Обґрунтування гігієнічного нормативу магнітного поля (50 Гц), що створюється кабельними лініями електропередачі в населених місцях (експериментальні дослідження)

Дослідження дії магнітних полів з частотою 50 Гц на візуально викликані потенціали головного мозку показали, що порогове значення щільності магнітного потоку для цього ефекту складає порядка 60 мТл [119]. Погоджені дані були отримані в дослідженні [109], у якому не було виявлено дії магнітного поля 5 мТл з частотою 50 Гц і дії комбінованих електричних і магнітних полів з частотою 60 Гц до 12 кВ/м і 30 мкТл відповідно на появу візуально викликаних потенціалів [123].

Дослідження на клітинах і тваринах. Не дивлячись на те, що було проведено велику кількість досліджень, зроблених з метою виявлення біологічних ефектів дії ELF електричних і магнітних полів, лише в декількох систематичних дослідженнях були визначені порогові характеристики поля, при яких відбуваються істотні зміни біологічних функцій. Встановлено, що індукційний електричний струм може безпосередньо приводити в збудження нервову і м'язову системи при щільності струму, що перевищує порогове значення [36, 60, 123]. При щільності струму, при якій не відбувається стимуляції збудливих тканин, можлива пряма дія цього чинника на електричні процеси і збудливість нейронів. Відомо, що центральна нервова система чутлива до внутрішніх електричних полів, що створюються прилеглими нервовими клітинами, рівні яких нижче рівнів, необхідних для збудження.

У багатьох дослідженнях передбачалося, що слабкі електричні сигнали в ELF діапазоні можуть впливати на електричний потенціал клітинних мембран, індукуючи протікання біохімічних реакцій в цитоплазмі, що у свою чергу приводить до зміни клітинних функцій і їх проліферативних властивостей. З використанням простих моделей поведінки окремих кліток в слабких полях було показано, що для перевищення рівня ендогенного фізичного і біологічного шуму в клітинних мембранах електричний сигнал в позаклітинному полі повинен перевищувати 10-100 мВ/м (що відповідає щільності індукційного електричного струму порядку 2-20 мА/м²) [124]. Передбачається, що в реакціях на індуковане поле ELF при 100 мВ/м і нижче, можуть змінюватися деякі структурні і функціональні властивості мембран [125, 126]. При дії індукційних електричних полів порядка 10 мВ/м і нижче (що відповідає щільності індукційного електричного струму 2 мА/м² і нижче) спостерігалися нейроендокринні зміни (наприклад, пригноблення синтезу мелатоніну в нічний час) [60, 106]. Проте неясно, чи може така біологічна дія низькочастотних полів приводити до несприятливих ефектів для здоров'я людини.

Показано, що дія індукційних електричних полів і струмів на рівнях, що перевищують ендогенні біоелектричні сигнали в тканинах, може привести до деяких фізіологічних ефектів, важкість яких збільшується із збільшенням щільності індукційного струму [60, 127]. Так, при щільності індукційних електричних струмів в діапазоні 10-100 мА/м² були відмічені тканинні ефекти і зміни розумових функцій мозку [52, 55]. При щільності струму від 100 до декількох сотень мА/м^-2 і частотах зовнішнього поля від 10 Гц до 1 кГц перевищується поріг нервової і нервово-м'язової збудливості. Порогове значення щільності електричного струму значно збільшується при частотах нижче за декількох Гц і вище 1 кГц. При дуже високих значеннях щільності струму, що перевищують 1 А/м², можуть відбуватися важкі і загрозливі для життя ефекти, такі як, наприклад, екстрасистолія, фібриляція сердечних шлуночків, м'язовий правець і зміни в дихальній системі. Важкість і вірогідність безповоротності тканинних ефектів збільшується при хронічній дії індукованих електричних струмів, які перевищують рівні 10-100 мА/м². Таким чином, вважається за доцільне обмежити дію полів на людину з частотою від декількох Гц до 1 кГц, які індукують електричний струм з щільністю не вище 10 мА/м² в голові, шиї і тулубі людини.

Припускається, що магнітно-механічна дія на біогенні магнітні частки головного мозку може запустити механізм перетворення сигналів від ELF магнітних полів. У роботі [128, 129] запропонована модель, в якої сили, що діють з боку ELF магнітного поля на магнетит, представлені як сили, відкриваючі і закриваючі іонні канали в мембранах, чутливі до тиску. Проте, складність моделі полягає в тому, що частки магнетиту небагаточисельні відносно числа кліток в тканині головного мозку. Наприклад, в 1 г тканини головного мозку людини міститься декілька мільйонів часток магнетиту, які утворюють 105 дискретних кластерів по 5-10 часток в кожному [128]. Число кліток в тканині головного мозку перевищує кількість кліток магнетиту в 100 разів, таким чином, дуже складно передбачити, як взаємодія ELF полів з магнітними кристалами може вплинути на значне число іонних каналів в головному мозку. Для прояснення цього питання необхідне проведення подальших досліджень з метою визначення біологічної ролі магнетиту і можливих механізмів, в яких цей мінерал може грати роль в перетворенні ELF магнітних сигналів.

