МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БІЛОКРИНИЦЬКИЙ Василь Степанович

УДК 612.82 : 614.875 : 537.86

ЗМІНИ МОЗКУ ПРИ ДІЇ НВЧ-ПОЛЯ

14.03.04 – патологічна фізіологія

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора медичних наук

Харків – 2006

Дисертацією є монографія.

Робота виконана в Інституті фізіологіі ім. О.О. Богомольця НАН України, Інституті гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзеєва АМН України.

Науковий консультант: доктор медичних наук, професор,

Гоженко Анатолій Іванович, заслужений діяч науки і техніки України, Одеський державний медичний

університет МОЗ України, завідувач кафедри

загальної та клінічної патофізіології.

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор ЗВЯГІНЦЕВА Тетяна Володимирівна, Харківський державний медичний університет МОЗ України, завідувач

кафедри фармакології та медичної рецептури;

доктор медичних наук, старший науковий співробітник ЗІНКЕВИЧ Ігорь Іванович, Донецький державний медичний університет МОЗ України, завідувач центральної науково-дослідної лабораторії;

доктор медичних наук, професор ГУЛЯР Сергій Олександрович, інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, завідувач лабораторії підводної фізіології.

Провідна установа: Інститут експериментальної патології, онкології та радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, м.Київ.

Захист відбудеться ”30.” листопада об 11-00... год.

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.600.03 при Харківському державному медичному університеті (61022, м. Харків-22, пр.Леніна, 4).

З дисертацією у вигляді монографії можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного медичного університету (61022, м. Харків,

пр. Лениіна, 4).

Автореферат розісланий “.24.“ жовтня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

к.мед.н., професор Терещенко А.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток радіоелектронної техніки спричинив до появи електромагнітних генераторів надвисокої частоти (НВЧ), які широко використовуються людиною в різних галузях і сферах її діяльності. Застосування цих генераторів значно збільшило число осіб, які контактують з енергією НВЧ-випромінювань. За даними провідних гігієністів (А.М.Сердюк, 1977; М.Г.Шандала, Ю.Д.Думанский, Д.С.Иванов, 1990) у зонах з підвищеним електромагнітним фоном Землі і перевищенням в декілька разів гігієнічних нормативів проживає більша половина населення. За останні роки, у зв’язку з впровадженням радіотелефонного зв’язку за допомогою мобільних телефонів, електромагнітне забруднення навколишнього середовища стало важливою проблемою сучасної профілактичної медицини (Ю.Д.Думанский, А.М.Сердюк, Б.Е.Селезнев, 2003; О.В.Логвиненко, А.В.Глембоцька,

Ю.Д. Думанський та ін. 2004; В.Ю.Думанский, 2003, 2004).

Перебування людини в зоні НВЧ-випромінювань змінює її працездатність і загальний стан здоров’я. З’являються розлади діяльності нервової системи, які виявляються у вигляді неврологічних і психічних синдромів. Описана клініка нервово-психічних порушень, гострого і хронічного ураження людини НВЧ-випромінюваннями (И.Р.Петров (ред), 1970; Н.В.Тягин, 1971; И.Н.Горбач, 1982). Встановлено значне збільшення числа захворювань нервової системи і органів чуттів (Н.Г.Никитина, 2003, 2004). Проведені дослідження реакцій нервової системи на дію електромагнітного поля (ЕМП) різної частоти і параметрів, реакції нейроцитів кори мозку при дії НВЧ-випромінювань (Б.А.Насибуллин, 1995; Н.Н.Лебедева, 1998; В.В. Лешин, 1998). Виявлені біологічні ефекти електромагнітного поля, створеного стільниковим мобільним телефоном стандартів NMT–450 і GSM–900 (Л.А.Томашевская, И.С.Бездольная, Л.А.Андриенко и др. 2004; В.Ю.Думанский, 2004).

Разом з тим, системні багатогранові дослідження нервової системи при дії НВЧ-випромінювань не проводилися, а патогенетичні механізми порушень у мозку, викликані дією електромагнітних хвиль діапазону надвисоких частот, не з’ясовані.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконані за особистою ініціативою і увійшли до програми 4-х планових НДР Інституту гігієни і медичної екологиї ім. О.М. Марзеєва АМН України, №№ держ. регістрації: 73066945, 7403135, 75031776, 77025439. Результати досліджень, у вигляді окремих глав, ввійшли до звітів Інституту гігієни і медичної екології ім. О.М.Марзеєва АМН України. Інв. №№ Б412094, Б578995, 02800637, Б381566.

Мета і задачі дослідження. З’ясувати механізми взаємодії нервової системи з електромагнітним полем надвисокої частоти (2375 МГц); визначити залежність стану здоров’я організму від сили, частоти та тривалості дії цього фактору на основі патофізіологічних, метаболічних та патоморфологічних змін мозку і нервової системи на різних рівнях їх організації; провести аналіз виявлених змін і створити концепцію біологічної дії НВЧ-випромінювань на організм людини і тварини.

Об’єкт дослідження: функція, структура і метаболізм мозку в умовах дії НВЧ-випромювань.

Предмет дослідження: порушення вищої нервової діяльності (ВНД) тварин опромінених НВЧ-полем та електричної активності центрів рефлекторної дуги аналізаторів мозку і периферічного нерву під час дії сенсорних подразників; порушення структури нейронів мозку, периферічних нервових стовбурів, їх волокон і терміналей; порушення тканинного дихання і енергетичного обміну нейронів мозку та стану здоров’я опромінених тварин за різних умов експерименту.

