Рефераты по медицине
Комплексное изучение влияния магнитного поля на кровь и оценка свойств защитного материала
Скачать реферат [240 Кб] Информация о работе
Содержание
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Источники электромагнитных излучений
1.2 Электромагнитное излучение, как фактор риска для здоровья человека
1.3 Влияние магнитного поля на биологические объекты
1.4 Зарубежный и российский опыт нормирования электромагнитных полей (ЭМП)
1.5 Защита от электромагнитных излучений
2. Материалы и методы исследования
2.1 Выбор объекта исследования
2.2 Экспериментальная модель
2.3 Характеристика защитного материала
2.4 Методы исследования
2.4.1 Методы определения макро и микрореологических параметров крови
2.4.1.1 Определение объемного соотношения плазмы и форменных элементов с помощью центрифугирования
2.4.1.2 Определение концентрации гемоглобина в крови с помощью спектрофотометра
2.4.1.3 Определение индекса агрегации эритроцитов при исследовании в счетной камере Горяева
2.4.1.4 Определение индекса деформируемости эритроцитов с помощью фильтров фирмы ВЛАДИПОР (Владимир) с диаметром пор 2- 4,5 мкм
2.4.2 Методика проведения электрофореза в полиакриламидном геле для определения распределения белковых фракций в сыворотке крови
2.4.2.1 Приготовление колонок полиакриламидного геля
2.4.2.2 Подготовка материала для электрофоретического разделения
2.4.2.3 Монтаж прибора для электрофореза в полиакриламидном геле
2.4.2.4 Проведение электрофореза
2.4.2.5 Обнаружение белковых фракций
3. Обсуждение результатов
3.1 Изменения показателя гематокрита под влиянием
магнитного поля
3.2 Изменения индекса агрегации эритроцитов под влиянием магнитного поля
3.3 Изменения показателя общего белка при воздействии магнитного поля
3.4 Изменения показателя гемоглобина под влиянием магнитного поля
3.5 Изменения белковых фракций в сыворотке крови человека под влиянием магнитного поля и в присутствии защитного материала
3.6 Изменения белковых фракций яичного альбумина под влиянием магнитного поля и в присутствии защитного материала
3.7 Изменения белковых фракций в приготовленной сыворотке крови человека под влиянием магнитного поля и в присутствии защитного материала
Выводы
Перечень сокращений и обозначений
Список используемой литературы
Приложения
Введение
Актуальной проблемой физиологии, медицины, а так же молекулярной биологии является изучение реакции организма на воздействие экстремальных факторов. Одним из видов таких факторов является электромагнитное загрязнение окружающей среды.
Окружающая среда пронизана излучением, которое генерируется различными источниками и имеет совершенно разную физическую природу. К ним относится геомагнитное поле земли и поле, создаваемое человеческой деятельностью. На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия.
Установлено, что в процессе эволюции живые организмы приспособились к определённому уровню электромагнитного поля, однако, его резкое и значительное повышение (в историческом аспекте) вызывает напряжение адаптационно-компенсаторных возможностей организма, а долговременное действие этого фактора может привести к их истощению, что повлечёт необратимые последствия на системном уровне [1]. Интенсивные электромагнитные поля вызывают у людей нарушение функционального состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и периферической, крови. Предполагается, что нарушение регуляции физиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различные отделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервной системы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга [2].
Необходимость изучения в современной экологии исследуемого вопроса о влиянии электромагнитных полей на организм обусловлена тем, что в течение нескольких последних десятилетий уровень электромагнитного поля (ЭМП) в окружающей среде катастрофически вырос и даже Всемирной Организацией Здравоохранения введен новый термин: “электромагнитное загрязнение среды”. К тому же, роль и влияние электромагнитных полей изучены несопоставимо мало по сравнению с той ролью, которую они играют в нашей жизни [3].
Определений электромагнитного загрязнения много, вот одни из них:
1) электромагнитное загрязнение – это разновидность антропогенного или природного физического загрязнения, возникающего при модификации электромагнитных свойств среды (под действием линий электропередач (ЛЭП) высокого напряжения, работы некоторых промышленных установок, природных явлений – магнитных бурь и др.) [4].