Важливим питанням в оцінці ефектів електромагнітних полів є дія на плід і організм, що розвивається. Опубліковані наукові дані свідчать про те, що дія низькочастотних полів ймовірно не наводить до несприятливих ефектів пренатального і постнатального розвитку у ссавців [60 - 62]. Більш того, отримані до теперішнього часу дані вказують на те, що соматичні мутації і генетичні ефекти ймовірно не виникають в результаті дії електричних і магнітних полів з частотою нижче 100 кГц [130].

До теперішнього часу опубліковано багато робіт про вплив ELF полів на властивості клітинних мембран (іонний транспорт і взаємодія митогенов з рецепторами, розташованими на поверхні кліток), клітинні функції і ростові процеси (наприклад, підвищена проліферація і зміни в метаболізмі, експресії генів, біосинтезі білків і активності ензимів), які спостерігалися в дослідах in vitro [60, 106, 126, 130, 131]). Значна увага приділялася вивченню впливу низькочастотних полів на транспорт іонів Са++ через клітинні мембрани і внутріклітинну концентрацію цього іона [132 - 134], на інформаційну (матричну) РНК і процеси синтезу білків [135 - 137], а також на активність ферментів, таких як орнітин декарбоксилаза (ОДК), які пов'язані з проліферацією кліток і прогресуванням раку [138 - 141]. Проте, перш ніж використовувати ці результати для нормування дії ELF полів, необхідно оцінити їх відтворюваність і значущість в розвитку раку або інших несприятливих ефектів для здоров'я людини.

Це пов'язано з труднощами повторення деяких ключових результатів проведених досліджень, пов'язаних з дією полів на експресію генів і синтез білків [142, 143]. Автори повторних досліджень виділили декілька недоліків в оригінальних дослідженнях, які включали недостатній температурний контроль, відсутність відповідних зразків для внутрішнього контролю і вживання устаткування з низьким дозволом для аналізу транскрипції інформаційною РНК. Короткочасне збільшення активності ОДК, що реєструється у відповідь на дію поля, було незначним і не було пов'язане з de novo синтезом цього ензима (на відміну від хімічних промоторів раку, таких як форбол-ефір) [139].

Дослідження з використанням ОДК зазвичай включали етап підготовки кліток. Таким чином, необхідне проведення додаткових досліджень з метою вивчення дії полів на активність ОДК in vivo. У одному з досліджень на тканинах молочної залози у щурів було висунуто припущення про прояв ефектів дії поля на активність ОДК [144].

До теперішнього часу не доведено дії ELF поля на структуру ДНК і хроматину, що не дозволяє чекати мутацій і злоякісних трансформацій. Це підтверджується результатами лабораторних досліджень, спланованих з метою виявлення пошкоджень ДНК і хромосом, випадків мутацій і підвищеної частоти трансформацій при дії ELF полів [55, 60, 145, 146]. Відсутність впливу на структуру хромосом може свідчити про те, що якщо ELF поля впливають на процес канцерогенезу, то вони більш ймовірно діють як промотори, а не ініціатори, підсилюючи проліферацію генетично змінених кліток, а не викликаючи первинні пошкодження в ДНК або хроматині. Вплив на розвиток раку може бути опосередкований епігенетичними ефектами ELF полів, такими як, зміна в сигнальних системах кліток, контролюючих клітинний цикл, або експресія генів.

Таким чином, сучасні дослідження направлені на виявлення можливого стимулюючого впливу ELF полів на розвиток раку після ініціації процесу хімічним канцерогеном.

Процеси росту злоякісних клітин і розвитку трансплантованих ракових клітин вивчалися in vitro на клітках гризунів. Ці дослідження не підтвердили можливого канцерогенного ефекту ELF полів [60]. У декількох дослідженнях, більш значущих для людини, вивчалося стимулювання розвитку пухлин in vivo при дії ELF магнітних полів на шкіру, печінку, головний мозок і молочні залози у гризунів. У трьох дослідженнях [147 - 149] не було виявлено впливу тривалої або періодичної дії магнітних полів промислової частоти на стимулювання зростання пухлини на шкірі після її ініціації хімічним агентом. Для полів з щільністю магнітного потоку 2 мТл з частотою 60 Гц був виявлений синергетичний ефект з форбол-ефіром в стимулюванні раку шкіри у мишей на початкових стадіях експерименту, проте при завершенні експерименту на 23 тижні цей ефект не був статистично достовірних [150]. Попередні дослідження цих же авторів показали, що дія магнітного поля з частотою 60 Гц і щільністю магнітного потоку 2 мТл не сприяло зростанню ракових кліток шкіри, ініційованих ДМБА [147].

У експериментах не виявлено прямої або синергетичної стимулюючої дії полів з частотою 50 Гц і щільністю магнітного потоку від 0,5 до 50 мкТл на зростання трансформованих кліток в печінці, ініційованих хімічним канцерогеном і стимульованим форбол-ефіром у щурів з частково видаленою печінкою [151]. У інших дослідженнях висловлено припущення про стимулюючу дію магнітних полів промислової частоти в діапазоні 0,01-30 мТл на розвиток раку молочної залози, ініційованої хімічним агентом, у гризунів [144, 152 -156].