Методи дослідження. В роботі були використані:

1. Клініко-фізіологічні методи (спостереження за поведінкою тварин,

метод умовних рефлексів, метод ЕЕГ, метод клінічних аналізів).

2. Методи морфофункціональної діагностики стану тканин

мозку за допомогою світлової і електронної мікроскопії в поєднанні з методами гістохімії і біохімії.

3. Методи статистичної обробки результатів.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розкриті основні

механізми взаємодії організму з електромагнітними хвилями НВЧ-діапазону; з’ясована залежність стану тканин мозку, нервової системи і здоров’я особи від сили, частоти та тривалості дії цього фактору на організм; показана роль підкіркових центрів рефлекторної дуги аналізаторів у формуванні патології ВНД, що викликана дією НВЧ-випромінювань; виявлені причини і параметри порушень умовних рефлексів (зміни стійкості латентних періодів, порушення механізмів диференційного гальмування, частоти і ритму біопотенціалів). Встановлена причина появи патології безумовних рефлексів: порушення харчової поведінки, оборонної поведінки, емоцій, пам’яті, статевого потягу, що є науковим доказом об’єктивності скарг і клініки осіб, які піддавались дії НВЧ-випромінювань.

Вперше показано, що під впливом НВЧ-поля вихідна електрична

активність підкіркових центрів аналізаторів, що приймають участь у формуванні ВНД, змінюються неоднозначно: в одних центрах аналізаторів підкіркових ділянок вона підвищується, в інших - знижується, у третіх - залишається на рівні попередніх величин (за даними частоти ритму, амплітуди, паттернів, кореляції). Це свідчить про те, що підкіркові центри рефлекторної дуги різних аналізаторів мають не однакову чутливість до дії НВЧ-випромінювань. Зміни більш чітко виражені при дії звукових умовних подразників і здійсненні рухових актів, що свідчить про порушення кіркових центрів аналізаторів і координації їх дії при розвитку патологїї. Прослідкована динаміка фазної і протифазної кореляції електричної активності центрів підкіркових утворень мозку свідчить про „пошук” оптимальних пристосувальних реакцій в даних умовах і вказує на нестійкість фізіологічних і розвиток патологічних процесів, викликаних дією НВЧ-випромінювань.

В роботі вперше показано, що НВЧ-поле володіє пошкоджуючою дією на білкові молекули і їх комплекси. Встановлено, що активність ферментів змінюється у зв’язку зі змінами структури і властивостей білків (на прикладі активності і термостійкості фермента АХЕ), що призводить до порушення оновлення ферментів і їх функції, пов’язаних з тканинним диханням і передачею нервових імпульсів, і сприяє розвитку процесів дистрофії на рівні органоїдів і клітини в цілому. Показані порушення нейро-гліальних, ядерно-цитоплазматичних і внутрішньоядерних відносин, збільшення розмірів нейронів, зміни їх форми, інтенсивності забарвлення, поява вакуолей в клітині, руйнування контурів і клітини в цілому.

Вперше показано, що під впливом НВЧ-поля, раніше інших, дії опромінення піддаються секреторні, та нейрони, що утворюють вегетативні центри нейро-ендокринної і лімбічної систем мозку. Визначені порогові і надпорогові дози НВЧ-поля. Сформовано уявлення про особливості етіології НВЧ патології мозку, обгрунтовані поняття: “доза”, “доза-ефект”, “доза-час-ефект”, “доза-кратність її повторення-ефект”. Прослідкована динаміка дистрофічних перетворень нервових клітин з наступною загибеллю (лізіс), що в значній мірі обумовлює захворювання мозку і організму в цілому. Це дозволило висунути положення про експериментальну радіохвильову патологію, або “експериментальну мікрохвильову хворобу”. Встановлені три періоди цієї патології, їх ознаки і провідні механізми патогенезу.

Вперше створена концепція біологічної дії НВЧ-випромінювань на організм людини і тварини.

Практичне значення одержаних результатів. Виявлені аспекти механізму патогенної дії НВЧ-поля можуть бути використані при розробці протекторів мікрохвильового опромінення, реабілітації осіб, які зазнали дії великих доз НВЧ-поля і терапевтичного втручання при лікуванні захворювань з порушеними процесами обміну (корекції метаболізму). Обгрунтовані поняття “доза”, “доза – ефект”, “доза – час – ефект”, як критерії при оцінці безпеки дії НВЧ-випромінювань, використані Інститутом гігієни при розробці гігієнічних регламентацій знаходження людини в зоні НВЧ-поля і є основою уявлень про етіологію мікрохвильової хвороби. Результати вивчення патогенної дії НВЧ-поля є підгрунтям у вирішенні важливої медичної і народно-господарчої проблеми – збереження здоров’я населення шляхом регламентації розміщення джерел мікрохвильових випромінювань в населених пунктах, на виробництві і в побуті. Більш глибоке вивчення виявлених суперечливих механізмів – пошкодження і компенсації, а також виразності відносин – лабільності ритму фізіологічної регенерації органоїдів клітини і частоти та сили дії подразника, яким є НВЧ-поле, може суттєво доповнити новий напрямок – вчення про передуючу патологію, що має суттєве значення для подальшого розвитку медичної науки. Створена і апробована в роботі нова експериментальна модель одночасної реєстрації електричної активності різних утворень мозку і периферічного нерву, при здійсненні умовних рефлексів, сприяє більш глибокому і всебічному вивченню механізмів діяльності мозку в різних умовах життя організму. Одержані дані, разом з цим, є теоретичною основою для наступних експериментальних досліджень при вивченні взаємодії органів і систем організму з НВЧ-випромінюваннями.