2) электромагнитное загрязнение – форма физического загрязнения. Возникает в результате изменения электромагнитных свойств среды (от ЛЭП, радио, телевидения, работы некоторых промышленных установок и т. п.), приводит к нарушениям работы электромагнитных систем и изменениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах. Существует электромагнитные аномалии и т.п [5].
3)электромагнитное загрязнение – это разновидность физического загрязнения, антропогенного происхождения, возникающего в результате изменения электромагнитных свойств среды [6].
Как видим, различий в определении этого вида физического загрязнения фактически нет, хотя имеются отдельные аспекты.
Защита организма человека от действия электромагнитных излучений предполагает снижение их интенсивности до уровней, не превышающих предельно допустимые. Защита обеспечивается выбором конкретных методов и средств, с учетом их экономических показателей, простотой и надежностью эксплуатации.
Экранирование — наиболее эффективный способ защиты. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления.
Эритроциты крови традиционно используют в качестве объекта изучения при различных экстремальных воздействиях и дают объективную оценку степени стрессорных повреждений клеточных мембран.
Исходя из актуальности проблемы, целью исследования явилось комплексное изучение влияния магнитного поля на кровь и оценка свойств защитного материала.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи исследования:
1) анализ литературных источников по влиянии электромагнитного излучения на живые системы и о свойствах и применению магнитозащитных материалов;
2) исследование и анализ гемореологических изменений (гематокрита, индекс агрегации эритроцитов, общий белка плазмы крови, гемоглобина), изменений в составе белковых фракций сыворотки крови в присутствии магнитного поля и при воздействии магнитного поля через защитный материал;
3) комплексное исследование влияния магнитного поля и оценка свойств магнитнозащитного материала, как на кровь крыс, так и человека, выявление общих закономерностей;
4) оценка свойств примененного в работе магнитнозащитного материала.
1. Обзор литературы
1.1 Источники электромагнитных излучений
Электромагнитное поле – это фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга. Посредством электромагнитного поля осуществляется взаимодействие между заряженными частицами характеризуется напряжённостями (или индукциями ) электрического и магнитного полей [7].
Установлено, что в состав биосферы входят электромагнитные поля естественного и искусственного происхождения. В спектре естественных электромагнитных полей условно выделяют несколько компонентов земного, околоземного и космического происхождения – это постоянное геомагнитное поле Земли, электрическое поле Земли, переменные электромагнитные поля в диапазоне частот от 10-3 до 103Гц - электромагнитное излучение - порождаемое живыми организмами. Источником переменных электромагнитных полей являются атмосферные явления и радиоизлучения Земли, Солнца и галактик. Естественное электрическое поле Земли создается избыточным отрицательным зарядом на поверхности; его напряженность обычно от 100 до 500 В/м. Грозовые облака могут увеличивать напряженность поля до десятков, а то и сотен кВ/м [8].
Поля искусственного происхождения излучаются техническими средствами, созданными человеком. К диапазону излучаемых электромагнитных полей относятся промышленные частоты и весь радиочастотный диапазон. Интенсивность излучения зависит от мощности технических средств, параметров излучателей, удалённости точки наблюдения и т.д. Характерная особенность этого вида излучения – высокая когерентность, т.е. частотная и фазовая стабильность, а также пространственная концентрация электромагнитной энергии [9]. Выделяют радиофон, как суммарный эффект всех излучающих радиосредств земного шара. В настоящее время электромагнитные поля искусственного происхождения стали намного превышать естественный фон.
За последние годы в городах количество разнообразных источников электромагнитных излучений во всем частотном диапазоне резко увеличилось и продолжает стремительно увеличиваться. Это системы сотовой связи, радары ГАИ, новые телеканалы и множество радиовещательных станций. Особую проблему представляет электротехническое оборудование зданий (трансформаторы, кабельные линии и т. д.), которое круглосуточно, непрерывно облучает жилые помещения, в которых и без того находятся холодильники, утюги, пылесосы, электропечи, телевизоры, компьютеры.
1.2 Влияние магнитного поля на биологические объекты
В воздействии МП на живые объекты условно выделяют физическую, физико-химическую и биологическую стадии. При этом механизм действия МП с позиции теории функциональных систем рассматривается с учетом многоуровневой иерархической организации живого организма: ядерно-молекулярной, цитохимической, тканевой, органной, системной, организменной и межличностной [10].