Була висловлена гіпотеза, що спостережувана підвищена частота раку молочної залози пов'язана з індукованим полем, пригнобленням синтезу мелатонина шишковидним тілом, і як наслідок, з підвищенням рівня стероїдних гормонів [157, 158]. Проте, для того, щоб зробити висновок про стимулюючий ефект ELF полів для раку молочної залози необхідне проведення повторних досліджень в незалежних лабораторіях. Необхідно відзначити, що в дослідженнях, виконаних останнім часом, не виявлено впливи магнітних ELF полів на рівні мелатонина у людини [111 -113].

Ефекти непрямої дії електричних і магнітних полів. Ефекти непрямої дії електромагнітних полів можуть виявлятися при фізичному контакті людини з об'єктом (наприклад, металевим об'єктом в електромагнітному полі), що має інший електричний потенціал. В результаті такого контакту виникає перенесення електричного заряду (струм дотику), який накопичився на об'єкті або на тілі людини. При частотах поля до 100 кГц перенесення електричного заряду від об'єкту, що знаходиться в полі, до тіла людини може привести до збудження м'язової і периферичної нервової системи. Із збільшенням сили струму людина починає відчувати дратівливу дію струму аж до больових відчуттів, втрачає здатність звільнитися від дії струму (наприклад, не може розтискати руку і відпустити об'єкт). При високій силі струму виникають труднощі з диханням, а при дуже високій силі струму може спостерігатися фібриляція серцевих шлуночків [114].

Значення порогових рівнів для таких ефектів залежать від частоти поля. Найменше значення порогу характерне для частот від 10 до 100 Гц. Невисокі значення порогу для реакції з боку периферичної нервової системи характерні для частот до декількох кГц. Захист від таких ефектів забезпечується виконанням інженерного і адміністративного контролю або вживанням індивідуальних засобів захисту (спецодяг).

Іскрові розряди можуть виникати в разі, якщо людина знаходиться в безпосередній близькості до об'єкту, що має інший електричний потенціал, навіть не стикаючись з ним [40, 114]. У групі електрично ізольованих добровольців, кожен з яких тримав кінчик пальця близько до заземленого об'єкту, поріг відчуття іскрового розряду в 10 % випадків складав 0,6-1,5 кВ/м. Порогові значення, що викликають роздратування в цих умовах дії, складали порядка 2,0-3,5 кВ/м. При високому значенні сили струму дотику можуть відбуватися м'язові скорочення. У людей-добровольців середнє порогове значення струму дотику, при якому вони не могли відпустити заряджений провідник, складало 9 мА при частоті 50/60 Гц, 16 мА при частоті 1 кГц, 50 мА при 10 кГц і порядку 130 мА при частоті 100 кГц [40].

Висновки

1. Аналітичний огляд літератури показав, що на теперішній час в світі накопичилась певна кількість наукових досліджень, які характеризують біологічну дію магнітного поля промислової частоти 50/60 Гц. Серед цих робіт є наукові дослідження, в яких вивчався вплив магнітного поля 50/60 Гц на населення, що мешкало в місцях проходження трас високовольтних ліній електропередачі напругою 35 і 110 кВ. ці дослідження були спрямовані на вивчення випадків захворювань на рак, лейкемію у дорослих та дітей. Однак вони комісією (МКЗНІВ) не були прийняті до уваги в зв'язку з недостатньою кількістю досліджень та малим часом спостереження за хворими, а також недостатньою кількістю вимірів рівнів магнітного поля та часу впливу його на людей, що підлягали обстеженню.

2. Комісія (МКЗНІВ) вважає, що отримані результати впливу магнітного поля 50/60 Гц на людину необхідно підтримати експериментальними дослідженнями на тваринах з урахуванням рівнів та часу дії цього фактору.

3. Дані літератури також свідчать, що магнітне поле промислової частоти може впливати на функціональний стан нервової системи, біохімічні, гематологічні та імунологічні показники організму людини та піддослідних тварин.

4. Результати огляду літератури також показали, що параметром, який може бути виміряним поза тілом людини для магнітного поля промислової частоти індукція магнітного потоку - тесла (Тл, мТл, мкТл). Отже при гігієнічних досліджень розподілу рівнів магнітного поля у навколишньому середовищі признаним показником є фізичні одиниці - Тесли (Тл, мТл, мкТл, нТл). Поруч з цим звертається увага на те, що методика розрахунку просторового розподілу рівнів магнітного поля є найкращим інструментом для визначення даного фактору у навколишньому середовищі. Отримані розрахункові дані, як свідчать матеріали огляду літератури потребують інструментальної підтримки.