Особистий внесок здобувача. Дисертація виконана за особистою ініціативою автора на підставі власних результатів, отриманих за період роботи в Інституті фізіології ім. О.О. Богомольця НАНУ і Інституті гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзеєва АМНУ. Ідея, вибір напрямку досліджень, як і розробка експериментальної моделі і методів, належать автору, який особисто провів патентний пошук, перші пошукові, а потім і основні дослідження при виконанні 4-х комплексних НДР, в яких особисто виконував окремі фрагменти досліджень, аналізував результати, літературу, готував наукові звіти, статті і доповіді, виступав на конференціях, з’їздах, симпозіумах. На підставі особистих досліджень підготував і опублікував монографію.

Апробація результатів дослідження. Наукові положення та результати досліджень за темою дисертації доповідалися та обговорювалися на наукових форумах республіканського, всесоюзного і міжнародного рівнів: Респ. наук.-техн. конф. по радіоелектроніці, присв. відкриттю радіо А.С. Поповим. Секція „Біофізичні закономірності”, К., АН УРСР, 1970; ХХШ Всес. конф. по проблемам ВНД, г.Горький, 1972; IY Респ. конф. патофізіологів Української РСР, м.Ів.-Франківськ, 5-7 жовтня 1972; Всес.науч.-техн.конф. по СВЧ-энергетике, г.Саратов, 1975; Междун. конф. по охране окружающей среды, г.Брюссель, 5-12 апреля 1975; Другий з’їзд патологоанатомів Української РСР, м.Чернівці, 24-26 листопада 1976; 1Х Український з’їзд гігієністів і сан. лікарів, м.Донецьк, 26-28 травня 1976; Х з’їзд Українського фізіол. товариства, м.Одеса, 1977; Науч. конф. Регионального военного госпиталя „Dr. Carles J. Finlay’’, г.Гавана, 29 декабря 1978; Науч. конф. Министерства Здравоохранения Кубы, г.Гавана, 19 января 1979; Науч. конф. преподавателей патологов стран Карибского бассейна, г.Пинар-де-Рио, 24 февраля 1979; Науч. конф. общества патологов Кубы, г.Гавана, 11 июля 1979; Х з’їзд гігієністів, м.Київ, 1981; Всес. конф. по адаптации человека в различных климатических и производственных условиях, г.Ашхабад, 8-10 декабря 1981; Всес. симп. „Биол. действие электромагнитных полей”, г.Пущино, 1982; Наук.-практ. конф. з міжнародною участю, присвячена 175-річчю з дня народження І.М.Сєченова, м.Одеса, 2004, та інші.

Публікації. Основний зміст дисертації у вигляді монографії викладено у 36 наукових працях, одна з яких у вигляді монографії, 25 - у вигляді статей у фахових журналах, передбачених ВАК України (12 з них - самостійні), 4 статті в закордонних журналах, 11- у вигляді тез (8 з них – самостійні).

Структура і обсяг дисертації у вигляді монографії. Монографія виконана на 399 стор. і складається з передмови, вступу, 9-ти розділів власних досліджень, аналізу, теоретичного узагальнення і значущості одержаних результатів, висновків, резюме на російській, англійській і іспанській мовах, післямови автора, додатка А і покажчика літератури, який містить 268 найменувань (243 - вітчизняних авторів, 25 – іноземних). Робота ілюстрована 82 малюнками, 12 таблицями, 8 схемами. Обсяг 65 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ.

Матеріал і методи дослідження. Досліди проведені на безпородних тваринах – самцях трьох видів: собаках (маса 10-12 кг), котах (маса 2-2,5кг), щурах (маса 180-200г) в гострому і хронічному експериментах. Загальна кількість використаних в експерименті тварин – 1576.Вивчали дію НВЧ-поля і залежність стану елементів тканин мозку, нервової системи і організму від інтенсивності поля, експозиції, тривалості дії цього фактору довкілля , та можливості адаптації. На собаках і котах вивчали вплив НВЧ-поля більш високої інтенсивності (400 і 100мВт/см2, з експозицією 1 і 4 години) при одноразовому опроміненні. На щурах - більш низької інтенсивності при багаторазовому опроміненні: ППМ – 1000, 500, 100, 50, 25, 10 мкВт/см2, експозиція 40хвилин, 3 рази в день, через 3-4 години, на протязі 4-х місяців. У дослідах на щурах, крім того, вивчали вплив НВЧ-випромінювань інтенсивністю 1000 і 500 мкВт/см2 при одноразовій їх дії (експозиція 7 і 3години для кожної інтенсивності), а також інтенсивності 5, 10, 15, 30, 50 мкВт/см2 (експозиція 6 або 3 години, по 10 сеансів, щодня для кожної інтенсивності) з наступною дією (через місяць відновного періоду) фізіологічного навантаження у вигляді екстремальних факторів (гіпоксичної гіпоксії і більш високих доз НВЧ-випромінювань).

Досліди проведені за допомогою комплекса адекватних клініко-фізіологічних, біохимічних та морфологічних методік, включаючи методи гістохімії, біохімії, електронної мікроскопії і клінічного аналізу.

Дослідження функцій проведено за допомогою клініко-фізіологічних методів реєстрації показників умовної і безумовної рефлекторної діяльності, електричної активності різних ділянок рефлекторної дуги аналізаторів мозку, поведінки, зовнішнього вигляду та клініки тварин, аналізів крові і сечі, неспеціфічних захисних реакцій (за окремими показниками морфогенезу лейкоцитів кісткового мозку).

