Математическое моделирование морфофункционального состояния спинномозговых ганглиев при хроническом воздействии импульсов электромагнитных полей

На правах рукописи

БУГРИМОВ

Даниил Юрьевич

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПИННОМОЗГОВЫХ ГАНГЛИЕВ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (медицинские науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Воронеж – 2008

Работа выполнена на кафедре гистологии Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель

доктор биологических наук,

профессор Воронцова Зоя Афанасьевна

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук,

профессор Григорьев Юрий Григорьевич

доктор медицинских наук,

профессор Луцкий Михаил Александрович

Ведущая организация:

ГосНИИИ Военной медицины Министерства обороны РФ

Защита состоится « » 2008 г. в часов на заседании диссертационного совета Д.208.009.03 ГОУ ВПО «ВГМА им. Н.Н. Бурденко РосЗдрава» по адресу: 394000, г.Воронеж, ул.Студенческая 10

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко по адресу: 394000, г.Воронеж, ул.Студенческая 10

Автореферат разослан « » 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук,

профессор В.Т. Бурлачук

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования

Математическое моделирование широко распространено, и многие научные исследования носят модельный характер для создания объемного представления, выявления и устранения возможных недостатков первоначального замысла. Модель упрощает представление в понимании важных характеристик объекта и отражает основные, наиболее существенные его процессы, реализует успешный выход возникающих гипотез и предположений. Развитие медицинской науки, ее совершенствование невозможно без использования математических методов и современных технологий.

Появление новейших способов передачи информации и энергии, дистанционного контроля и наблюдения, а также развитие ряда технологических процессов сформировало новый значимый фактор загрязнения окружающей среды – электромагнитное поле антропогенного происхождения, требующий повышенного внимания (Ю.Г.Григорьев, 2003, 2006; M.H. Repacholi, 1998). Проблема электромагнитной экологии приобрела международное значение. Согласно Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в настоящее время нет полной ясности в понимании механизмов биологических эффектов, возможных отдаленных последствий и определения критериев безопасности в условиях долговременного воздействия электромагнитных полей (ЭМП) от современных источников (Ю.Г.Григорьев, 2002).

Энергетическая нагрузка от электромагнитных излучений в промышленности и быту постоянно возрастает в связи с проходящими во всех странах мира расширением сети источников электромагнитных полей, а также усилением их мощности (Ю.Г. Григорьев, 1998). Пропорционально растет число тех людей, у которых появляются проблемы со здоровьем, связанные с воздействием ЭМП (Ю.Г. Григорьев, 2006; В.В. Брунов, 2006). Наиболее мощным и непредсказуемым источником иЭМП в природе являются грозовые (коронные) разряды. По некоторым данным, импульс коронных разрядов может превышать 3 кВ/м (Н.Б.Рубцова, 1997; В.В. Брунов, 2006). Необходимо отметить сходство характеристик грозовых разрядов и излучаемых установкой-имитатором импульсов электромагнитных полей (иЭМП) используемых в военных целях. В настоящее время ВОЗ признано, что электромагнитные поля искусственного происхождения является одним из опасных для здоровья человека факторов (Ю.Г.Григорьев, 2003).

Многие экспериментальные данные (Ю.А.Холодов, 1984-1998; Л.М. Меркулова, 1992; Ю.Г. Григорьев, 2004) свидетельствуют, что воздействия ЭМП реализуются через регуляторные системы организма: нервную, иммунную, эндокринную. Однако нервная система является наиболее чувствительной (Ю.Г.Григорьев, Ю.А. Холодов, 1998).

Имеются исследования (В.Н. Никитина, 1991; В.Г. Зуев, 1984), в которых изучались проявления синдрома раннего старения организма у лиц, профессионально связанных с воздействием ЭМП. Было установлено, что при профессиональном стаже свыше 12-13 лет, биологический возраст этого контингента опережает календарный на 7-8 лет. Процесс старения в группе профессионального контакта с электромагнитным излучением (ЭМИ) также опережал таковой в 2 раза при сравнении с группой лиц, работающих в аналогичных условиях производства, но без воздействия данного фактора (В.Г. Зуев, И.Б. Ушаков, 2001).

Все неспецифические изменения, возникающие в нервной системе при действии различных факторов, развитие патологических процессов проявляются на структурно-функциональном уровне нейроглиального комплекса. Наличие оптимального уровня афферентной импульсации, которую обуславливает спинномозговой ганглий (СМГ), являясь первичным звеном в рефлекторной дуге – одно из условий нормального функционирования нервной системы, а следовательно, и целого организма.

