Влияние гелиофизических и метеорологических факторов на экстракорпоральное оплодотворение

Влияние гелиофизических  и метеорологических  факторов на экстракорпоральное оплодотворение

 

 

Введение

 

           В настоящее время после проведенных исследований в различных научных центрах Мира  можно однозначно говорить о воздействии природных метеорологических, геомагнитных, гелиофизических факторов на биосистемы. Уже было показано, что реагирование человеческого организма как биосистемы на изменение погодных и космических условий нашего существования – это самая обычная нормальная физиологическая реакция, выработанная в процессе эволюции, направленная на совершенствование живой материи, на поддержание гармонии с постоянно изменяющимся миром.

Каждый  человек индивидуален, его взаимосвязи  и взаимоотношения с окружающей средой, в том числе и с климатом, выражаются через огромное число  разнообразных реакций. Были открыты новые дисциплины, такие как биометеорология, гелиомедицина и множество других междисциплинарных комплексных отраслей науки для исследования реакций человека и биосистем на воздействие факторов природной среды. Разработкой проблем биометеорологии человека и биоклиматологии занимаются в России научно-исследовательские институты курортологии и физиотерапии, научно-исследовательские лаборатории курортологии, члены метеорологической и медикогеографической комиссий Географического общества России.

  Традиции медицинской метеорологии  в России ведут свое начало  с работ М. В. Ломоносова (1711-1765), который неоднократно писал о влиянии погоды на человека. Основоположник отечественной климатологии А. И. Воейков (1842-1916) в своих трудах, в частности в работе «О лечебных местностях», настоятельно указывал на необходимость использования сведений о климате при лечении человека.

В дальнейшем многие ученые занимались изучением влияния погоды и климата  на здоровье человека, развивая положение  Гиппократа и накапливая новые данные. В результате, в первой половине XX века на стыке медицины и климатологии образовалась новая отрасль научных знаний – медицинская климатология или биоклиматология, которая изучает влияние климата и погоды на здоровье человека, а также методы использования климатических факторов в лечебных (климатотерапия) и профилактических (климатопрофилактика) целях.

Тематика  данной исследовательской работы является одним из направлений исследований в области биометеорологии, в том числе, по комплексной оценке метеорологических и гелиогеофизических факторов, циркуляции атмосферы, влияющих на такие сложные биосистемы как на организм человека в целом, так и на уровне клеток.

         Конкретная тематика исследований определяется фактически актуальностью решения задач и возможностью получения от медицинских работников информации о различных параметрах здоровья  человека и эмбриогенезе.

В настоящее  время проблема экстракорпорального  оплодотворения (ЭКО) становится все более актуальной на уровне федерального значения. Поэтому оценка всех факторов, в том числе и естественных, влияющих на организм женщины, которые, возможно, являются одними из определяющих факторов, является важной, требующей решения, задачей.

Целью квалификационной магистерской диссертации является:

1. определение  гелиофизических и метеорологических  факторов, неблагоприятных для положительного результата экстракорпорального  оплодотворения;

  2. оценка степени влияния гелиофизических и метеорологических факторов на биосистему и исход медицинского события при экстракорпоральном оплодотворении.

Определения

 

 Биометеорология – учение о взаимосвязях между физическими и химическими процессами  атмосферной среды и живыми организмами в особенности же о биологических воздействиях погоды и климата на человека, животных и растения. В понятие атмосферной среды при этом включается и солнечная радиация [1].

Система – 1) совокупность тканей, органов, их частей, представляющих собой единство и связанных общей функцией [3]

                    2) множество закономерно связанных друг с другом функциональных элементов, представляющих целостное образование, единство [3].

Эмбрион – организм животного или человека в ранний период развития от начала дробления яйца до выхода из яйцевых оболочек или из материнского организма [2,3].

ЭКО – экстракорпоральное оплодотворение – метод преодоления бесплодия, предполагающий взятие яйцеклетки из организма женщины, оплодотворение вне тела, помещение оплодотворенной яйцеклетки в организм женщины [2].