Зміни структури визначали на гістологічних препаратах, виготовлених за допомогою різних методів гістологічної техніки, наведених у „Микроскопическая техника; под ред.Д.С.Саркисова, Ю.Л. Петровой – М.; Медицина, 1996. 544 с.” для світлової і електронної мікроскопії, на яких з’ясовували стан архітектоніки і стан структури нервових елементів тканин головного і спинного мозку, тулуба, міокарда, стовбура сідничного нерву, окремих нервових волокон і терміналей, які інервують ці органи тварин. Використовували методи забарвлення зрізів тканин гематоксілін-еозіном, пікрофуксином за Ван-Гізоном, по Ніслю, застосовували імпрегнації осмієм і сріблом за методами Наута, Більшовського-Гросс, Кахаля і інш., в різні строки опромінення тварин та після нього на протязі 30-60 днів відновного періоду.

Порушення метаболізму визначали за результатами гістохімічних і біохімічних реакцій. На гістологічних препаратах, виготовлених за допомогою методів Браше, Фельгена і Ейнарсона, визначали вміст та динаміку синтезу нуклеїнових кислот (РНК, ДНК) в клітинах головного і спинного мозку, печінки, нирок, серця; на зрізах цих же органів, отриманих в кріостаті і забарвлених за методом Е. Пірс, визначали активність ферментів циклу Кребса і інш.: сукцинатдегідрогенази (СДГ), малатдегідрогенази (МДГ), лактатдегідрогенази (ЛДГ), глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (Г-6-ФДГ). Зрізи інкубували в термостаті в середовищі, яке вміщувало певний субстрат (сукцинат, малат, лактат, глюкозо-6-фосфат) і барвник Нітро-СТ (нітросіль тетрозолія). В гомогенатах тканини мозку і печінки визначали вміст глікогену, ферментів Г-6-ФДГ і фосфорілази, окислювальну та фосфорилюючу функції мітохондрій тканин мозку і печінки. Мітохондрії виділяли за методом диференційного центрифугування в середовищі, що містить 0,3 М сахарози і 0,01 М ЕДТА (рН=7,4). Швидкість поглинання кисню мітохондріями визначали із застосуванням полярографа за допомогою обертового електроду В.Я.Березовского і виражали в розрахунку на 1 мг білка мітохондрій. Вміст катехоламінів (адреналіну, норадреналіну, дофаміну, дофа) визначали флуорометриченим методом на апараті ЭФ-3МА с приставкою З.С.Кальцинсона і Е.М.Стабровского, активність і термостійкість фермента ацетілхолінестерази (АХЕ) - за методом Б.А.Ройтруб. Одержані результати обробляли статистично з використанням двомірного рангового критерію Вилкоксона (Манна-Уинти).

З метою з’ясування механізмів взаємодії організму з НВЧ-полем нами розроблений новий методичний підхід - метод реєстрації показників фізіологічних внутрішніх процесів в різних ланках рефлекторної дуги аналізаторів і їх зовнішнє відображення. Такими ланками були вибрані центри підкіркових утворень мозку, які відносяться до слухового (п.GM-внутрішнє колінчате тіло), рушійного (п.NC-хвостате ядро), нюхового (п.HB-задній стовп склепіння, уздечка), аналізатору шкірної дотикової, больової і температурної чутливості (ядра таламуса: п.VP-задньо-вентральне, п.MD-середньо-дорзальне, п.POL-латеральна група ядер – ltp, lta, lti). За периферічну ланку був вибраний сідничний нерв. Стан процесів, що відбуваються в різних ланках (утвореннях) рефлекторної дуги, реєстрували за допомогою вживлених електродів в підкіркові утворення мозку і в сідничний нерв. При вживленні електродів користувалися координатами топографічного розташування глибинних утворень позначених в атласі мозку собаки (О.С. Андрианов и Т.А.Меринг, 1959), і методиками Н.Н.Любимов, Л.Г.Трофимов (1958), В.Г.Филимонова (1960). Реєстрацію біопотенціалів структур, що вивчалися, здійснювали одночасно графічно з виходом на шлейфовий осцілограф і дублювали з виходом на прилад магнітного запису, зконструйованим інженером нашої групи І.В.Фадєєвим. Показники електричної активності реєстрували до опромінення, безпосередньо (через 1-2 хвилини) після опромінення і через 1, 4, 5, 6, 9, 10, 11 днів відновного періоду. Після експериментів тварин виводили з досліду для гістологічних досліджень головного і спинного мозку, сідничних нервів, нервових волокон і їх терміналей. Для визначення характеру біологічних потенціалів і реакцій експериментальних тварин, крім візуального аналізу записів, використовували ряд статистичних показників: 1) частоту і амплітуду біопотенціалів; 2) зміни питомої ваги ділянок підвищеної електричної активності по відношенню до тривалості дії звукових умовних подразників (М+ і М-); 3) зміни ступенів кореляції коливань біопотенціалів досліджуваних ділянок мозку тварин, опромінених НВЧ-полем, які отримані за допомогою метода Стюдента-Фішера; окрім того використали метод умовних рефлексів, завдяки якому можна було привести в більш активний стан ряд утворень мозку опромінених тварин на дії різних сенсорних подразників, виявити зміни електричної активності при координації процесів в мозку і реакції цілосного організму, включаючи всі ланки рефлекторної дуги. Таким чином, за допомогою запропонованого нами методичного підходу, можно було одночасно реєструвати процеси, що відбуваються, як в центральній, так і в периферічній частинах нервової системи і організму в цілому, що дозволило отримати нові дані про механізми роботи мозку в нормі і їх порушення і динаміку після дії НВЧ-випромінювань.

