактора некроза опухолей в  перитонеальных макрофагах и в Т-лимфоцитах селезенки иммунизированных мышей, причем гораздо больший эффект наблюдали у облученных иммунизированных животных. Выявлена тенденция к возрастанию секреции интерлейкина-3 у необлученных и облученных иммунизированных животных, причем у последних – в большей степени [32].

Было выявлено, что эффекты от облучения ЭМИ СВЧ диапазона  низкой интенсивности обнаженного  спинного мозга кошек имеют временный  характер. СВЧ – облучение  оказывает  влияние на функциональное состояние нервной системы, а возрастание времени воздействия ведет к изменению состояния морфологических субъединиц. После локального влияния волн СВЧ на мозг в течение 30 мин наиболее заметным эффектом является разбухание сомы (тела) нейронов и, как следствие, – достоверное уменьшение ядерноцитоплазматического отношения, что приводит к снижению эффективности работы нейронов спинного мозга [34].

При исследовании влияния микроволновой  резонансной терапии на белки  и липиды эритроцитов и плазмы крови больных алкоголизмом было обнаружено, что курсовое применение микроволновой терапии способствует снижению уровня продуктов перекислого окисления липидов в эритроцитах, но не в плазме крови, а также  снижению уровня карбонилов (модифицированных) белков в плазме крови и в эритроцитах (более выражено). Это подтверждает  тот факт, что биологическая мембрана клетки играет важную роль в восприятии ЭМИ [29].