Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Взаимодействие полей и излучений с биологическими объектами. Учебное пособие
.pdf
наружены нарушения ориентации, обеспечивающей правильное возвращение голубей из полета.
Установлено, что силовые линии ГМПЗ используются различными
представителями живого мира в их жизнедеятельности:
– отыскание направлений передвижения рыбами при миграции;
– ориентация и направленное движение бактерий;
– кинетическое движение моллюсков;
– покачивающийся танец пчел;
– ориентация птиц при перелетах.
У человека также обнаружены ферритинсодержащие включения в интактной ткани надпочечников и крови [11, 16]. Неоднородность магнитной
восприимчивости вместе с биотоками (биоионотоками), протекающими
внутри организма при его жизнедеятельности, является основным источником биомагнитных полей.
Биомагнитные сигналы могут быть как квазипостоянными, создаваемыми ферритинсодержащими органеллами, токами в коже, мышцах, внутренних органах, постоянными токами глаза, так и переменными. Периодические или быстропеременные сигналы генерируются сердцем, мышцами,
глазом, мозгом. Значение магнитной индукции биомагнитных полей очень
мало и может быть измерено с помощью современных высокочувствительных сквид-магнитометров, в условиях тщательной экранировки. Рис. 4.1
иллюстрирует уровни и частотные диапазоны биомагнитных сигналов от
разных источников в организме человека. Здесь же показаны уровни магнитных шумов в окружающем пространстве, которые обычно затрудняют
проведение измерений, а также порог чувствительности к магнитному полю
существующих сквид-магнитометров. Видно, что обычно присутствующие
внешние возмущения на несколько порядков сильнее биомагнитных полей.
111
Рис. 4.1. Уровни и частотные диапазоны биомагнитных сигналов организма
человека в шкале магнитных полей среды обитания
Установлено, что внешнее магнитное поле (МП) оказывает значительное влияние на процессы жизнедеятельности биологических объектов.
Продолжительность латентного периода сенсорного восприятия МП человеком составляет 10-25 с. В связи с этим существует предположение, что
МП воспринимается разными рецепторами (тепловыми, химическими
и др.).
По степени чувствительности к МП системы, органы и ткани располагаются в следующей последовательности: нервная ткань, эндокринные
железы, органы чувств и кровь, сердечно-сосудистая, мышечная, пищеварительная, выделительная, дыхательная и костная [10].
Механизм биологического действия магнитного поля обусловлен физико-химическими явлениями на молекулярном уровне, причем наиболее
важную роль играют магнитные и электрические свойства самих молекул,
образующих те или иные биологические структуры. В механизме действия
магнитного поля на живой организм на первый план выступают физикохимические явления в биологических жидкостях, биоколлоидах, элементах
крови. Предполагают, что анизотропные макромолекулы меняют свою ори-
112
ентацию под влиянием магнитного поля и тем самым приобретают способность проходить сквозь мембраны, воздействуя таким образом на биологические процессы.
К действию магнитного поля чувствительны такие биохимические
процессы, как свободнорадикальные реакции окисления липидов; реакции с
переносом электронов в цитохромной системе; реакции, происходящие с
участием ионов металлов переходной группы.
Поглощение энергии магнитных полей биологическими средами происходит за счет следующих механизмов: взаимодействие со свободными
радикалами, постоянно образующимися в тканях; изменение поляризации
молекул, обладающих активным центром; изменение углов валентных связей в парамагнитных молекулах; возникновение орто-парапереходов в молекулах воды; изменение ориентации спинов атомов. Однако указанные
процессы могут происходить в биологических объектах в основном при относительно высоких напряженностях магнитных полей – выше 80 кА/м.
Большинство работ свидетельствует о том, что влияние магнитных
полей на организм осуществляется через нервные, гуморальные звенья, обменные процессы и изменения жидкокристаллических компонентов живых
систем. Определенное значение имеет возникновение электрического потенциала в кровеносных сосудах, сопровождающееся гематологическими
сдвигами в движущейся крови.