Анализ современной литературы показывает, что сведения о влиянии иЭМП на СМГ довольно ограничены, и практически отсутствуют при их хронических воздействиях. С этих позиций весьма актуальной проблемой представляется выяснение закономерностей реакции морфологических эквивалентов функционального состояния СМГ в условиях хронического эксперимента при воздействии иЭМП с различными параметрами и создание математической модели в хронобиологическом аспекте для разработки системы мероприятий по обеспечению электромагнитной безопасности личного состава Вооруженных сил Российской Федерации.

Цель исследования

Создать математическую модель степени участия параметров иЭМП в формировании биоэффектов на основе анализа морфологических эквивалентов, определяющих функциональное состояние спинномозговых ганглиев в условиях хронического эксперимента.

Задачи исследования

1. С помощью компьютерной микроскопии провести морфологическое исследование СМГ крыс и установить зависимость его состояния от:

• воздействия иЭМП с различными параметрами: плотности наведенных токов в теле экспериментальных животных (ПНТ), периодичности импульсов;
• продолжительности воздействия;

2. Изучить зависимость состояния перинейронального индекса от продолжительности и параметров воздействия иЭМП.
3. Определить коэффициент поражаемости СМГ по степени хромности и установить этапность их развития.
4. Построить математическую модель степени участия параметров иЭМП в реализации биоэффектов СМГ.

Научная новизна исследования

1. Использованный комплекс гистологических и статистических методов, позволил провести оценку морфофункционального состояния СМГ с экстраполяцией параметров иЭМП с человека на крыс в условиях, эквивалентных профессиональному стажу специалистов.
2. Разработанная методика подсчета перинейронального индекса в условиях воздействия иЭМП позволила получить комплексный ответ нейронов и глии периферического звена нервной системы.
3. Внедренный подход, с применением новых информационных технологий, позволил разработать метод оценки хромности СМГ и определить коэффициент поражаемости, повышающий объективность ответа.
4. Подтверждена направленность биоэффектов иЭМП в эксперименте по соотношению функциональных форм хроматина.

Практическая значимость работы

Разработанная в диссертации математическая модель степени участия параметров иЭМП в формировании биоэффектов на основе экспериментальных данных доказывает чувствительность СМГ к воздействию иЭМП и позволяет выявить некоторые параметры, не изменяющие состояние органа в условиях профессиональной деятельности.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Математическая модель степени участия параметров иЭМП в биоэффектах СМГ позволила выявить зависимость морфологических проявлений от степени их выраженности.
2. Возрастное снижение активности нейронов СМГ усиливается в условиях воздействия иЭМП.
3. Нейроглиальное окружение характеризуется более высокой чувствительностью по сравнению с нейронами и ранней реакцией на воздействие иЭМП.
4. Применение коэффициента поражаемости СМГ по степени хромности позволяет подтвердить полученные результаты при использовании других методов исследования.
5. Разработанная математическая модель морфофункционального состояния СМГ в условиях хронического воздействия иЭМП с различными параметрами определила степень их участия и может быть использована для оценки биологической эффективности других видов излучений.

Внедрение результатов в практику

Результаты исследования реализованы при разработке Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов «Требования по защите персонала от воздействия импульсных электромагнитных полей» СанПиН 2.2.4.1329-03, утвержденных постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации №102 от 28.05.2003 г. (введено в действие с 25 июня 2003 г., регистрационный №4708 от 18 июня 2003 г.); «Рекомендаций по медицинскому обеспечению личного состава, эксплуатирующего испытательные установки – источники электромагнитных импульсов», утвержденных начальником Главного военно-медицинского управления Министерства обороны Российской Федерации 14.04.2003 г.; «Инструкции по мерам защиты личного состава от воздействия электромагнитных импульсов, генерируемых испытательными установками», утвержденных главным инженером в/ч 31600 3.04.2003 г.

Разработаны и внедрены 2 рационализаторских предложения: «Методика подсчета перинейронального индекса» № 724 и «Новый подход в оценке морфофункционального состояния спинномозгового ганглия по степени хромности нейронов» №803.