Физической основой первичного действия МП на живой организм является трансформация электромагнитной энергии поля в механическую энергию заряженных частиц. Влияя на движущиеся в теле электрически заряженные частицы, МП воздействует на физико-химические и биохимические процессы. Тепло, образующееся под влиянием низкочастотного МП внутри тканей, изменяет течение окислительно-восстановительных и ферментативных процессов [11].
Попытки исследователей объяснить магнитобиологические эффекты привели к появлению гипотез, основанных на ориентационных, магнитогидродинамических, концентрационных, жидкокристаллических, ферромагнитных эффектах [12]. Обилие гипотез о механизмах взаимодействия МП с биологическими объектами, скорее, свидетельствует о том, что эта проблема полностью не решена [8]. Результаты влияния МП рассматриваются как сложные физико-химические процессы:
— изменение К-Na градиента в клетке за счет колебания молекулы воды, белковых молекул и ионов поверхностного слоя мембраны;
— изменение ориентации макромолекул (РНК и ДНК) и влияние на биопроцессы;
— поляризация боковой цепи белковых молекул вследствие разрыва водородных связей;
— влияние на проницаемость клеточных мембран;
— изменение реакции окисления липидов и реакции с переносом электронов в цитохромной системе;
— поглощение энергии биосубстратами за счет полупроводниковых эффектов в ДНК и белках;
— тепловое действие из-за трения колеблющихся ионов;
— индуцирование в тканях ионных токов и резонансное поглощение энергии молекулами тканей [14].
Влияя на различные уровни функциональных систем организма (тканевый, органный, системный), МП повышает активность ряда ферментов, изменяет скорость кровотока и коллоидно-осмотическое давление в капиллярах, при этом происходит изменение электропроводности в тканях и снижение потребности их в кислороде. Нарушенный баланс обмена веществ, вызывающий боль, отек и приводящий к изменениям кислотности среды и недостатку кислорода в тканях, восстанавливается под воздействием магнитного поля [14].
В организме человека не обнаружено специальных рецепторных зон, воспринимающих электромагнитные колебания. Установлено, что влияние МП происходит через высшие центры и звенья нервной и гуморальной регуляции [15].
Воздействие МП на живой организм определяется биотропными параметрами поля (интенсивностью, градиентом, вектором, экспозицией, частотой, формой импульса, локализацией, характером контакта, площадью воздействия). Различия в биотропных параметрах МП и состоянии организма объясняют противоречивые результаты их использования на практике [16,17].
Наиболее чувствительна к воздействию МП нервная система. Несмотря на значительный накопленный экспериментальной медициной и биологией материал о влиянии МП на скорость проведения нервного импульса, единства мнений по данному вопросу нет. Влиянием МП преимущественно на пресинаптическую мембрану нервного волокна и отличием в строении нейромедиатора объясняются различия результатов исследований [18]. По сообщениям авторов, увеличение магнитной индукции и экспозиции ведет к увеличению скорости нервно-мышечного проведения с наблюдаемым полифазным характером регистрируемого ответа.
Имеются сведения о тесной взаимосвязи реакций нервной и гуморальной систем на воздействие МП. Чувствительны к действию МП все эндокринные железы: поджелудочная, щитовидная и половые, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система [19]. Под влиянием МП в структурах гипоталамуса и других высших центрах вегетативной регуляции, обеспечивающих гомеостатическое регулирование функциональных систем организма, отмечается синхронизация работы секреторных клеток, усиление синтеза и выведения нейросекрета из ядер [20].
Под влиянием МП в крови повышается уровень гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина), что позволяет применять магнитные поля в комплексной терапии при ее гипофункции [19].
Изменение уровня гормонов, их соотношение, ответная реакция организма на воздействие МП рассматриваются авторами неоднозначно: от проявления компенсаторно-адаптационной реакции организма до стрессовой [21]. В подтверждение компенсаторно-адаптационного характера ответа указывается на отсутствие при этом в крови гиперпродукции плазменных кортикостероидов, характерных для состояния стресса [22].