5. В цілому, дані літератури свідчать, що електричні і магнітні поля промислової частоти (50/60 Гц) є біологічно активним фактором, під впливом якого знаходиться як працююче, так і загальне населення, в тому числі, діти, люди похилого віку, хворі, які проходять лікування з застосуванням фізіотерапевтичних та діагностичних методів, принцип яких заснований на використанні електромагнітного випромінювання. При цьому, слід звернути увагу, що згідно наведеної літератури дія електричного і магнітного поля промислової частоти ще недостатньо вивчена. Так, на даний час майже зовсім відсутні дані про вплив електричного і магнітного поля кабельних ліній електропередачі на навколишнє середовище, на організм людини і інші біологічні об'єкти. На сьогодні ці дані вкрай необхідні не тільки для науки, а й для практики, в зв'язку з постійним розширенням мережі високовольтних кабельних ліній в населених місцях особливо в густонаселеній міській забудові, а також для вирішення ряду практичних питань з захисту населення від впливу магнітного і електричного поля промислової частоти.

РОЗДІЛ 2. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.3 Фізична модель та опромінююча система (МОС-50) для проведення біолого-гігієнічних досліджень впливу на піддослідних тваринах магнітного поля частотою 50 Гц

При постановці і проведенні біолого-гігієнічних експериментів першочерговим завданням було максимально наблизити лабораторні умови до реальних, які мають місце в зонах функціонування кабельних ліній електропередачі високої напруги. Це реалізовувалося як підбором технічної моделі опромінюючої системи, так і підбором біологічних тестів для визначення кількісного та якісного впливу досліджуваного фактору на організм піддослідних тварин.

З метою якісного та кількісного дослідження біологічної дії магнітного поля частотою 50 Гц, а також для отримання даних, необхідних для обгрунтування гранично допустимого рівня магнітного поля для населення, що мешкає в сучасній міській забудові, була розроблена фізична модель магнітного поля та виготовлена опромінююча система (МОС-50). Принципова схема фізичної моделі представлена на рис. 2.2, а робоча опромінююча система на рис. 2.3.

Рисунок 2.2 Принципова схема фізичної моделі магнітного поля 50 Гц (1-соленоїди; 2-амперметр; 3-реостат; 4-трансформатор (джерело струму)

Рисунок 2.3 Магнітно-опромінююча система (МОС-50)

Система складалася з прямокутних соленоїдів з несучим каркасом з немагнітного матеріалу. Обмотки соленоїдів виконані ізольованим мідним дротом з площею перерізу 1 мм² (граничний струм - 5 А) з кількістю витків у співвідношені 1: 3: 3. Соленоїди послідовно включені в загальну електричну систему.

Для стабілізації рівнів МП в робочих зонах опромінюючих систем (МОС - 50) застосовано послідовне включення їх від одного джерела струму.

Опромінююча система МОС-50 дозволила забезпечити одночасний вплив трьох різних рівнів магнітного поля на три групи експериментальних тварин: 1 рівень - 10 мкТл; 2 рівень - 30 мкТл; 3 рівень - 90 мкТл. Обсяг кожної робочої зони (розміром 1,6 Ч 1 Ч 0,8 м) складає 1,28 м³. Нерівномірність МП в робочих зонах не перевищувала 20 %.

Опромінююча система (МОС - 50) змонтована в екранованій радіочастотній безлунній камері, що дозволило забезпечити низький рівень вторинних випромінювань МП в прилеглих приміщеннях, а також дотриматися вимоги щодо безпеки праці для обслуговуючого персоналу.

Для вимірювання рівнів МП в робочих зонах соленоїдних систем викокористувався тесламер типу EXTECH 480823. Оперативний контроль рівнів МП за величиною струму проводився щоденно.

Опромінення тварин магнітним полем проводилось протягом 8 годин на добу. Кожна група тварин щоденно знаходились під впливом МП протягом трьох місяців. Після опромінення тварини кожної групи залишалися в опромінюючій системі протягом одного місяця, без впливу магнітного поля.

У цей період всі тварини піддавалися дослідженню по тій самій програмі, що і в період опромінення, тобто досліджувалась післядія магнітного поля.

2.4Методи біолого-гігієнічного експерименту з визначення впливу магнітного поля (МП) частотою 50 Гц на функціональний стан піддослідних тварин

Поставлена мета і задачі досліджень, аналіз даних літератури стосовно біологічної дії МП, а також основ адаптаційно-компенсаторних процесів, дозволили визначитися у виборі методичних підходів для оцінки функціонального стану організму.

Вивчення біоефектів МП передбачає системний підхід, який дозволяє оцінити особливості біологічних реакцій різних інтегративних рівнів організму, що приймають участь у формуванні реакції на відповідний вплив досліджуваного фактора. Крім того, однією з основних задач при гігієнічному нормуванні факторів навколишнього середовища є встановлення залежності ефекту впливу від рівня та часу дії фактора. Ці питання вирішувалися з залученням широкого кола сучасних методів досліджень: біохімічних, ембріологічних, фізіологічних та цитологічних, спрямованих на вивчення біоефектів при різних рівнях впливу фактора.

Постановка і проведення біолого - гігієнічного експерименту включає реалізацію опромінюючої системи та вибір біологічних тестів для визначення кількісного і якісного впливу досліджуваного фактора на організм.

Відбір біологічного матеріалу та реєстрація показників в період дії досліджуваного фактору проводився щомісяця, через 30, 60, 90, 120 діб та через 30 діб після припинення дії досліджуваного фактора.