Апробация результатов исследования

Основные результаты исследования доложены на конференциях «Студенческая медицинская наука – 2003, 2004» (Воронеж), на пленарном заседании Российского Национального Комитета по защите от неионизирующего излучения Правительства РФ (Москва, 2004); на I и II Всероссийских Бурденковских студенческих научных конференциях (Воронеж, 2005, 2006 гг.); на научной конференции «Бабухинские чтения в Орле» (Орел, 2005г.); на XIII, XIV XV Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Гурзуф, 2005-2007 гг.); на 19-ой межрегиональной выставке здравоохранения (Воронеж, 2005г.); на III Международной конференции БИО-ЭМИ 2005 (Калуга); на I и II морфологической конференции «Должановские чтения» (Воронеж, 2005, 2006 гг.); на V-м съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2006); на V Всероссийском симпозиуме “Война и здоровье: боевой стресс” (Москва, 2006г.); на 3-й научно-практической конференции «Инновационные направления в медицине» (Воронеж, 2007г.); на Международной конференции «Актуальные вопросы в современной медицине» (Украина, Харьков, 2007г.), на межкафедральной научной конференции ВГМА им. Н.Н. Бурденко (Воронеж, 2008 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ: из них 13 в центральной печати, в том числе, 2 в рекомендованных ВАК РФ, перечень которых приведен в конце автореферата.

В работах опубликованных в соавторстве и лично диссертантом изучены, с применением статистических методов, морфофункциональное состояние нейронов [8,10,13,16,17,18] и нейроглии спинномозговых ганглиев [7,11,12,15] в хронобиологическом аспекте [3,14] и в связях с другими клеточными популяциями [1,2,3,4,9] в условиях хронического воздействия иЭМП, а также сделаны выводы о степени участия параметров иЭМП и поражаемости ганглия для создания практических рекомендаций по защите личного состава Вооруженных сил РФ от воздействия иЭМП [5,6] и предложены новые методы исследования с применением новых информационных технологий [19].

Структура диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, списка литературных источников, приложения. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 8 фотографий, 73 таблицы, 6 рисунков. Список литературы включает 242 источника, из них – 199 отечественных и 43 зарубежных. Все материалы, представленные в диссертации, обработаны и проанализированы лично автором.

Материалы и методы исследования

Объектом изучения являлась 351 половозрелая белая беспородная крыса-самец с начальным возрастом 4 месяца. Масса тела животных варьировала от 130 г. до 230 г соответственно возрасту. Экспериментальная возрастная модель соответствовала от 4 до 14 месяцев, что эквивалентно профессиональному возрасту для персонала от 22 до 45 лет. В соответствии с планом эксперимента были сформированы группы животных. Для каждого срока эксперимента был определен свой возрастной контроль. (Табл. 1) Животных подвергали воздействию редко повторяющихся широкополосных высокоамплитудных импульсов электромагнитного поля ультракороткой длительности 15 40 нсек в течение 5, 7 и 10 месяцев. Уровни воздействующих импульсов электромагнитных полей подбирались таким образом, чтобы ПНТ в теле человека при его профессиональной деятельности была эквивалентна уровням токов в теле экспериментальных животных, и составила 0,37; 0,7; 0,8; 2,7 кА/м2. Эта градация дает адекватную возможность проведения как интерполяции, так и экстраполяции для других уровней ПНТ. Источниками, генерировавшими импульсы ЭМП, являлись установки ПК-4, ОМ-20Т «Ладога-М», ПК-5.

Таблица 1

Распределение животных и их численность по группам

№ группы	Плотность наведенных токов (кА/м2)	Периодичность (и/н)	Сроки облучения (мес)
			5	7	10
			Количество животных
1	0,37	50	9	9	9
2		100	9	9	9
3		500	9	9	9
4	0,7	50	9	9	9
5		100	9	9	9
6		500	9	9	9
7	0,8	50	9	9	9
8		100	9	9	9
9		500	9	9	9
10	2,7	50	9	9	9
11		100	9	9	9
12		500	9	9	9
13	БИОКОНТРОЛЬ		9	9	9
ВСЕГО			351

В связи со статической неопределенностью периодичности работы персонала в условиях воздействия фактора при моделировании, животные находились в свободном режиме передвижения, и количество импульсов, подаваемых в неделю на каждом уровне воздействия, составляло 50, 100 и 500, независимо от их дробности. Хронический эксперимент продолжался 10 месяцев. Забор биологического материала производили через 5, 7 и 10 месяцев после воздействия. Эвтаназию животных осуществляли декапитацией с предварительной наркотизацией. Протокол экспериментов в разделах выбора, содержания животных и выведения из опыта был составлен в соответствии с принципами биоэтики и правилами лабораторной практики, которые представлены в «Международных рекомендациях по проведению медико-биологических исследований и использованию животных» (1985) и приказе МЗ РФ № 267 от 19.06.2003г «Об утверждении правил лабораторной практики».

СМГ шейного утолщения фиксировали в жидкости Карнуа с последующей заливкой в парафин после стандартной процедуры обезвоживания.