Экспериментальными работами показано, что магнитные поля влияют на процессы тканевого дыхания. Под их влиянием при нефосфорилирующем окислении митохондрий скорость поглощения кислорода уменьшается, а при фосфорилирующем типе дыхания увеличивается. Магнитное поле, вероятно, изменяет соотношение свободного и фосфорилирующего
окисления в дыхательной цепи; уменьшает поток электронов по свободному пути окисления без накопления энергии и значительно повышает перенос электронов по фосфорилирующему пути.
Отмечена высокая чувствительность центральной и периферической
нервной системы (ЦНС и ПНС) к действию магнитных полей. Это обуслов-
113
лено тем, что при воздействии ЭМП, помимо местного эффекта, происходят
изменения в жизнедеятельности всего организма. ПНС, благодаря своим
рецепторам, первая реагирует на воздействие факторов внешней среды и
поставляет информацию в вышестоящие регуляторные центры ЦНС, которые автоматически осуществляют регуляцию механизмов не только адаптации к воздействующему фактору, но и поддержания постоянства внутренней среды. Комплексная деятельность ПНС и ЦНС обеспечивает приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды при сохранении гомеостаза.
Высокая чувствительность нервной ткани к ЭМП объясняется тем,
что нервная система организма – это единая электрическая сеть. Нервные
импульсы имеют электрическую природу и порождают электромагнитные
колебания [10]. Магнитные поля оказывают влияние на движение заряженных частиц, т.е. МП определенной конфигурации могут добавлять энергию
заряженным частицам, увеличивать скорость их движения, тем самым оказывая влияние на функции нервной ткани.
Существует мнение, что в первую очередь МП действует на гипота-
ламическую область. Магнитные поля усиливают процессы торможения в
головном мозге, что подтверждается биохимическими показателями. Воздействие постоянным магнитным полем в эксперименте сопровождается
увеличением содержания аммиака в головном мозге, что, как известно, усиливает процессы анаболизма, торможения и вызывает снотворный эффект.
Так, у людей, подвергшихся в условиях производства хроническому, а в
экспериментах на добровольцах – кратковременному воздействию ЭМП,
наблюдалось ухудшение памяти, появлялись вялость и утомление. Указанные проявления сопровождались изменениями в функционировании анализаторов: увеличением времени простой двигательной реакции, реакции на
световые и звуковые раздражители, простой слуховой реакции [16]. Предположительно указанные эффекты объясняются тем, что ЭМП вызывают
изменения не только в нейроглиальных клетках мозга, но при более дли-
114
тельных или интенсивных воздействиях способны повлиять на структуру
нейронов и кровеносных сосудов.
Магнитное поле вызывает ускорение кровотока, уменьшает потребность клеток и тканей в кислороде, оказывает сосудорасширяющее, гипотензивное действие, влияет на функцию свертывающей системы крови.
Установлено [11], что при прохождении крови через кровеносный сосуд,
расположенный перпендикулярно к вектору индукции постоянного магнитного поля, в одной половине сосуда частицы крови приобретают отрицательный заряд, а в другой – положительный, при этом на противоположных
сторонах кровеносного сосуда создаются различные условия свертывания
крови. На стороне положительной индукции возникает тромбирующий эффект, который может быть использован для тромбирования сосудистых
аневризм головного мозга. Предложено также использовать в клинической
практике противоположный эффект постоянного магнитного поля; так, для
предотвращения тромбообразования (при нарушениях мозгового кровообращения) созданы специальные эластичные имплантируемые магнитные
муфты.
Исследования в модельных экспериментах на изолированном сердце
(крысы и лягушки) показали, что постоянное магнитное поле сильнее, чем
низкочастотное переменное магнитное поле, подавляет -адренергические
реакции. Вместе с тем постоянное и низкочастотное магнитные поля тормозят депонирование катехоламинов в сердце.