Всі результати досліджень були оброблені за допомогою статистичного методу дослідження з обчисленням критерію t-Стьюдента відносно контролю.

Умови проведення біолого-гігієнічного експерименту представлені наступною схемою (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Умови проведення біолого-гігієнічного експерименту

2.4.1 Біохімічні методи досліджень

Стан біохімічних процесів, що протікають в організмі піддослідних тварин, оцінювався за рядом показників, що характеризують функціональні зміни обміну речовин, які обумовлюються дією чинників навколишнього середовища. Під їх впливом дискоординація ферментних систем може стати пусковим механізмом у розвитку метаболічних і функціональних порушень в організмі. При пошкодженні проникливості біомембран важливим показником є стан ферментативної активності [178, 179, 180].

Біохімічний аналіз крові починається з визначення вмісту загального білка, що має велике значення для характеристики функціональних станів організму, які супроводжуються синдромом гіпер-, гіпо- та парапротеїнемії. Білки - це високомолекулярні біоорганічні сполуки, молекули яких побудовані із залишків амінокислот, зв'язаних амідними (пептидними) зв'язками. Білки входять до складу всіх клітинних компонентів організму та міжклітинних структур, виконуючи каталітичну, структурну, регуляторну, рецепторні, транспортну, механічну, захисну та інші функції. Білковий спектр кожного організму є унікальним, і це зумовлює особливу роль білків в оцінці функціонального стану організму. Більші частина білків плазми крові синтезується в печінці. Зміна вмісту загального білка в плазмі крові відбувається при зменшенні процесів синтезу білка, порушенні водного балансу, посиленому розпаді і втраті білка організмом. Зростання вмісту білка свідчить про порушення обмінних процесів у нирках, а на фоні зниження альбумінів може свідчити про ураження нирок і печінки [167]. Визначення загального білку у біологічному матеріалі проводили з використанням реактиву Фоліна за методом Lowry в модифікації Peterson [163]. Велику функціональну групу білків плазми крові складають транспортні білки. Вони переносять з кровотоком від клітини до клітини гідрофобні речовини - гормони, метаболіти, вітаміни, жирні кислоти, мікро- та мікроелементи. Основний транспортний білок плазми крові - альбумін - синтезується в гепатоцитах. Зв'язаний з альбуміном пул біологічно активних сполук у крові функціонально неактивний. Альбумін виділяють в окрему групу білків - білкові фракції. Визначення альбуміна використовується для діагностики захворювань печінки і почок, ревматичних та онкологічних захворювань. Вміст альбуміна в крові та органах визначали уніфікованим методом за допомогою тест-набору фірми Sentinel (Італія).

Для характеристики білкового обміну важливу роль має визначення вмісту кінцевих продуктів обміну білка - залишкового азоту, майже 50 % якого складає сечовина. Сечовина синтезується з аргініну в циклі Кребса у гепатоцитах. Відомо, що зростання вмісту сечовини відмічається при порушеннях гемодинаміки, при отруєнні, є однією з головних ознак порушення видільної функції нирок. Зниження концентрації сечовини спостерігається в крові в результаті порушення сечовинотвірної функції печінки [167].

Зростання глюкози тісно пов'язані зі зростанням білку сечовини може свідчити також про пошкодження функції нирок та підшлункової залози при гострій інтоксикації хімічними речовинами [166].

Глюкоза - основний представник вуглеводів плазми крові, основне джерело енергії у організмі. Завдяки тому, що глюкоза представлена альдегідною формою, вона має відновлюючі властивості. З кров'ю воротної вени вона надходить до печінки, частково затримується гепатоцитами, а частково потрапляє в загальний кровоток і використовується клітинами і тканинами. Підвищення вмісту глюкози в крові - гіперглікемія може бути при токсичних ураженнях печінки [165]. Гіпоглікемія може бути спричинена порушеннями процесів глікогенезу та глікогенолізу, посиленим розщеплення глюкози в тканинах, посиленим виділення глюкози через нирки.

Холестерин, 3-в-гідроксихолест-5-ен, - мононенасичений стерин складу С₂₇Н₄О(ОН)₅; за хімічною структурою це одноатомний вторинний спирт (холестерол). Холестерин добре розчиняється в органічних розчинниках, особливо в спиртах, у воді майже не розчиняється. Хімічна структура холестерину обмежує число хімічних реакцій, у яких він приймає участь. Основне хімічне перетворення холестерину - утворення ефірного зв'язку з кислотами, зокрема вільними жирними кислотами, з утворенням ефірів холестерину. 80 % холестерину в організмі складає вільний холестерин ( у складі біологічних мембран). В той же час 2/3 холестерину у плазмі крові знаходяться у формі ефірів з жирними кислотами. Основна функція холестерину - структурна: у складі біологічних мембран холестерин визначає проникність мембран і створює мікрооточення для інтегрованих у мембрану рецепторів.

Основна маса холестерину синтезується в гепатоцитах та надходить з їжею. Холестерин, як і інші ліпіди, транспортується в крові у складі ліпопротеїнів. Ліпопротеїни низької густини (ЛПНГ) є основною транспортною формою холестерину від печінки до периферичних тканин. І навпаки, холестерин, що виділяється з плазматичних мембран, транспортується у печінку у складі ліпопротеїнів високої густини (ЛПВГ). Холестерин, що надходить у печінку у складі ЛПВГ, частково виводиться у формі вільного холестерину або його ефірів.