Для обзорных целей серийные фронтальные парафиновые срезы СМГ толщиной 5-6 мкм окрашивали гематоксилином-эозином, позволяющим визуально (630) оценить состояние кровенаполнения сосудов микроциркуляторного русла СМГ.

Для идентификации морфофункциональных типов нейронов (10 полей зрения при 630) по классификации В.П. Федорова (2002) срезы окрашивали толуидиновым синим по методике Ниссля. Выделяли три типа нейронов. Нормохромные нейроны (НХН), для которых характерна овальная или округлая форма, их перикарионы упакованы мелкодисперсным базофильным веществом, которое является ультрамикроскопическим эквивалентом гранулярной эндоплазматической сети. Ядро округлое, светлое, с четким и центрально расположенным ядрышком сферической формы. Этот тип клеток отражал состояние покоя. Гипохромные нейроны (ГПОХН) представляют собой клетки со светлоокрашенной, вакуолизированной нейроплазмой. Ядра светлые, обычно увеличены в объеме и могут располагаться эксцентрично, а также ядрышко. По этим признакам можно косвенно судить о повышении функциональной активности нейронов, которое может развиваться вследствие слишком быстрого удаления из клетки продуктов специфического синтеза. Гиперхромные нейроны (ГПХН) – темные, с повышенной хромностью перикариона. Ядро имеет неровные границы, ядрышко трудно различимо на фоне глыбок хроматина. Они характеризуются сниженной функциональной активностью.

Для оценки нейроглии (НГ) была разработана и использована методика дифференцированного подсчета глиоцитов вокруг перикарионов нейронов для каждого морфофункционального типа (на 100 клеток,630). На основе отношения среднего числа мантийных глиоцитов к каждому нейрону определяли перинейрональный индекс.

Дополнительная оценка направленности синтетических возможностей нервных клеток проводилась по методике А.Н. Яцковского (1987) основанной на выявлении функциональных типов хроматина (эу- и гетерохроматина).

Коэффициент поражаемости определялся по хромности нейронов при окраске по методике Ниссля. В 10 полях зрения (х630) проводили количественную оценку по программе Image J. Достаточность выборки определяли с помощью метода аккумулированных средних (Е.С. Вентцель, 1999).

Совместное использование в диссертационной работе нескольких подходов: морфологических, математических и статистических позволило адекватно оценить воздействие факторов и установить, что выбранные подходы являются наиболее перспективными и эффективными методами исследования. Описательная статистика включала расчеты математического ожидания, стандартной ошибки, эксцесса, асимметрии, минимального и максимального значения ряда данных (Д.К. Соколов, 1974; С. Гланц, 1999; В.А. Медик, М.С. Токмачев, Б.Б.Фишман, 2000; В.Н. Чернов с соавт., 2003; К.С. Жижин, 2007; Г.Г. Автандилов, 2007 и др.). Парный двухвыборочный t-тест Стьюдента использовался для проверки гипотезы о различии средних для двух выборок, когда имеется естественная парность наблюдений. Корреляционный анализ позволил выявить глубину связей между морфологическими эквивалентами функции и определить целостность ответа СМГ на воздействие. Регрессионный анализ позволил установить множественные, нелинейные связи между параметрами иЭМП и морфологическими критериями и на основании этого построить математическую модель степени участия иЭМП в формировании биоэффекта. На основе дисперсионного анализа показана вариабельность реагирования морфологических критериев СМГ для выявления их чувствительности в условиях воздействия иЭМП с различными параметрами. (В.И. Шумаков, 1973; В.Т. Куприй, 1989; В.М. Зайцев с соавт., 2003; И.Э. Есауленко с соавт., 2006 и др.). Фотосъемка гистологических препаратов проведена с использованием компьютерного комплекса анализаторов изображений на базе Leica DMR.

Результаты исследования и их обсуждение

1. Морфофункциональное состояние СМГ контрольных животных в возрастной динамике

У контрольных животных с возрастом выявлено снижение активности спинномозговых ганглиев по всем морфологическим критериям.

2. Морфофункциональное состояние СМГ в условиях 5-тимесячного воздействия иЭМП с различной ПНТ и периодичностью импульсов

При 5-тимесячном воздействии иЭМП происходило достоверное усиление активности СМГ, о чем свидетельствовало достоверное повышение количества ГПОХН на фоне достоверного снижения НХН, возрастание НГ у всех морфофункциональных типов нейронов при всех параметрах иЭМП и достоверное преобладание ядер с эухроматином в ГПОХН. При ПНТ 2,7 кА/м2 и периодичности 100 и 500 и/н было установлено расширение капиллярной сети. При остальных параметрах иЭМП отмечалось умеренное кровоснабжение органа.