Опромінення тварин проводили в спеціально облаштованих камерах під контролем прилада ПЗ-9, вимірювача густини (щільності) потоку потужності (ППМ) енергії, що випромінюється в діапазоні від 0,3 до 37,50 ГГц. Як джерело електромагнітного поля, використовували магнетронний генератор “ЛУЧ-58” з частотою 2375МГц, який працював в безперервному режимі. Коефіцієнт паразитної модуляції по частоті 50 Гц складав від 2 до 10%, максимальна вихідна потужність – 180 Вт.

Стан здоров’я опромінених тварин з’ясовували на підставі середніх характеристик показників стану біологічних систем і їх варіабельності у кожної особи із серії експеримента за однакових умов. Проводили аналіз інформативності показників стану біосистем (здоров’я) і значимості діючого фактора за різних умов, з’ясовували залежність зміни показників стану біосистем від параметрів фактора. Для оцінки даних, отриманих на кожному етапі дослідження, користувались статистичними і математичними методиками аналізу показників. Наводили їх інтеграцію, що приведено в ілюстраціях. На підставі зміни інтегративних показників стану біосистем обргунтовували положення, висновки і рекомендації, сформовані в монографії і авторефераті.

Результати дослідження та їх аналіз. Фізіологічні дослідження показали, що вже з перших днів після одноразового загального опромінення тварин (собаки, коти) НВЧ-полем великих інтенсивностей (100 мВт/см2 і, особливо, 400 мВт/см2) на протязі 1 і 4-х годин значно порушаються процеси формування ВНД: порушаються умовні рефлекси, рухливість тварин, змінюється електрична активність окремих ділянок мозку і периферічного нерву в період акту руху.

Характер змін електричної активності сідничного нерву при здійсненні умовно-рефлекторної відповіді (УР-відповіді) на дію подразників свідчить про зниження числа імпульсів і їх частоти, збільшення діяльності серії імпульсів, які викликають УР-відповідь, і тривалість УР-відповіді; динаміка змін наведена на графіку (мал.1).

Враховуючи високу вірогідність змін всіх статистичних показників біопотенціалів нерва післе опромінення НВЧ-полем і зміни характеру умовних рефлексів на дію звукових подразників можна стверджувати, що вони відбулися в результаті дії НВЧ-поля на головний мозок, що відбилося на функції ВНД.

Крім змін умовних рефлексів, у тварин виявлена патологія безумовних рефлексів: порушення харчової поведінки, патологія оборонної поведінки, патологія емоцій, патологія пам’яті (форми і фази пам’яті – сприйняття сигналу, його фіксації і відтворення), порушення контакту з експериментатором.

Аналіз інформативних показників стану таких різних біологічних систем, які характеризують їх патологію, свідчить про порушення внутрішніх процесів в центрах їх аналізаторів і механізмів координації функції мозку і організму опромінених тварин, що підтвержують дані електричної активності підкіркових центрів рефлекторної дуги аналізаторів мозку (мал.2).

Електрична активність підкіркових центрів аналізаторів мозку опромінених тварин змінюється по-різному: активність внутрішнього колінчатого тіла, латеральної групи ядер таламуса, задньо-вентрального ядра таламуса знижується, активність хвостатого ядра підвищується, активність інших підкіркових центрів аналізаторів мозку, які ми досліджували, не змінювалась. Все це свідчить про різну ступінь чутливості аналізаторів мозку до дії НВЧ-поля, яка змінюється в процесі взаємодії з організмом після опромінення на протязі 10-11-днів, змінюється реактивність організму, з’являється патологія.

Таким чином, на основі виявлених змін аналізаторів мозку можна зробити висновок: в процесах формування порушень ВНД в умовах НВЧ патології окрім кори головного мозку беруть участь підкіркові центри мозку, які до опромінення тварин не були задіяні.

Характерною особливістю механізмів мікрохвильової патології у опромінених НВЧ-полем тварин є формування детермінованих структур головного мозку. Такими структурами мозку (за даними електричної активності) виявилися ядра латеральної групи таламуса, електрична активність яких домінувала над показниками активності інших підкіркових утворень і впливала на рефлекторну діяльність.

У тварин, опромінених НВЧ-полем, виявлена кореляція біоелектричної активності (БЕА) ядер латеральної групи таламуса і сідничного нерва, яка з часом посилювалась. Кореляція мала місце також між БЕА інших утворень мозку і посилювалась в динаміці розвитку патологічних процесів і у відновний період після опромінення.

Вираженість кореляції залежила від функції підкіркових утворень, зміни їх реактивності та дня реєстрації у відновний період. В перший день після опромінення виявлялась протифазова кореляція між біопотенціалами заднього стовпа склепіння, вуздечки і заднього вентрального ядра таламуса для повільних коливань. На четвертий-п’ятий день виявлялась слабка протифазова кореляція між коливаннями біопотенціалів латеральної групи ядер таламуса і голівки хвостатого ядра, яка зникла на шостий день після опромінення. На 10-й день знову спостерігалась кореляція на всіх частотах і складала 100%. Амплітуда БЕА в першій структурі була в 1,3 рази вище, ніж у другої. На дев’ятий-одинадцятий дні кореляція БЕА заднього вентрального ядра таламуса і внутрішнього колінчатого тіла складала 100%. Попередня кореляція коливань біопотенціалів заднього стовпа склепіння, вуздечки і внутрішнього колінчатого тіла, а також кореляції процесів БЕА між іншими підкірковими утвореннями, що раніше мали місце, зникли.