Доказано влияние МП на обмен веществ и его регуляцию, однако имеющиеся сведения часто трудно сопоставимы. Эффекты влияния МП на биологические системы, вероятно, зависят от уровня их организации [10], чем и объясняется отсутствие эффекта на модельных физико-химических системах и изолированных мембранах [15]. Вместе с тем сложные биологические системы отвечают на магнитное воздействие изменением ряда структурных показателей. Так, незначительный по энергии информационный сигнал МП благодаря регуляторной системе преобразуется в организме в цепную метаболическую реакцию.
Морфологами, физиологами и клиницистами пристально изучаются вопросы гемодинамических изменений под действием МП на уровне микроциркуляторного русла. Окислительно-восстановительные процессы, протекающие в микроциркуляторном русле, определяют активность транскапиллярного обмена и биологическую активность тканей в целом. Установлено, что под влиянием МП наибольшие изменения возникают в капиллярах и посткапиллярных венулах, происходит увеличение их количества и диаметра, усиливается скорость кровотока в них и сосудистая проницаемость, улучшается сократительная способность сосудистой стенки [22], наблюдается увеличение просвета функционирующих сосудов, а также резервных капилляров, анастомозов и шунтов, отмечено снижение общего периферического сопротивления, улучшение кровоснабжения органов, усиление процессов резорбции. Улучшение перфузии и трофики тканей в результате действия МП проявляется выраженными противоотечным и противовоспалительным эффектами [22].
В экспериментальных работах по изучению влияния МП на некоторые показатели гомеостаза (форменный состав крови) указывается на снижение концентрации гемоглобина и гематокрита под влиянием ПМП соответственно на 10,4% и 33,16% [23]. Прослеживается зависимость количественных и качественных изменений форменных элементов крови от напряженности МП, экспозиции, кратности воздействия и физиологического состояния организма. Отмечается достоверное увеличение количества эритроцитов и тромбоцитов к 1—3-м суткам, уменьшение к 5-м суткам и восстановление количественного состава форменных элементов к 10—15-м суткам магнитного воздействия [23].
Под влиянием МП в клетках крови происходит изменение активности АТФ-азы, концентрации ионов на внешней и внутренней поверхностях мембраны, уменьшение мембранного потенциала, вывод К+из митохондрий, что изменяет их свойства и условия функционирования.
Действие МП на систему крови основано на стимуляции компенсаторных возможностей организма. Под его влиянием отмечено улучшение клинического и тромбогенного потенциала крови, что сопровождается уменьшением адгезии и агрегации тромбоцитов, реакции освобождения тромбоцитарных факторов, повышением содержания гепарина, базофильных гранулоцитов крови и ее фибринолитической активности [8]. Действие МП на кровь приводит к повышению кислородной емкости, что в свою очередь нормализует метаболические процессы [13].
Реакция свертывающей системы крови на магнитное воздействие неспецифична и зависит от параметров МП. В основном отмечен достоверно гипокоагулирующий эффект магнитотерапии [22] с улучшением гемореологических свойств крови и нормализацией плазменного звена гемостаза, однако увеличение длительности воздействия и величины магнитной индукции приводит к состоянию гиперкоагуляции [10].
Среди эффектов действия МП выявлено замедление гемолиза, снижение концентрации геминовых пигментов в плазме и сыворотке, уменьшение вязкости крови, изменение резистентности эритроцитов. При этом отмечено возрастание рН крови, изменение количества сульфгидрильных групп. Под действием МП происходило изменение оптической плотности сыворотки и плазмы, перераспределение концентрации различных белковых фракций: достоверно возрастало количество a-глобулинов и снижалось количество альбуминов, 0 b- и g-глобулинов [22].
Биологический эффект магнитного поля в условиях многолетнего длительного воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания.