Сейчас уже не вызывает сомнений наличие связи между солнечной
активностью и обострением ряда заболеваний, в первую очередь сердечнососудистых. О нарушении функционирования миокарда и сосудов в периоды геомагнитных возмущений свидетельствуют изменения электрокардиограмм, повышение артериального давления. Существует мнение, что эти
нарушения связаны с изменением физико-химических и электрических
свойств крови под влиянием МП: увеличивается ее вязкость, возрастает активность тромбоцитов вследствие повреждения структуры клеточных мембран. Дополнительное поступление фосфолипидов в кровь через повре-
115
жденные мембраны активизирует коагуляцию и приводит к тромбозам. Не
исключено, что разная реакция людей на изменение геомагнитной ситуации
(метеочувствительность) связана с разным содержанием ферритина в их организме.
Согласно одному из существующих предположений, высокая чувствительность организмов к естественным ЭМП обусловлена не энергетическим взаимодействием с веществом живых тканей, а информационным,
так как эти поля оказывают влияние при напряженностях, значительно ниже тех, которые могут вызвать тепловые эффекты.
Согласно информационной теории, магнитобиологические эффекты
объясняются вносимой в биологическую систему информацией, вызывающей перераспределение энергии в самой системе. При этом определенное
значение может иметь магнитный резонанс, возникающий между магнитным полем и молекулами (атомами) организма.
В [16] предлагается исходить из того, что организм представляет собой многоуровневую иерархическую систему, на каждом из уровней которой имеются свои особенности взаимодействия организма с МП. В связи с
этим выделяют следующие уровни, на которых это взаимодействие прослеживается достаточно явно: ядерно-молекулярный; цитохимический; тканевый; органный уровень (воздействие на отдельные органы); системный;
межсистемный уровень, описывающий взаимодействие между отдельными
системами организма; общесистемный уровень, формирующийся при интегрировании взаимодействий между всеми системами; межличностный.
В настоящее время остро стоит проблема разработки гипотезы, способной обосновать терапевтические эффекты магнитного поля, и предлагается концепция общего действия МП на живой организм (рис. 4.2).
116
Центральные регулирующие системы
(кора, подкорковые центры, эндокринная система)
Каналы передачи информации
(нервные, гуморальные)
Клетки периферических органов и тканей, экстра- и
интерорецепторы
Рис. 4.2. Общая схема действия МП на живой организм [16]
Информация об изменениях соответствующих параметров с периферических отделов передается по центростремительному каналу в центральные регулирующие системы, обрабатывается там и в виде «командной» информации передается по центробежным каналам, возвращаясь на периферию. Такие потоки информации постоянно перемещаются в ту и другую
сторону. При отклонении любого периферического параметра, например
при изменении артериального давления в системе кровообращения, центром вырабатывается соответствующая «команда», которая должна изменить соответствующие функции для стабилизации физиологических процессов. Возможный вариант воздействия динамического МП на регуляторные механизмы системы кровообращения приведен на рис. 4.3. Данная
функциональная система имеет широкие, но не безграничные корригирующие способности. Патология начинается там, где исчерпываются регуляторные возможности.
117
Динамическое
магнитное поле
4
3
5
6
1
2
7
8
Рис. 4.3. Вариант воздействия динамического магнитного поля на регуляторные
механизмы системы кровообращения [16]: I – периферический отдел; II – канал
передачи информации с синаптическими контактами; III – центр обработки информации 1-го уровня (спинной мозг); IV – центр обработки информации 2-го
уровня (головной мозг – талямическая область); 1 – периферический сосуд;
2 – барорецепторы; 3 – возбуждающее волокно; 4 – пресинаптическое торможение; 5 – постсинаптическое торможение; 6 – постсинаптический нейрон; 7 – переключающий нейрон спинного мозга; 8 – клетки вазомоторного центра
Для иллюстрации предлагаемой модели воздействия магнитного поля
на организм пациента в [16] рассмотрен вариант регуляции давления в периферических магистральных артериальных сосудах. Одним из важных
компонентов регуляции периферической гемодинамики является информация об уровне давления в сосудах. Эта информация формируется непосредственно в сосудистой стенке в барорецепторах и в виде кодированных сигналов передается по соответствующим каналам в вазомоторные центры, где
после обработки формируются ответные командные сигналы, регулирующие диаметр просвета сосудов. При окклюзионном поражении периферических сосудов происходит формирование так называемого патоинформаци-
онного процесса. Во-первых, в склеротически измененных стенках сосудов
создается и передается заведомо искаженная информация о существенном
падении давления в сосудах ниже уровня окклюзии и, соответственно, выраженном его повышении выше данного уровня. Во-вторых, превалирующие гипотензивные сигналы практически блокируют каналы передачи,
имеющие ограниченную пропускную способность. В-третьих, данная ин-
118
формация искажается в процессе передачи по нервным структурам и в ходе
обработки в вазомоторных центрах, также функционирующих в условиях
ишемии. И, наконец, в очередной раз искаженные исполнительные сигналы
вызывают неадекватную с точки зрения адаптации реакцию периферических сосудов, т.е. дополнительный ангиоспазм.