Максимальне збільшення коефіцієнта кореляції біопотенціалів підкіркових структур мозку на п’ятий-шостий день після опромінення, що пов’язане з вираженою перевагою збуджуючого процесу в умовно-рефлекторній діяльності тварин, певно, внаслідок послаблення диференційованого гальмування.

Аналогічні дані були одержані при статистичній обробці показників змін питомої ваги осередків підвищеної БЕА латеральної групи ядер таламуса на дії подразників М+ і М-. Встановлено, що даний показник на п’ятий-шостий день дослідів знизився в 2 рази порівняно з нормою і становив 0,20 замість 0,46 при дії М+ і 0,20 замість 0,42 при дії М-.

На основі вищенаведеного зроблено висновок, що НВЧ-поле змінює реактивність нейронів підкіркових утворень мозку різноспрямовано. Відбувається функціональне перетворення механізмів фізіологічного розгальмування в патологічне. І, як наслідок, розвивається дизрегуляторна патологія. Ці зміни наступають внаслідок порушення форми і фази пам’яті: сприйняття умовного сигналу, його фіксації і відтворення. Фазові зміни, які відбуваються в нейронах великих півкуль мозку під впливом НВЧ-поля, свідчать про пристосувальні процеси, фізіологічна основа яких лежить в „прагненні” впорядкувати подразнення одних груп нейронів і, в той же час в гальмуванні інших пунктів кори, які збуджені НВЧ-полем.

Таким чином, на підставі результатів дослідження функції ВНД тварин, опромінених НВЧ-полем і їх аналізу з’ясовані механізми порушення регуляції процесів мозку, кіркових і підкіркових відносин, механізми координації процесів життєдіяльності організму, що складає окремі ланки механізму дії НВЧ-поля і патогенезу хвороби.

Морфологічні дослідженя мозку і периферічних нервових стовбурів тварин, опромінених НВЧ-полем, показали, що характер змін ідентичний у тварин всіх груп. Ступінь вираження змін залежить від термінів досліджень і функції клітин. Вони свідчать про дистрофічні процеси, що відбуваються в нервовій системі і які зростають зі збільшенням часу після опромінення.

Вивчення розмірів клітин різних ділянок мозку при дії НВЧ-поля (ППМ – 400 мВт/см2 експозиція 4 години) показало, що вони збільшуються по різному. Кратність збільшення клітин в корі вища, ніж в підкірці. Кількість змінених нейронів в головному і спинному мозку при дії НВЧ-поля (ППМ – 400 мВт/см2 експозиція 1 година) підвищується зі збільшенням відновного періоду (5, 10, 15, 20, 30 день післе опромінення). Число змінених клітин більше в підкірці, ніж в корі головного мозку, і більше в бічних, ніж в задніх і передніх, рогах спинного мозку. До 30-го дня число змінених нейронів збільшувалось майже в 2,5-3 рази порівняно з їх числом беспосередньо післе опромінення.

Виявлено нейрони з явно вираженими дистрофічними ознаками: некроз з тотальним хроматолізом і каріолізом, некробіоз з пікнозом ядра; клітини з розчиненням базофільної речовини, клітини з наявністю в цитоплазмі порожнин, залишки клітини у вигляді базофільних зерен і нейронофагії.

В мозку тварин при дії НВЧ-поля чітко виражені зміни міжнейрональних контактів (синаптичних утворень на тілах дистрофічно змінених нейронів спинного мозку). Вони мали вигляд набряклих синаптичних бляшок з фрагментованими претерміналями (на 5-ту добу післе опромінення), які повністю дегенерували на 20-30 добу. Виявлені дегенеративні зміни нервових волокон, що утворюють провідні шляхи спинного мозку, нервових волокон сідничного нерва і їх терміналей в м’язовому шарі стегна, в шкірі і підшкірно-жировому шарі грудної клітки; фрагментація і розпад терміналей і претерміналей нервових волокон в міокарді через 10 діб, зміни клітин нервових вузлів серця через 5 діб, глибчатий розпад пучка м’якітних нервових волокон в підшкірно-жировому шарі спини через 15 діб післе опромінення.

Встановлено, що секреторні нейрони середнього і заднього гіпоталамуса, нейрони гіпофіза, нейрони симпатичної нервової системи, як і нейрони вегетативних центрів стовбурної частини головного і бічних рогів спинного мозку, а також клітини крові і кісткового мозку, раніше інших підпадали впливу НВЧ-випромінювань, що корелювало зі змінами вмісту катехоламінів у тканині мозку і виявленим поліморфізмом лейкоцитів.

Виявлені зміни структури нейронів вегетативних ядер стовбурної частини головного мозку, які регулюють серцеву діяльність, як і зміни структури нейронів бокових рогів спинного мозку, що інервують статеві органи, можно розглядати як морфологічний доказ порушення ритму роботи серця і статевих органів у осіб, які зазнали дії НВЧ-поля.

Таким чином, на підставі результатів дослідження структури центральної і периферичної нервової системи при одноразовій дії НВЧ-поля інтенсивністю 400 і 100 мВт/см2 незалежно від експозиції 1-ої або 4-х годин з’ясовано, що ці дози викликають різноманітні патоморфологічні зміни, які наростають в відновному періоді і разом зі змінами функції ВНД свідчать про патологію, яку можно визначити як „експериментальна радіохвильова (мікрохвильова) патологія”, або хвороба. Ця патологія може з’являлись у людей, які мешкають в зонах із підвищеним рівнем інтенсивністі НВЧ-поля, або зазнають його дії за екстримальних умов. В перебігу хвороби ми виділили три періоди і з’ясували їх генез.

Перший період (1-5 день після опромінення) – руховий рефлекторний акт на дію звукових умовних подразників порушується за рахунок зниження числа аферентних імпульсів у сідничному нерві і збільшення середнього латентного періоду між першою серією імпульсів і початком відповіді; електрична активність хвостатого ядра підвишується, а внутрішнього колінчатого тіла і латеральної групи ядер таламуса знижується (в декілька разів) та відновлюється майже до вихідного рівня у покої тварин. При цьому зовнішній вигляд і поведінка тварин не змінювались, однак морфологічні зміни в ЦНС, в кістковому мозку, крові і сечі були вже виражені.

Другий період (6-9 день після опромінення) – руховий рефлекторний акт на дію звукових умовних подразників здійснюється на фоні різкого (порівняно з 5-им днем) зниження числа імпульсів в сідничному нерві (більше ніж в 2 рази) і укорочення середнього латентного періоду; електрична активність підкіркових утворень мозку (крім голівки хвостатого ядра) різко або поступово знижується і в спектрах коливань їх електричної активності збільшується кореляція, яка була відсутня до опромінення і була слабо виражена в першому періоді; збільшується питома вага ділянок підвищенної БЕА латеральної групи ядер таламуса; морфологічні зміни в центральній і периферійній нервовій системі, крові і сечі наростають, змінюється поведінка тварин.

Третій період (10-30 доба після опромінення) – руховий рефлекс на дію звукових умовних подразників здійснюється з труднощами при слабо вираженій активності імпульсів в нерві і 100% кореляції всіх коливань електричної активності підкіркових утворень мозку на фоні прогресуючого розвитку дистрофічних змін (збільшенні числа уражених і загиблих нейронів, зниженні кількості нуклеїнових кислот, вмісту ядерного хроматину) в нейронах головного і спинного мозку, периферічних нервових стовбурів, нервових волокнах і їх терміналей. Тварини відмовлялися від їжі, втрачали лоск, засипали в лямках станку (у них розвивався параліч задніх кінцівок); тварини пересувалися з труднощами. Всі ці зміни в організмі характеризують механізми і ознаки клінічного перебігу експериментальної “радіохвильової патології” або “мікрохвильової хвороби”.

Процеси, що відбуваються в корі, в підкіркових ділянках мозку, периферічному нерві в першому періоді можна розглядати, як попередню патологію в центральній і периферічній нервовій системі; у другому періоді - як виявлення захисно-компенсаторних реакцій різних утворень мозку і цілісного організму при взаємодії з НВЧ-полем; в третьому періоді, як ппереваження патогенної дії мікрохвиль над захисними можливостями організму.

Таким чином, на основі результатів клініко-фізіологічних і морфологічних досліджень, отриманих в хронічному експерименті на тваринах при дії НВЧ-поля великих інтенсивностей, з’ясовано динаміку змін структури і функції різних утворень центральної і периферічної нервової системи. Ці зміни характеризують порушення механізмів регуляції фізіологічних процесів, виникнення, формування і розвиток механізмів, що забеспечують патогенез і перебіг радіохвильвої (мікрохвильової) патології.

В наступних серіях дослідження була з’ясована дія НВЧ випромінювань низьких інтенсивностей (1000, 500, 100, 50, 25, 10, 5 мкВт/см2).

Реакції на рівні клітин і тканин мозку при одноразовому опроміненні тварин інтенсивністю НВЧ-поля 1000 і 500 мкВт/см2 з експозициєю 3 і 7 годин свідчать про однотипні зміни, незалежно від інтенсивності та експозиції. Виявлено порушення мікроциркуляції мозку (розширення капіллярів, стази, незначні крововиливи в тканини мозку). Значна частина нейронів (близько 50%) фарбувались у більш темний колір (гиперхромні нейрони), вони мали нерівні контури, міняли свою форму. В більш світлих нейронах (гіпохромні нейрони) виявлено нерівномірний вміст нуклеїнових кислот, порушення відносин між каріоплазмою і цитоплазмою (впячування каріоплазми у цитоплазму). Частина нейронів з більш крупним ядром світлої каріоплазми мала по 2 ядерця (більш чітко вони проявлялись у тварин, опромінених НВЧ-полем інтенсивністю 1000мкВт/см2, експозиція 7 годин). Реакції на глікоген слабо виражені. Виявлено порушення відносин між зміненими нейронами та клітинами глії (набухання і розрихлення міжклітинної речовини (сполуки), понижена активність глії.

На підставі аналізу результатів цих дослідів визначено два інтегральних показники: 1) інтегральний показник зміни судин і міжклітинної речовини, і 2) інтегральний показник зміни нейронів і клітин глії. Вираженність цих показників відзначено на мал.3, а їх залежність від дози НВЧ-опромінення - на мал.4. Показники реакцій біосистем мозку лягли в основу положення: “доза-ефект”, НВЧ-опромінення.