1.3 Электромагнитное излучение, как фактор риска для здоровья человека
Жизнь на Земле возникла, развивалась, и долгое время протекала в условиях относительно слабых электромагнитных полей создаваемых естественными источниками. Являясь постоянно действующим экологическим фактором, эти поля имеют определенное значение в жизнедеятельности всех организмов, в том числе и человека [24]. Однако, за последние 50-60 лет, возник и сформировался новый значимый фактор окружающей среды – ЭМП антропогенного происхождения или электромагнитный смог [7]. Его создают две большие группы искусственных источников:
- изделия, которые специально создавались для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, различные системы радиосвязи, мобильные телефоны, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, технологические установки в промышленности;
- устройства, предназначенные не для излучения электромагнитной энергии в пространство, а для выполнения какой-то иной задачи, но при работе, которых протекает электрический ток, создающий паразитное излучение ЭМП. В основном это системы передачи и распределения электроэнергии (ЛЭП, трансформаторные подстанции) и приборы, потребляющие ее (электроплиты, электронагреватели, холодильники, телевизоры, осветительные приборы и т.п.). Излучаемые этими устройствами электромагнитные поля вместе с естественными полями Земли и Космоса создают сложную и изменчивую электромагнитную обстановку. В результате суммарная напряженность ЭМП в различных точках земной поверхности увеличилась в миллионы раз по сравнению с естественным фоном. Особенно резко она возросла вблизи ЛЭП, радио- и телевизионных станций, средств радиолокации и радиосвязи, различных энергетических и энергоемких установок, городского электротранспорта [7].
В подавляющем большинстве случаев облучение происходит полями относительно низких уровней. Ниже перечисленные примеры относятся к этому ряду. Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволили определить наиболее чувствительные системы организма человека, – это нервная, иммунная, эндокринная и половая.
С начала 60-х годов в СССР были проведены широкие исследования по изучению здоровья людей, имеющих контакт с ЭМП на производстве. Результаты клинических исследований показали, что длительный контакт с ЭМП в СВЧ диапазоне может привести к развитию заболеваний, клиническую картину которых определяют, прежде всего, изменения функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. Было предложено выделить самостоятельное заболевание – радиоволновая болезнь. Работающие с МП и ЭМП, а также население, живущее в зоне действия ЭМП жалуются на раздражительность, нетерпеливость. Через 1-3 года у некоторых появляется чувство внутренней напряженности, суетливость. Нарушаются внимание и память [21]. Возникают жалобы на малую эффективность сна и на утомляемость. В 1984 году в Канаде было проведено значительное комплексное исследование возможного неблагоприятного действия электромагнитных полей на здоровье пользователей. Поводом для проведения работы послужили многочисленные жалобы сотрудниц бухгалтерии одного из госпиталей. Для выявления причинных факторов были измерены все виды излучений, был распространен вопросник, касающийся всех видов воздействия на здоровье. В отчете по итогам работы была установлена однозначная связь заболеваемости с одним из ведущих факторов внешнего воздействия – электромагнитным полем, генерируемым компьютером [9]. По обобщенным данным, у работающих за компьютером от 2 до 6 часов в сутки функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, болезни сердечно-сосудистой системы – в 2 раза больше, болезни верхних дыхательных путей – превышение в 1,9 раза, болезни опорно-двигательного аппарата – в 3,1 раза. С увеличением продолжительности работы на компьютере соотношения здоровых и больных среди пользователей резко возрастает [2].
Мы окружены миром техники, которая является источником опасных для здоровья электромагнитных полей. Напряженность, например, внутри вагона метро в 1000 раз превышает допустимую норму в 0,2 мкТл. Рак крови, опухоли мозга, гормональные заболевания, дегенеративные процессы центральной нервной системы, ослабление и патология иммунной системы - вот лишь неполный список последствий воздействия патогенных полей [25]. Особенной опасности подвергают себя те, кто находится в напряженных или экологически неблагоприятных условиях, постоянно пользуется услугами сотовой связи, проводит много времени вблизи компьютеров, оргтехники и других источников сильных электромагнитных полей. Рекомендуется и тем, у кого снижен иммунитет или есть изменения обменного характера, поражения локомоторной системы (остеохондрозы, артриты страдающим неврозами, неврастенией, нарушениями мозгового и периферического кровообращения, соматическими и дерматологическими заболеваниями.
По мнению ученых гигиенистов вредными считаются электромагнитные поля напряженностью свыше 0,2 мкТл (микроТеслы). Приведенная Табл. 1 показывает, какие излучения нас окружают.
Скачать полную версию реферата [240 Кб] Информация о работе