Предполагается, что под влиянием импульсного бегущего магнитного
поля (ИБМП) происходит переход патоинформации в нормоинформацию.
При этом включаются адаптационные механизмы, которые приводят к относительной стабилизации периферической гемодинамики, в частности к
уменьшению периферического спазма сосудов.
В настоящее время невозможно указать конкретную зону действия
ИБМП, скорее всего, воздействие осуществляется одновременно на всех
уровнях обработки информации. По данным [16], стабильный положительный эффект наблюдается при курсовом применении ИБМП, синхронизированного с частотой сердечных сокращений, равнонаправленного по вектору
движения и вектору индукции с магистральным кровотоком, перемещаемого со скоростью, кратной скорости кровотока, с распределением уровней
магнитной индукции по заданному алгоритму в соответствии с особенностями конкретного заболевания с нарушением артериального кровотока.
Авторы [16] отмечают, что действие МП на живой организм неоднозначно, поскольку могут иметь место как отрицательные последствия, так и
положительные результаты. На настоящем этапе полностью раскрыть механизм взаимодействия живого организма с магнитным полем не представляется возможным, он требует дальнейшего изучения.
4.2. Магнитотерапия
Магнитотерапия – метод, при котором с лечебной целью применяют
постоянное и переменное магнитные поля.
Лечебные эффекты магнитного поля исследовали и применяли еще
Аристотель, Гален, Авиценна, а в 70-х годах XIX-го века – С.П.Боткин. Однако магнит в руках Боткина зачастую приводил к эффектам, противопо-
119
ложным тем, на которые рассчитывал врач. Например, вместо ослабления
боли, магнитное поле усиливало ее.
Современная медицинская литература богата сообщениями о лечебном действии магнитного поля при атеросклерозе и гипертонической болезни, бронхиальной астме и невралгиях. Магнитотерапию применяют также при лечении болезней опорно-двигательного аппарата и сосудов конечностей, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, сосудистых заболеваниях головного мозга, черепно-мозговых травмах и других
патологических состояниях. В экспериментах на животных обнаружено
торможение роста злокачественных опухолей под действием магнитного
поля.
Постоянные магнитные поля устраняют хроническую боль, особенно
воспалительного характера, но не острую (например, послеоперационную).
Применение магнитного поля оказывает положительное действие при неврите, радикулите, вегетативном полиневрите, фантомной боли. При мозговых травмах под влиянием магнитотерапии уменьшается отечность тканей
и улучшается микроциркуляция.
При лечении больных сердечно-сосудистыми заболеваниями магнитными полями улучшаются их общее состояние и гемодинамика, что объясняют активизацией компенсаторно-адаптационных реакций организма. У
больных гипертонической болезнью в результате магнитотерапии отмечаются снижение артериального давления, улучшение сократительной способности мышцы сердца и тенденция к нормализации электрокардиографических показателей. Установлены положительное влияние низкочастотного
магнитного поля на динамику патологически измененного кровообращения
у больных, улучшение адаптации сердечной деятельности к нагрузке, гипотензивный эффект.
Неоднородные результаты лечения магнитными полями отмечаются
при ишемической болезни сердца. Так, под влиянием однократных процедур определялось улучшение сократительной функции миокарда и показателей электрокардиограммы. При курсовом лечении в ряде случаев также
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]