Морфофункціональні дослідження біосистем головного і спинного мозку при дії значно меньших доз НВЧ-поля (1000, 500, 100, 50, 25, 10 мкВт/см2, експозиція 40 хвилин, 3 рази на день через 3-4 години на протязі 1-2-4 місяців), показали, що дії цих доз викликають аналогічний характер змін тканин мозку: порушення архітектоніки, зміни форми і розмірів нервових клітин, зміни відносин між цитоплазмою і каріоплазмою нейронів, поява вакуолей („пустот”) в цитоплазмі і ядрі, а також зміни вмісту біологічно активних речовин, таких як глікоген, нуклеінові кислоти, ферменти, катехоламіни. Зміни виявляються на тлі порушення мікроциркуляції мозку. Вони більш виражені у тварин, яких піддавали дії більш високої інтенсивності та на протязі більш тривалого часу (1, 2, 4 місяці), що свідчить про залежність змін від дози і кратності опромінення. Зміни підтверджують закономірність положення „доза-ефект” і є основою закономірності положення „доза-час-ефект” на рівні тканин і клітин мозку.

У тварин цих серій дослідів проведено дослідження біосистем на субклітинному рівні за допомогою електронної мікроскопії та методів біо-і гістохімії (ультрацитохімічні реакції органоїдів). Виявлено значні зміни структури органоїдів і їх функції, які заключались у пригніченні репаративних процесів, деструкції та частковому лізісу елементів системи ендоплазматичної сітки, рибосом, полісом, апарату Гольджі, а також структури мітохондрій, зміни активності ферментів тканинного дихання, окислювальної та фосфорилюючої функцій мітохондрій, ферментів і медіаторів, які приймають участь у передачі нервових імпульсів (ацетілхолінестераза, катехоламіни). Усі ці зміни мали залежність від дози НВЧ-поля і кратності опромінення тварин.

Вони раніше наступають у нейронах, які виконують секреторну, нейроендокринну та вегетативну функції.

Соматичні нейрони, як і клітини глії, більш стійкі до дії НВЧ-випромінюваня. Характер виявлених змін органоїдів в тілі нейронів відповідав змінам органоїдів, виявлених в їх аксонах, які утворюють провідні шляхи нервової системи.

Виявлені зміни свідчать про те, що у нейронах під впливом НВЧ-поля порушуються процеси фізіологічної внутрішньої репарації. Наступає дизрегуляція клітин і їх патологія.

При вивченні реакцій на молекулярному рівні мозку тварин цих серій дослідів виявлено ряд закономірностей у зміні активності системи ферментів аеробного та анаеробного окислювання і пентозного шунту, які характеризують ступінь їх участі в метаболізмі і утворення кількості енергії в клітинах в процесі опромінення на протязі 4-х місяців. Виявлена динаміка (фазність) активності кожного із ферментів залежить від дози НВЧ-поля і періоду опромінення (мал.5, 6, 7, 8).

Деструктивні та репаративні процеси в клітинах мозку опромінених тварин відображають стан метаболічних процесів на час їх дослідження. Виявлено, що ці процеси у деяких нервових клітинах відбуваються майже одночасно. Процеси деструкції переважали в нейронах мозку тварин опромінених дозами при інтенсивності 1000, 500 і навіть 50 мкВт/см2 (експозиція 3, 6 або 7 годин) при одноразовій дії. Вони спостерігались також в мозку тварин, яких опромінювали значно меньшими дозами (25 і 10 мкВт/см2, експозиція 40 хвилин, 3 рази на день з інтервалами 3-4 години) на протязі 2 місяців. В нейронах мозку цих груп тварин процеси репарації слабо виражені. Вони частіше і більш чітко проявлялись в нейронах при інтенсивності в 10 мкВт/см2. Співвідношення процесів деструкції та репарації в клітинах мозку опромінених тварин визначало ступінь розвитку дистрофії нейронів.

Закономірність відносин процесів деструкції та репарації в нейронах мозку тварин, опромінених в різних умовах (параметри дози та кратність її нанесення), можуть служити критерієм оцінки патогенної дії НВЧ-випромінювання. Ці критерії лягли в основу одного із важливих положень, що визначають стан здоров’я тварини, порогових і надпорогових доз НВЧ-поля, їх можна використати для розробки методів внутрішнього і зовнішнього захисту від пошкоджуючої дії цього фактора довкілля, подальшого дослідження процесів компенсації, декомпенсації і передпатології.

Таким чином, поняття “доза”, “доза-ефект”, “доза – час – ефект” мають важливе значення не тільки для визначення ступеня небезпеки НВЧ-випромінювання, як одного з факторів довкілля, але і для вивчення можливостей організму компенсувати пошкоджуючу дію, оцінювати здоров’я особі.

В окремих серіях дослідів проведені спеціальні дослідження по з’ясуванню процесів адаптації. Вивчення метаболізму нейронів мозку тварин, опромінених НВЧ-полем, до дії екстремальних факторів, показало, що малі дози (ППМ – 15, 30, 50 мкВт/см2, експозиція 6 годин на протязі 10 днів), або слабкі дози (ППМ – 5, 10, 50 мкВт/см2, експозиція 3 години на протязі 10 днів) частково зменьшують дію гіпоксичної гіпоксії (барокамера, висота 8000м. 20 хвилин), або дію НВЧ-поля в дозі (500 мкВт/см2, експозіція 3 або 6 годин) навіть через місяць відновного періоду. Результати цих дослідів приведені на мал.9, 10, 11, 12. Залежність вмісту глікогенобазофільної речовини, нуклеїнових кислот в нейронах мозку від дози НВЧ-поля в різні періоди дослідження наведені на мал.13, 14. Через 30 днів відновного періоду окислювальна та фосфорилююча функції мітохондрій тканин мозку тварин, опромінених дозами (ППМ-15, 30, 50 мкВт/см2, експозиція 6 годин на протязі 10 днів) і