Порушення обміну холестерину проявляється гіпер- або гіпохолестеринемією. Дослідження вмісту холестерину характеризує ступінь порушення обміну ліпідів та ліпопротеїнів. Гіперхолестеринемічний стан розвивається в процесі порушення вуглеводневого обміну. Гіпохолестеринемія виникає при зниженому синтезі холестерину у печінці під час дії токсичних речовин, що супроводжується тяжким ураженням печінки [166,167]. Вміст холестерину може коливатись, то підвищуючись, то знижуючись при гострому пошкодженні печінки [171].

Біохімічні механізми впливу МП на рівні ЦНС включають зміни адренергічних і холіненергічних процесів. Домінуючими є функціональні зрушення, пов'язані з впливом ЕМЕ на холінергічні механізми. Під впливом ЕМВ настає пригнічення холінестеразної активності крові, що випереджає клінічні прояви. Зниження активності холінестерази веде до нагромадження ацетилхоліну, надлишкова кількість якого викликає розвиток гальмових процесів у корі. Функціональний стан холінергічних процесів оцінювали по активності холінестерази крові.

Активність холінестерази визначали по збільшенню оптичної щільності інкубаційного середовища при 405 нм. Метод заснований на визначенні каталітичної концентрації з дітіо-тріс-нітробензойною кислотою (тест-набір Hospitex).

Процеси підтримки концентрації та основних функцій біохімічних субстратів, реакцій їх трансформації залежать від стану активності ряду ферментів, що беруть участь у регуляції мембранного транспорту при дії різних екзогенних впливів.

Метаболічне перетворення амінокислот здійснюють ферменти аспартатамінотрансфераза (АСТ) та аланінамінотрансфераза (АЛТ).

Аспартатамінотрансфераза (АСТ; глутамат-оксалоацетаттрансаміназа, КФ 2.6.1.1) каталізує реакцію переамінування до оксалоацетата. У ссавців найбільш висока активність АСТ відмічена у печінці, нервовій тканині, скелетних м'язах та міокарді.

Аланінамінотрансфераза (АЛТ; глутамат-піруваттрансаміназа КФ 2.6.1.2) каталізує реакцію переамінування до пірувату. АЛТ - друга активна амінотрансфераза, присутня у багатьох органах: печінці, скелетних м'язах, міокарді, підшлунковій залозі. Найбільше АЛТ міститься у гепатоцитах і є основним діагностичним ферментом деструкції тканин печінки [166].

Зміни активності амінотрансфераз відмічено при багатьох патологічних процесах та при токсичних ураженнях організму. Підвищення активності АСТ або зростання АЛТ - достовірний діагностичний тест при токсичних ураженнях печінки, зокрема, при отруєнні ядами та хімікатами. При гострих отруєннях значно зростає активність АЛТ у порівнянні з АСТ, що супроводжується різким підвищенням коефіцієнта де Рітіса [165, 167].

Паралельно проводилось визначення концентрації гемоглобіну в крові. Фізіологічне значення цього показника ілюструє кооперативний характер зв'язування кисню гемоглобіном, що забезпечує транспортну функцію білка. Також вивчали загальний вміст холестерину, його показники використовуються в діагностиці атеросклерозу та лікуванні порушень ліпідного обміну. Холестерин - це одноатомний циклічний спирт, в основному він синтезується в печінці та стінках шлунку. Кількісний вміст холестерину в крові та органах визначали уніфікованим методом за допомогою тест-набору фірми Sentinel (Італія).

Кількісний вміст глікогену в гомогенатах тканин печінки та головного мозку визначали антроновим методом по Morris [164].

Церулоплазмін - природний антиоксидант, який захищає біологічні мембрани від окислення, запобігає порушенням цілісності та функціонування біомембран. Визначення церулоплазмина проводилось за методом, принцип якого оснований на тому, що церулоплазмін, як компонент плазми крові, володіє оксидативними властивостями, каталізує окислення деяких поліамінів, у тому числі, парафенілендіамінгідрохлориду. В результаті реакції ступінь окислення пропорційна концентрації церулоплазміну [165].

Важливішим показником стану метаболічних процесів є перекісне окислення ліпідів (ПОЛ). ПОЛ - це вільно-радикальне окислення ненасичених жирних кислот, як вільних, так і тих, що входять до складу ліпідів, з утворенням гідроперекисів, альдегідів, кетонів, окислених жирних кислот. В результаті впливу факторів середовища в молекулярних структурах безупинно здійснюється первинне ініціювання вільних радикалів. У присутності кисню, який знаходиться в клітинах, первинні радикали при взаємодії з органічними сполуками (ненасиченими жирними кислотами) утворюють гідроперекиси і вторинні вільні радикали. Ланцюгова реакція вільно-радикального окислення повторюється багаторазово, що може привести до нагромадження як гідроперекисів, так і вторинних вільних радикалів. Ініціювання вільних радикалів можливо і ферментативним шляхом, що протікає при участі мікросомальних ферментних систем, зокрема, НАДФН і НАДН специфічних флавопротеїдів. У нормі процес вільно-радикального окислення утримується на відносно низькому стаціонарному рівні завдяки присутності в тканинах біоантиоксидантів і нейрогуморальних регуляторних систем. Зміни їх вмісту чи активності можуть з'явитися причинами посилення або інгібування процесу перекісного окислення ліпідів.