Солнечная активность – регулярное возникновение на Солнце особых образований (солнечных пятен и др.), которое сопровождается усилением корпускулярного излучения Солнца, влияющим на многие процессы, происходящие на Земле [2].

Солнечная вспышка – реакция солнечной атмосферы (главным образом хромосферы и короны) на внезапный быстрый процесс выделения энергии (по всей вероятности, магнитного происхождения), который приводит прежде всего к локализованному временному нагреву (тепловая вспышка), а также к ускорению электронов, протонов и тяжелых ионов (вспышка с выбросом частиц  или высокоэнергичная вспышка) [4].

1  Краткий  обзор истории гелиобиологии

 

 

Проблема  биологических эффектов солнечной  активности междисциплинарная, и в  этом объясняется серьезная ограниченность как использовавшихся в ней до недавнего времени методов, так  и скудность идей о механизмах, отвечающих за эти эффекты. Гелиобиология  переживала в 70-90 годы XX века этап накопления информации [5].

Многие  выдающиеся ученые-космисты России XX в. внесли большой вклад в формирование современного естествознания, представлений о солнечно-земных и солнечно-биосферных связях, о взаимосвяхи космопланетарных и геофизических явлений [6]. Ведущая роль в развитии этих областей знаний принадлежит:

– Владимиру  Ивановичу Вернадскому- создателю учения о биосфере и ноосфере;

–  Эдуарду  Константиновичу Циолковскому –  признанному основоположнику русского космизма и космонавтики;

– Александру Леонидовичу Чижевскому – создателю учения по гелиобиологии  и теории электрических свойств крови [6].

Проблема воздействия солнечной  активности (СА) на биосферу также имеет  достаточно продолжительную историю [5, 7]. Серия статистических исследований еще в 30-50-е годы XX в. привела к качественно новым представлениям. Исследование длинных рядов различных биологических и медицинских показателей и географии их распределения выявило наличие синхронных вариаций в больших регионах земного шара и в мировом масштабе. К классическим работа  этого времени относится обнаружение А.Л. Чижевским синхронных измерений в возникновении эпидемий, а также ритмических измерений общей смертности населения земного шара за период от V в. до первой четверти XX столетия [8]. Некоторые другие биологические показатели (скорость роста деревьев, миграция рыб, массовое размножение микроорганизмов, изменение численности популяций, числа лейкоцитов и эритроцитов в крови человека, скорости регенерации органов и тканей и др. [9]) также свидетельствовали о существовании факторов воздействия, по-видимому, связанных со свойствами околоземного пространства в целом и процессами на Солнце, вызывающими глобальные изменения в биосфере.

Бурное  развитие геофизических и космических  исследований в последующие 60-70-е  годы радикально изменило представление  об окружающей среде и факторах, воздействующих на биосферу. Открытие в 60-е годы солнечного ветра и  магнитосферы Земли привело вскоре к появлению новых представлений  о факторах СА, связанных с корпускулярным излучением Солнца, которые могли  оказывать влияние на электромагнитные свойства среды обитания биологических  объектов. Таким образом, к числу  прежде рассматривавшихся экологически активных факторов прибавилось корпускулярное излучение Солнца (солнечный ветер) и целый комплекс явлений, генерируемых этим фактором в межпланетном и околоземным пространством - в области, где формируется космическая погода.

После пионерских работ А.Л. Чижевского исследования биотропности факторов СА продолжались. Был накоплен обширный материал по поиску корреляций различных проявлений СА с функциональными и морфологическими характеристиками биологических систем на всех структурных уровнях биологических объектов: на уровне физико-химических процессов, на клеточном уровне, системном и организменном уровнях, а также на популяционном [5, 8].

 

 

 

 

 

1. Погода и биосистемы

 

 

1. Метеорологический режим атмосферы

 

             Под погодой понимают физическое  состояние нижнего слоя атмосферы  (тропосферы), характеризуемое комплексом  метеорологических элементов, одновременно  наблюдаемых в том или ином  пункте земной поверхности. Погода  формируется под влиянием солнечной  радиации, циркулярных процессов  атмосферы, местных свойств подстилающей  поверхности. Многолетний режим  погоды, т.е. совокупность характерных  ее признаков, называется климатом  данной местности. Он определяется  закономерной последовательностью  метеорологических элементов и  характеризует средние показатели  метеорологического состояния данной  местности, полученные в результате длительных наблюдений [10, 11].

С точки зрения медицинской  климатологии, влияние на человека  как биологическую систему каждого из основных погодообразующих факторов имеет свои особенности, на которых мы кратко остановимся.

Одни и те же погодные условия по-разному влияют на людей  в зависимости от возраста, пола, состояния здоровья и других факторов. Подтверждено, что простое суммирование отдельно действующих на человека метеорологических величин не идентично воздействию на биологические системы тех же величин, но в составе всего погодного комплекса. Для оценки взаимосвязи погодных условий и состояния биосистем необходимо использовать различные комплексные метеорологические показатели (индексы), отражающие зоны комфорта и дискомфорта. Под зонами комфорта понимают такой комплекс метеорологических условий, при которых терморегуляторная система организма испытывает наименьшее напряжение, т.е. где окружающая среда не требует напряжения адаптационных механизмов биосистем [12, 13].

Влияние естественных факторов окружающей среды на биологические  системы, в частности организм человека, его здоровье и жизнедеятельность, очевидно. Каждый метеорологический  элемент (солнечная радиация, температура  воздуха, облачность, влажность воздуха, атмосферное давление) имеет свое биологическое значение.

  Атмосферное давление характеризуется довольно сильными непериодическими колебаниями, связанными со сменой метеорологической ситуации. Перепады давления в среднесуточном ходе не превышают 5 гПа. В связи с циклонической деятельностью атмосферное давление может меняться на 30— 40 гПа и более [14].

В биометеорологических исследованиях  и прогнозах следует учитывать  влияние атмосферного давления в  комплексе со всеми остальными метеорологическими элементами, явлениями и крупномасштабными  атмосферными процессами [10].

В настоящее время существует множество гипотез биотропного влияния изменений атмосферного давления в приземном слое, одна из которых сводится к тому, что растворенный в крови кислород проникает в клетки со скоростью, пропорциональной градиенту давления, который определяется внешним давлением, концентрацией кислорода в крови и использованием его тканями. Если же давление кислорода падает до критического значения, интенсивность тканевого дыхания уменьшается, вызывая нарушение клеточного обмена [13].

По изучению атмосферного давления было сделано множество  исследований, связанных с функциональными  системами организма. Например, было исследовано влияние давления на свертываемость крови. С повышением атмосферного давления время свертывания  крови удлиняется от 4 до 7 мин. Понижение атмосферного давления сопровождается ускорением свертывания крови [14].

Температура воздуха интегрирует воздействие многих факторов и представляет собой наиболее значимый биологически активный фактор окружающей среды. Ярко выраженное влияние температуры воздуха проявляется при достижении критических величин в виде теплового удара, либо холодового напряжения (дискомфорта) [13].

Физиологические процессы в организме находятся в прямой зависимости от колебаний относительной  влажности. Влажность в сочетании с температурой воздуха оказывает выраженное влияние на организм. [10,12] Повышение относительной влажности при высокой температуре является частым условием возникновения перегрева и теплового удара. Комфортными для человека считаются условия, при которых относительная влажность равна 50%, а температура воздуха равна 16—18°С.

В отношении механизма  действия ветра на организм установлено, что особенно выраженное влияние  ветер оказывает на терморегуляцию. Так, зона комфорта в теплоощущениях человека может меняться при различных скоростях и направлениях ветра. Теплопотери организма возрастают при увеличении скорости ветра до 4-6 м/с [12].

При продолжительном действии ветра и низкой температуры может  наступить такая степень охлаждения организма, когда механизм физической терморегуляции не обеспечивает поддержания  теплового баланса.