3. Морфофункциональное состояние СМГ в условиях 7-мимесячного воздействия иЭМП с различной ПНТ и периодичностью импульсов

Семимесячное воздействие иЭМП приводило к перераспределению морфофункциональных типов нейронов СМГ в сторону достоверного повышения числа активно функционирующих клеток при максимальном снижении «покоящихся», что отчетливо выражало повышение функциональной активности. Отмечалось усиление кровоснабжения при всех параметрах воздействия иЭМП. Между большинством морфологических критериев установлены сильные положительные и отрицательные корреляционные связи

4. Морфофункциональное состояние СМГ в условиях 10-тимесячного воздействия иЭМП с различной ПНТ и периодичностью импульсов

Воздействие иЭМП в течение 10 месяцев с разными периодичностями и/н и ПНТ приводило к перераспределению морфофункциональных типов нейронов СМГ в сторону достоверного повышения числа ГПХН за счет достоверного снижения количества НХН и ГПОХН. Это вызывало снижение функциональных потенций СМГ. Но при периодичности 100 и/н и ПНТ 0,7 и 0,8 кА/м2 наблюдался эффект «окна» по отношению к морфофункциональным типам нейронов, который проявлялся в отсутствии сдвигов в содержании нейронов СМГ. Отмечалось снижение кровоснабжения при всех параметрах воздействия иЭМП. Между большинством морфологических критериев установлены сильные положительные и отрицательные корреляционные связи.

5. Математическая модель степени участия параметров иЭМП в формировании биоэффектов СМГ.

На основе регрессионного анализа установлено, что между параметрами иЭМП: продолжительностью воздействия, ПНТ, и/н и динамикой изменения изучаемых морфологических критериев существуют множественные, нелинейные связи. Был проведен сравнительный анализ выявленных изменений от сочетанного воздействия изучаемых параметров иЭМП и построена математическая модель для каждого морфологического показателя с целью выявления степени участия иЭМП в формировании биоэффектов.

В качестве инструментального метода использовался дисперсионный анализ, поскольку изучаемые морфологические показатели имели различную размерность. Тактика проведения анализа состояла в выявлении статистически значимых зависимостей каждого из изученных показателей и установлении наиболее чувствительных.

Динамика НХН в условиях эксперимента достоверно зависела от всех параметров воздействия. С увеличением срока воздействия наблюдалось снижение числа НХН, что, видимо, являлось следствием изменения функциональной активности СМГ в соответствии с возрастом. Величина коэффициента детерминации подтверждала довольно высокую активность НХН в математической модели и составляла 68,5%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия изучаемых параметров на изменение числа НХН, выглядит следующим образом:

НХН = 134,591 + -3,76721 время + -0,020594 количество и/н +

-1,16692 ПНТ

Динамика НГ-НХН проявлялась достоверными изменениями и находилась под влиянием продолжительности действия ПНТ иЭМП и с их увеличением, возрастала глия. Оценка сочетанного действия факторов свидетельствовала об их статистически достоверном (р=0,0000) влиянии. А также, величина коэффициента детерминации подтверждала довольно высокую активность НГ-НХН в математической модели и составляла 32,3%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия параметров на изменение НГ-НХН, выглядит следующим образом:

НГ-НХН = 4,99579 + -0,127553 время + -0,0001536 количество и/н +-0,1073 ПНТ

Динамика ГПОХН, из результатов линейного регрессионного анализа проявлялась изменением числа ГПОХН и испытывала зависимость от ПНТ и длительности воздействия иЭМП. Очевидно, что увеличение продолжительности воздействия ЭМ-фактора вызывало повышение ГПОХН СМГ в эксперименте. Таким образом, можно предположить реализацию эффекта «время-доза». Модель сочетанного воздействия параметров иЭМП на ГПОХН имеет достаточный уровень значимости. В моделировании морфофункционального состояния СМГ коэффициент детерминации составлял 80,6%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия изучаемых параметров на состояние ГПОХН, выглядит следующим образом:

ГПОХН = 27,9351 + 1,88237 время + 0,00778592 количество и/н +0,678102 ПНТ

Состояние НГ-ГПОХН имеет прямую зависимость от времени воздействия и ПНТ иЭМП. Их возрастание приводило к повышению числа НГ-ГПОХН. Построенная модель являлась статистически значимой, и коэффициент детерминации составлял 21,2%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия изучаемых параметров иЭМП на состояние НГ-ГПОХН, выглядит следующим образом:

НГ-ГПОХН = 2,36989 + 0,032816 время + 0,000567227 количество и/н + 0,145553 ПНТ

Динамика ГПХН в эксперименте имела статистически значимую зависимость от времени воздействия иЭМП и ПНТ в теле животных. Оценка сочетанного воздействия факторов свидетельствовала о том, что вероятность статистической значимости воздействия составляла 100% (р=0,0000). Коэффициент детерминации участия ГПХН в построении математической модели составлял 59%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия изучаемых параметров иЭМП на изменение числа ГПХН, выглядит следующим образом:

ГПХН =11,4856 + -0,525191 время + -0,00137036 количество и/н +-0,265837 ПНТ

Состояние НГ-ГПХН зависело от длительности воздействия иЭМП и ПНТ. Биоэффекты этих параметров обладают однонаправленностью, то есть с увеличением их величины повышалось число НГ-ГПХН. Построенная модель была статистически достоверной, и коэффициент детерминации составлял 56,4%.

Уравнение регрессии, описывающее динамику воздействия изучаемых параметров иЭМП на состояние НГ-ГПНХ, выглядит следующим образом:

НГ-ГПХН = 2,52194 + -0,103756 время + -0,000353967 количество и/н +-0,0534455 ПНТ

Очевидно, что ГПОХН и ГПХН имеют прямую зависимость от ПНТ и, в большей степени, от времени воздействия иЭМП, но НГ-ГПОХН в большей степени зависела от ПНТ. НХН и НГ-НХН, а также НГ-ГПХН имели обратную зависимость от ПНТ и, в большей степени, от времени воздействия иЭМП. Причем, на состояние НХН оказывала влияние еще и периодичность импульсов в неделю (Рис.1).

Рисунок 1. Модель степени участия параметров иЭМП в формировании биотропного эффекта (* - р<0,05; ** - р<0,01).

Рисунок 2. Показатели чувствительности морфологических критериев спинномозгового ганглия в условиях воздействия иЭМП.

Наиболее чувствительными были критерии с максимальными значениями коэффициента детерминации, а наиболее резистентные – с минимальными (Рис.2).

Судя по величине коэффициента Уотсона-Дарбина: <3 в исследовании было использовано достаточное количество параметров. Высокие значения критериев позволяют предположить большее участие данных конкретных факторов в формировании математической модели, изменение которых является неспецифической формой реагирования спинномозговых ганглиев на различные параметры иЭМП. Высокие значения коэффициентов детерминации, отражающие степень участия воздействующего фактора в изменении изучаемого показателя, являются статистически достоверными. В то же время, анализ участия ГПОХН в формировании морфофункционального состояния СМГ свидетельствует о значении данного типа клеток в его общей картине состояния.

6. Модель коэффициента поражаемости СМГ в условиях воздействия иЭМП

Исследование степени хромности у контрольных животных показало, что с возрастом этот показатель достоверно увеличивался. При 5-тимесячном воздействии иЭМП показатели хромности зависели от всех воздействующих параметров иЭМП. При всех периодичностях и/н и ПНТ степень хромности возрастала по сравнению с биоконтролем, но была достоверной - при ПНТ 0,37 кА/м2 и периодичности 50 и 100 и/н; ПНТ 0,7 кА/м2 с периодичностью 100 и/н, ПНТ 0,8 кА/м2 с периодичностью 500 и/н и ПНТ 2,7 кА/м2 с периодичностью 500 и/н. Максимальный показатель повышения хромности отмечался при ПНТ 0,37 кА/м2 и периодичности 50 и/н. При 7-мимесячном воздействии иЭМП наблюдалось достоверное повышение степени хромности СМГ при всех показателях ПНТ и всех периодичностях и/н. Достоверное повышение показателя установлено при ПНТ 2,7 кА/м2 при периодичности 100 и/н. При 10-тимесячном воздействии иЭМП установлено достоверное повышение степени хромности при ПНТ 0,37 и 0,7 кА/м2 с периодичностью 100 и/н; 0,8 кА/м2 с периодичностью 50 и 500 и/н и при ПНТ 2,7 кА/м2 с периодичностью 500 и/н. Ранее установленный «эффект окна» подтверждался показателями хромности.

С использованием дисперсионного анализа данных и определения логарифмической зависимости вычислялся коэффициент поражаемости (Кп) СМГ на основе степени хромности. При 5-тимесячном воздействии иЭМП Кп был достоверно выше контроля при ПНТ 0,37 кА/м2 и периодичности 100 и/н; при 0,7 кА/м2 и периодичности 50 и 500 и/н; при 2,7 кА/м2 и периодичности 50 и 100 и/н. Общие закономерности изменения Кп СМГ при 5-тимесячном воздействии иЭМП (рис.3).