Інтенсивність ПОЛ визначали за рівнем метаболітів кінцевого продукту ПОЛ. В основі методу лежать реакції 2-тіобарбітурової кислоти з вторинними продуктами ПОЛ, в результаті яких утворюється речовина з максимумом поглинання оптичного випромінення за довжини хвилі 532 нм. Основна роль у цьому окисленні належить МДА [173].

Вміст ТБК - активних продуктів оцінювали згідно методу Стальної [175.].

Вміст ТБК -активних продуктів на 1 мг білка розрахували на основі значення малярного коефіцієнта екстинкції комплексу малонового діальдегіду (МДА) з 2-тіобарбітуратовою кислотою.

Стан ферментативної антиоксидантної системи досліджували визначенням активності каталази в крові. Активність каталази визначали за методом, принцип якого полягає в тому, що каталаза руйнує субстрат Н₂О₂, незруйнована частина пероксиду водню при взаємодії з солями молібдену створює стійкий комплекс, інтенсивність забарвлення якого пропорційна активності ферменту [174]. Активність визначали у нМоль Н₂О₂ на хвилину на 1 мг білка.

Вміст відновленого глутатіону оцінювали згідно методу Beutler E [176, 177].

2.4.2 Гематологічні дослідження

Для визначення впливу МП проведені дослідження периферичної крові. Гематологічні дослідження виконані згідно з загальноприйнятими методиками [171].

Гематологічні дослідження виконані на автоматичному гематологічному аналізаторі PCE - 90 Vet, фірми HTI (США).

Нормальний рівень динамічної рівноваги складу крові, підтримується постійним руйнуванням та поповненням складу морфологічних елементів крові, який оцінюється підрахунком кількості еритроцитів та лейкоцитів периферичної крові. Кількісні зміни лейкоцитів свідчать про реактивну здатність організму до швидкого перерозподілу в крові і можуть бути визначені підрахунком лейкоцитарної формули.

2.4.3 Імунологічні дослідження

Вивчали реакцію специфічної агломерації лейкоцитів (РСАЛ), що є показником алергічної реакції клітин крові.

Реакція специфічної агломерації лейкоцитів базується на специфічному підсиленні склеювання (агломерації) лейкоцитів при додаванні до крові сенсибілізованого організму алергену, що викликає сенсибілізацію. Для цього в видалевську пробірку вносили 0,04 мл антикоагулянта (5% цитрат натрію) і додавали 0,2 мл крові експериментальної тварини. Контрольна пробірка містила тільки антикоагулянт. Обидві пробірки інкубували протягом 2 год за температури +37⁰С. Після цього готували товсті мазки, висушували їх при кімнатній температурі і фарбували не фіксуючи протягом 10 хвилин 0,01% водним розчином метиленового синього. Промивали водопровідною водою.

Оцінка реакції базується на порівнянні відсотка агломерованих (склеєних по 3 і більше) лейкоцитів у пробі з кров'ю піддослідних тварин з відсотком таких самих в контрольній пробі, тобто з рівнем спонтанної лейкергії за Флексом. Для підрахунку відсотка підраховували в мазках по 500-1000 лейкоцитів. Реакція вважається позитивною, якщо в дослідній пробі відсоток агломерованих лейкоцитів перевищує такий самий не менше ніж на 1/3.

Для оцінки РСАЛ (реакція специфічної агломерації лейкоцитів) у експериментальних тварин використовується шкала в балах, при цьому враховується не тільки збільшення, але й зменшення агломерації порівняно з контролем.

2.4.4 Дослідження поведінкових реакцій

У даному дослідженні була використана методика автоматичної реєстрації локомоторної активності тварин, яка дозволяє дати інтегральну оцінку уродженим формам поведінки на базі вивчення рухової активності тварин у лабіринті.

Лабіринт для реєстрації рухової активності складається з 5-ти відсіків, які з`єднані між собою. Він має такі розміри - довжина - 100 см; ширина - 35 см і висота - 20 см. Виготовлений з непрозорого матеріалу і має 5 відсіків розміром: ширина - 20 см і довжина - 35 см. Відсіки з`єднані проходами висотою 8,5 см і шириною - 7 см, розташованих у 2 см від краю суміжних сторін відсіків, поперемінно, то з однією, то з другою сторонами лабіринту. Зверху лабіринт закривається прозорою плексиглазовою кришкою. Установка розміщується у світло звукоізольованому боксі.

Принцип роботи лабіринту полягає у підрахунку кількості замикань щура сусідніх електродів, розташованих на дні і стінках відсіків. При цьому струм, який проходить через щура (біля 0,01 мкА) підсилюється і формується у сигнал, який подається на обчислювальний комплекс ВУМС-001.