При 7-мимесячном воздействии иЭМП коэффициент поражаемости достоверно повышался при ПНТ 0,37 кА/м2 при всех периодичностях и/н, при 0,7 кА/м2 с периодичностью 100 и/н, при 0,8 кА/м2 с периодичностью 100 и 500 и/н; при ПНТ 2,7 кА/м2 при всех периодичностях импульсов. Максимально достоверный коэффициент поражаемости СМГ установлен при ПНТ 2,7 кА/м2 при 500 и/н. Общие закономерности изменения коэффициента поражаемости СМГ при 7-мимесячном воздействии иЭМП (рис.4).

Рисунок 3. Распределение коэффициента поражаемости СМГ в условиях 5-тимесячного воздействия иЭМП.

Рисунок 4. Распределение коэффициента поражаемости СМГ в условиях 7-мимесячного воздействия иЭМП.

При 10-тимесячном воздействии иЭМП коэффициент поражаемости возрастал при периодичности 50 и 500 и/н, независимо от ПНТ. Коэффициент поражаемости подтверждал «эффект окна» (рис.5).

Рисунок 5. Распределение коэффициента поражаемости СМГ в условиях 10-тимесячного воздействия иЭМП.

Следует отметить прямую зависимость между степенью хромности коэффициентом поражаемости с СМГ.

Выводы

1. Изучение влияния длительности воздействия избранных параметров импульсов электромагнитных полей показало:

• через пять месяцев – активизацию спинномозговых ганглиев по всем морфологическим эквивалентам с большей выраженностью при возрастании периодичности импульсов.
• через семь месяцев – активизацию органа независимо от параметров воздействия импульсов электромагнитных полей.
• через десять месяцев – аддитивный характер эффекта, проявляющийся в снижении активности нейронов спинномозгового ганглия независимо от параметров воздействия импульсов электромагнитных полей.

2. Снижение перинейронального индекса в ранние сроки эксперимента свидетельствовало о большей чувствительности глиального компонента, а в последующие сроки – нейронов, позволяющее предположить ослабление барьерной функции мантийной глии.
3. Десятимесячное воздействие импульсов электромагнитных полей с периодичностью 100 импульсов в неделю и плотностью наведенных токов 0,7 и 0,8 кА/ м2, наблюдался эффект «окна» в отсутствии изменений морфофункционального состояния спинномозговых ганглиев.
4. Коэффициент поражаемости спинномозговых ганглиев находился в прямой зависимости от параметров импульсов электромагнитных полей и позволил установить этапность развития изменений органа.
5. Разработанная математическая модель степени участия факторов импульсов электромагнитных полей позволила оценить эффекты их широкого спектра и может быть применима как исходная в любых диапазонах воздействия.

Список работ по теме диссертационной работы

Статьи в журналах ВАК России

1. Десинхронизация морфофункционального состояния стабильных, растущих и обновляющихся клеточных популяций при хроническом воздействии импульсов электромагнитных полей / З.А. Воронцова, Д.Ю. Бугримов, А.В. Ельчанинов, С.С. Попов // Журнал Открытое образование. – М., 2005. – №3. – С. 256-257.
2. Десинхронизация морфофункционального состояния нейронов и глии спинномозговых ганглиев и крупноклеточных ядер гипоталамуса при хроническом воздействии импульсов электромагнитных полей / З.А. Воронцова, Д.Ю. Бугримов, С.С. Попов // Журнал Открытое образование. – М., 2006. – №3. – С. 206.

Статьи

3. Сравнительная оценка проявления чувствительности к воздействию импульсов электромагнитных полей в хронобиологическом аспекте на основе морфологических эквивалентов / З.А. Воронцова, Д.Ю. Бугримов, О.А. Вышлова, С.С. Попов // Журнал Открытое образование. – М., 2007. – №4. – С. 312.
4. Бугримов Д.Ю. Причинно-следственные связи в функционировании клеточных популяций с различной скоростью обновления в условиях воздействия переменных электромагнитных полей / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, А.В. Ельчанинов, О.А. Слюсарева, Д.С. Степанов // Журнал Открытое образование. – М., 2007. – №4. – С. 313-314.
5. Оценка клинических и функциональных эффектов воздействия импульсов электромагнитных излучений на личный состав: отчет о НИР: ГНИИИ ВМ МО РФ (А и КМ). – Тема №19801; Шифр Тесла – 98-АКМ. – М., 2004. – 48 с.
6. Исследование состояния уровня электромагнитной безопасности на рабочих местах личного состава военно-воздушных сил на современной технике: отчет о НИР: ГНИИИ ВМ МО РФ (А и КМ). – Тема №7341; Шифр Барыбино. – М., 2007. – 85 с.
7. Бугримов Д.Ю. Изменение нейроглиального соотношения в спинномозговых узлах крыс при хроническом воздействии электромагнитного поля / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, В.Г. Зуев // Электромагнитные излучения в биологии: сб.тр.3 международной конференции. – Калуга, 2005. – С. 49-54.
8. Бугримов Д.Ю. Морфофункциональное состояние нейронов спинномозговых ганглиев крыс при воздействии хронического импульсного ЭМИ/ Д.Ю.Бугримов // Ежегодник Российского Национального комитета по защите от неионизирующих излучений. – М., 2004. – С. 101-105.
9. Причинные связи в проявлении стресс-эффекта на клеточные популяции с различной скоростью обновления / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, С.С. Попов, О.А. Слюсарева, Д.С. Степанов // Всероссийский симпозиум по проблемам боевого стресса: сб.науч.тр. – М., 2006. – С. 89-90.
10. Бугримов Д.Ю. Морфофункциональное состояние спинномозговых ганглиев при хроническом воздействии импульсов электромагнитных полей / Д.Ю. Бугримов // Морфологические аспекты причинных взаимодействий в биологии и медицине: сб. науч.трудов – Воронеж, 2006. – С.52-59.
11. Бугримов Д.Ю. Возрастные изменения нейроглиального соотношения в спинномозговых узлах при воздействии импульсного электромагнитного излучения // Материалы 2 Всероссийской Бурденковской научной студенческой конференции, - Воронеж, 2006. – С.343-344.
12. Бугримов Д.Ю. Возрастные изменения нейроглиального соотношения в спинномозговых узлах при воздействии импульсного электромагнитного излучения // Материалы 1 Всероссийской Бурденковской научной студенческой конференции, - Воронеж, 2005. – С.218-223.
13. Бугримов Д.Ю. Морфофункциональные основы изменения афферентной проводимости при хроническом воздействии импульсов электромагнитного поля / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, В.Г. Зуев // 5 Съезд по радиационным исследованиям: сб.тезисов. – М., 2006. – С. 95.
14. Бугримов Д.Ю. Эффект хронического воздействия импульсов электромагнитных полей на спинномозговые ганглии // Актуальные вопросы в современной медицине : международная конференция. –Харьков, 2007. – С.115.
15. Бугримов Д.Ю. Морфофункциональное состояние нейронов и глии спинномозговых узлов при 10тимесячном воздействии импульсного электромагнитного поля / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, В.Г. Зуев // Бабухинские чтения в Орле: 4 конференция: сб.науч.тр. – Орел, 2005 – С.45.
16. Бугримов Д.Ю. Морфофункциональное состояние нейронов спинномозговых узлов при 10тимесячном воздействии электромагнитного излучения // Студенческая медицинская наука – 2003 : материалы межрегиональной студенческой научной конференции. – Воронеж, 2003. – С.211.
17. Морфофункциональное состояние нейронов спинномозговых ганглиев крыс при десятимесячном воздействии электромагнитного поля / Д.Ю. Бугримов // Спец.выпуск научно-медицинского вестника Центрального Черноземья: сб.науч.тр. – Воронеж, 2003. – С.184.
18. Бугримов Д.Ю. Изменение морфофункционального состояния нейронов спинномозговых узлов – как морфологический эквивалент 10тимесячного действия импульсного ЭМП // Студенческая медицинская наука – 2004: материалы межрегиональной студенческой научной конференции. – Воронеж, 2004. – С.154.

19. Бугримов Д.Ю. Компьютерная микроскопия исследования морфологических эквивалентов функции органов, представленных клеточными популяциями с разной скоростью обновления / Д.Ю. Бугримов, З.А. Воронцова, О.А. Свиридова, Д.С. Степанов, Ю.Б. Черкасова // Здоровье и образование в XXI веке: концепции болезней цивилизации: материалы 7 Международного конгресса:сб.науч.тр. - М.: - изд-во РУДН, 2007. – С.301.

Подписано в печать 11.04.2008 г. Формат 60х84 1/16

Печать принтерная. Гарнитура «Таймс»

Заказ №812. Тираж 100

Издательство ИПК «Кириллица»

309530, г.Старый Оскол, м-н Ольминского, 7-а