У кожному відсіку на дні закріплені 3 електрода: у центрі та по бокам. Бокові електроди об`єднані в один загальний електрод, а центральні - у 2 єдиних електрода: у 1, 3, 5-м, та у 2 і 4-м відсіках.

Таким чином, сигнали для електронно-обчислювальної машини (ЕОМ) генеруються лише при переміщеннях щура у центрі відсіку, при цьому вони надходять то з одного загального “напільного” електроду, то з другого. Ці сигнали сумуються і оновлюють параметри загальної горизонтальної активності (3ГА).

Окрім того, до ЕОМ надходить сигнал у тому випадку, коли щур переходить з відсіку у відсік. При цьому формується факт зміни загального “напольного” електроду, з якого надходять сигнали про те чи є зміни у відсіках. Цей показник отримав назву направленої горизонтальної активності (НГА).

На стінках кожного відсіку закріплений ще один електрод, впродовж чотирьох стінок відсіку. Його ширина 6,5 см, довжина - 18 см. Нижній край електроду закріплений на висоті 11,5 см від полу. Настінні електроди відсіків також з`єднані в один електрод. Таким чином, замикання “загального” і настінного електроду у відсіках дозволяють фіксувати вертикальну активність (ВА) по всій довжині лабіринту.

Окрім ЗГА, НГА та ВА фіксувався інтегральний показник активності (ІПА) - кількість 5-ти секундних інтервалів тесту, у яких була яка-небудь активність.

Обрахунок і аналіз отриманих даних проводились з використанням загальноприйнятих методів статистичної обробки результатів медико-біологічних досліджень (визначення середньо-арифметичних величин досліджуваних показників, стандартної похибки, квадратичного відхилення) з обчисленням t-критерію Ст'юдента) [181, 182].

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТЕРИТОРІАЛЬНО-ПРОСТОРОВОГО РОЗПОДІЛУ РІВНІВ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТА МАГНІТНОГО ПОЛЯ, ЩО СТВОРЮЮТЬСЯ ПІДЗЕМНИМИ КАБЕЛЬНИМИ ЛІНІЯМИ (КЛ) ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ ЗМІННОГО СТРУМУ

3.1 Результати досліджень територіального просторового розподілу рівнів електричного і магнітного поля, що створюється підземними КЛ - 110 кВ

Для вивчення розподілу електричного та магнітного поля у навколишньому середовищі були використані проекти будівництва підземних кабельних ліній електропередачі та діючі КЛ, що розташовані в міській забудові м. Києва.

На основі проектних матеріалів виконані розрахункові дослідження з розподілу електричного та магнітного поля. В місцях діючих КЛ були виконані натурні дослідження з розподілу зазначених чинників. Для конкретизації цих досліджень використані карти та план-схеми проходження трас КЛ, місця розміщення обладнання електропідстанцій, на яких позначені точки вимірів зазначених чинників.

При виконанні даної роботи використані гігієнічні нормативи, згідно яких рівні:

- електричного поля оцінювались в порівнянні з «Державними санітарними нормами і правилами захисту населення від впливу електромагнітних випромінювань», ДСНіП №239-96, розділ 2 «Державні санітарні норми і правила захисту населення від впливу електричного поля, що створюються пристроями електропередач змінного струму промислової частоти» [183];

- магнітного поля оцінювались в порівнянні з «Тимчасовими гранично допустимими рівняннями магнітного поля, що створюються підземними кабельними лініями (КЛ), змінного струму промислової частоти, які були запропоновані Державною установою «Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М.Марзєєва АМН України» [184] (табл. 3.1).

Розрахунок рівнів електричного та магнітного поля проводився за Методикою СОУ-НЕЕ 20.174:2008 Міністерства палива та енергетики України.

Таблиця 3.1

Тимчасові гранично допустимі рівні магнітного поля, що створюються підземними кабельними лініями електропередачі змінного струму промислової частоти [184].

Для обґрунтування рекомендованих рівнів магнітного поля промислової частоти змінного струму використано:

- власні дослідження ДУ «Інститут гігієни та медичної еколонії ім. О.М. Марзєєва НАМН України», що наведені у науковому звіті «Изучить характер влияния на организм магнитного поля промышленной частоты в сочетании с ионизирующей радиацией и разработать гигиенические мероприятия по защите человека от неблагоприятного воздействия этих факторов» (№ державної реєстрації 019500273), Київ Україна, 1998 р. [185, 186], відповідно яких для населення рекомендовано гранично допустимий рівень - 0,5 мкТл:

- нормативні матеріали, що викладені в «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы», САНПИН 2.1.2.2002-00, п. 6.4.2.2; 6.4.2.5, Россия, 2007 р., відповідно яких в житлових приміщеннях на віддалі 0,2 м від стін тимчасово прийнятий ГДР - 10 мкТл, а на території житлової забудови - 50 мкТл;

- матеріали огляду літератури «Schutz vor elektrischen und magnetischen Feldern der elektrischen Energieversorgung und -anwendung», n. 4.1 Internationale Regelungen [35], відповідно яких рекомендовані для населення наступні гранично допустимі рівні: