Паралельні цитогенетичні дослідження (А.М.Шеметун,1985) показали, що УВЧопромінення нелінійних щурів 2 місяці у безперервному режимі при ГПЕ 10 мВт/см² спричиняє структурні аберації хромосом та зміни їх кількості (геномні мутації) залежно від часу дії. Після одного тижня опромінення збільшується кількість анеуплоїдних клітин у кісткового мозку (9,500,93 % - у досліді і 5,40 0,71 % - в контролі; р<0,01), після 23 тижнів їх число зменшується. При експозиції щурів 1 місяць кількість гіпо та поліплоїдних метафаз сягає 12,771,11 % (у контролі 5,400,80 %; р<0,001). Водночас на цитологічних препаратах нами виявлено підвищення мітотичного індексу мієлокаріоцитів (майже у 2 рази) і кількості патологічних форм мітозу бластних клітин.

В умовах дії ЕМП УВЧ імпульснопереривчастого режиму генерації на нелінійних щурів при ГПЕ 0,5 мВт/см² і 2,5 мВт/см² виявлена тенденція до підвищення мітотичного індексу та злипань хромосом. Незважаючи на різні умови опромінення (БР, ІПР, час дії), порушення репродукції клітин мають однакову направленість: у популяції бластних клітин підвищується патологія мітозу і мітотичний індекс. Проліферативна активність клітин кісткового мозку характеризується фазними змінами у динаміці опромінення (0,0510 мВт/ см², БР) і залежить від рівня ЕМП. Стійке підвищення кількості мітозів (більше ніж на 100 %) настає при ГПЕ 10 мВт/см² (експозиція 12 місяці).

Зміни мітотичного циклу мієлокаріоцитів тварин, опромінених одноразово (40 мВт/см², 1 год ), відбиваються на стані репродукції клітин і за умов їх експлантації in vitro, що чітко виявляється на клітинах строми. Фігури мітозу в зоні міграції культур протягом 39 год не виявлені, однак деякі клітини ведуть себе як у мітозі: заокруглюються, в ядрі виникають характерні переміщення, у цитоплазмі імітація перетину без цитокінезу. Вираженого фібробластоподібного росту за цей час не виникає. Тривалість ідентифікованих фаз мітозу клітин строми (від пізньої профази до закінчення цитокінезу) становить у контролі 5258 хв, а після дії ДМХ скорочується на 57 хв (у дводобових культурах). На 23 добу відбувається інтенсивніше, ніж у контролі, відокремлення стромальних клітин з трансформацією у рухливі макрофаги, що підтверджує дані імуноморфологічних досліджень. Під впливом опромінення (1 мВт/см²) у перші години після експлантації підвищується швидкість руху лімфоцитів, яка сягає 2,5 мкм/хв (у контролі 1 мкм/хв).

Згідно з результатами цитоавторадіографічних досліджень після трьох днів опромінення (1 мВт/см²) виникає стимуляція синтезу ДНК у недиференційованих, еритроїдних, лімфоїдних, гранулоцитарних, одноядерних сперматогенних клітинах і пригнічення їх у популяціях поліплоїдних клітин: мегакаріоцитах, гепатоцитах, дво та багатоядерних сперматогенних клітинах. Ці факти у співставленні з даними морфологічних досліджень відбитків різних тканин свідчать про високу радіочутливість поліплоїдних клітин. Вплив ДМХ на їх генетичний апарат призводить, зокрема, до прискореного дозрівання мегакаріоцитів, утворень багатоядерних симпластів в яєчках тощо.

Мітка мегакаріоцитів ³⁵Sметионіном свідчить про активізацію синтезу протеїнів при ГПЕ 1 мВт/см² (число гранул срібла - понад 300 в досліді і 75250 - у контролі). Високу мітку виявлено також в ретикулоендотелії та бластних клітинах. У поліхроматофільних нормоцитах білковий синтез уповільнюється, а в малих лімфоцитах тимусу та селезінки і в гепатоцитах - посилюється.

Таким чином, у механізмі формування адаптаційних і компенсаторних реакцій клітин важливу роль має вплив ДМХ на синтез ДНК та білків і мітотичний цикл. В умовах тривалої дії ЕМП (0,510 мВт/см²) порушується функціональний стан генетичного апарату, пригнічується, а далі активізується мітотичний поділ зі збільшенням явищ ендомітозу, анеуплоїдії, структурних аберацій хромосом (10 мВт/см²). Ці результати співпадають з даними В.В.Соколова і ін. (1968, 1973) про зміни каріотипу мієлокаріоцитів у людей, які тривалий час зазнають впливу мікрохвиль малої інтенсивності у професійних умовах.

Враховуючи здобуті дані, клітини з тривалим життєвим циклом (стовбурові, бластні) віднесено до адекватних тестсистем для оцінки дії ДМХ на генетичний апарат. У них можуть кумулюватись ефекти ЕМП, оскільки частина стовбурових клітин довго перебуває в недиференційованому стані, а бластні клітини до чіткої спеціалізації проходять кілька мітотичних циклів (З.А.Бутенко, 1973).

При вивченні субмікроскопічних змін під впливом ДМХ (10 мВт/см²) основним завданням була реєстрація порушень структури клітин та оцінка можливого механізму пошкоджень. З'ясовано, що ультраструктурні зміни виникають після одноразового опромінення у 1519 % мієлокаріоцитів (в контролі 57 %), а після шести експозицій у 2024 % клітин. Звідси, стає зрозумілим, що на субклітинному рівні структурні пошкодження більш виражені, ніж на клітинному, і є можливість оцінити реакції ядра й цитоплазми, які часто мають функціональний (не патологічний) характер (табл. 2).

Таблиця 2

Основні типи субмікроскопічних порушень під впливом УВЧвипромінювань

Встановлено, що ранні реакції клітин різного типу на опромінення зумовлюються компексом внутрішньоклітинних реактивних зсувів або пошкодження за участю всіх органоїдів. Спостерігаються специфічні зміни ультраструктури залежно від спеціалізації клітини і ступеня її диференціації з переважним ушкодженням тих чи інших функцій і структурних елементів. У найбільшій мірі пошкоджуються клітини з активною секреторною діяльністю (плазмоцити), специфічним біосинтезом (нормоцити) і травною функцією (нейтрофіли). В бластних клітинах виникає дезорганіція мітохондрій і підвищення травної функції лізосом з появою фаголізосом. Загальними закономірностями морфофункціональних змін клітин під впливом ДМХ, які не залежать від типу клітин і в цьому розумінні є стереотипними (неспецифічними), виявлені примембранна кондесація хроматину та утворення мієлінових структур. Причиною останніх А.П. Авцин і В.А. Шахламов (1979) вважають пошкодження мембран. Порівняльний аналіз виявлених ефектів дозволяє заключити, що структурні елементи цитоплазми клітин пошкоджуються раніше і в більшій мірі, ніж ядро. Ранні некротичні зміни (розпад, гомогенізація, набряк, дегрануляція та ін.) розпочинаються в цитоплазмі. Морфологічною ознакою реактивності ядра спершу є примембранна конденсація гетерохроматину. Далі виникають осередки каріопікнозу і каріолізису. Отримані дані свідчать про необхідність врахування порушень ультраструктури клітин для гігієнічної оцінки радіохвиль. Очевидно, морфологічні зміни кісткового мозку, що наведені в різних розділах роботи, (вакуолізація і гомогенізація цитоплазми нейтрофілів, конденсація ядерного хроматину тощо), виникають внаслідок взаємодії ЕМП із структурними елементами клітин. Ступінь їх альтерації і пошкодження залежить від рівня опромінення. На особливу увагу заслуговують реакції бластних клітин, з якими, на наш погляд, при певних умовах дії чинника може бути повязаною більш виражена патологія. До нашого часу вплив ЕМП радіочастотного діапазону на недиференційовані гемопоетичні клітини не був зґясований.

Визначення кількісної залежності клітинних реакцій від рівня та часу дії ДМХ і оцінка на цій основі вірогідних мінімальних ефективних рівнів чинника за критерієм Стьюдента (табл. 3) свідчать, що такі показники як морфологічний склад крові та вміст гемоглобіну виходять за межу фізіологічної норми лише при високих рівнях одноразового опромінення. В умовах опромінення щурів 1 місяць у безперервному режимі (0,01; 0,05; 0,5; 10 мВт/см²) найчутливішим індикатором реакцій крові є зниження відносної кількості нейтрофілів. Збільшується також (порівняно з одноразовим опроміненням) радіочутливість середніх лімфоцитів і тромбоцитів. У кістковому мозку критичними ознаками впливу чинника є порушення диференціації мегакаріоцитів, для яких мінімальний ефективний рівень ЕМП встановлений при ГПЕ 0,03 мВт/см². Високочутливими виявилися клітини імунної системи (лімфоцити, плазмоцити і допоміжні імунокомпетентні клітини базофіли, нейтрофіли), а також бластні клітини, відносна кількість яких зростає. Мінімальні значення УВЧвипромінювань для кількісних зрушень співвідношення клітин імунної системи знаходяться в межах 0,030,52 мВт/см², а для

Таблиця 3.

Вірогідні мінімальні ефективні рівні дії ЕМП УВЧдіапазону на систему крові

порушень мітотичного режиму й підвищення числа патологічних форм мітозу у межах 0,405,4 мВт/см². Чисельність лімфоцитів і мітотичний індекс мієлокаріоцитів мають фазний характер й відображують особливості перебігу адаптаційних та компенсаторних реакцій організму у динаміці опромінення. Паралельно активізуються гуморальні чинники імунної системи, оскільки в кістковому мозку та селезінці підвищується вміст антитілоутворюючих клітин (плазмоцитів).

Згідно з даними табл. 3 при дії ДМХ упродовж 2 місяців (ІПР) мінімальні кількісні зміни в крові настають в популяціях нейтрофільних гранулоцитів при ГПЕ 0,20 мВт/см². Найчутливішим показником впливу чинника на кістковий мозок є посилення інволюції мегакаріоцитів (0,02 мВт/см²). Мінімальні інтенсивності ДМХ, котрі впливають на генетичний апарат і підвищують кількість патологічних форм мітозу, знайдені на рівні 0,212,53 мВт/см². Мінімальні рівні ЕМП, які посилюють деструкцію мієлокаріоцитів, становлять, відповідно в умовах опромінення один сеанс, 1 місяць (БР) та 2 місяці (ІПР): 3,34 мВт/см², 2,9 мВт/см², 0,30 мВт/см². Зниження порогу пошкодження клітин відображує можливість акумуляції негативних ефектів ДМХ й накопичення неповноцінних клітин зі збільшенням часу опромінення (особливо в ІПР).

Величина коефіцієнту кореляційного відношення () свідчить, що найбільш сильний зв'язок з інтенсивністю дії ДМХ упродовж 2 годин характерний для індексу дозрівання нейтрофілів (=0,962), мітотичного індексу (=0,910), індексу деструкції (=0,891). При експозиції 7 годин (табл. 4) посилюється зв'язок з рівнем ЕМП для деструкції клітин (=0,935) та кількості лімфоцитів у крові й кістковому мозку (=0,806, =0,846). Закономірним явищем є зниження після експозиції 1 і 2 місяці, що може бути проявом активізації адаптивних процесів у системі крові. Однак підвищується зв'язок з рівнем опромінення для порушень дозрівання мегакаріоцитів, репродукції та деструкції клітин, які є критеріями пошкодження.

Підрахунок середніх ефективних рівнів ДМХ (ЕР₅₀) в альтернативній формі свідчить, що при 2годинній експозиції найчутливішим показником реакцій системи крові є вміст мієлокаріоцитів в 1 мкл. Негативні зрушення в їх кількості можливі у 50% щурів вже при інтенсивності 0,71 мВт/см². На другому місці по радіочутливості йдуть нейтрофільні гранулоцити (ЕР₅₀=0,94 мВт/см²). Далі в шкалі чутливості показників складу кісткового мозку слідують: еозинофіли (ЕР₅₀=6,1 мВт/см²), мітотичний індекс (ЕР₅₀=9,2 мВт/см²) тощо. При збільшенні часу дії ДМХ величина ЕР₅₀ для багатьох параметрів знижується (табл. 4), що також відображує наявність кумулятивних ефектів і посилення несприятливого впливу чинника в умовах тривалого опромінення. Однак у щурів, опромінених 2 місяці в імпульснопереривчастому режимі, пороги середніх ефективних рівнів ЕМП для 50% щурів підвищуються, що може бути наслідком адаптивних реакцій окремих ланок системи крові, зокрема імунної системи Дані таблиці 4 також дозволяють визначити радіочутливість вивчаємих показників. Оскільки ознакою чутливості є найменші значення ЕР₅₀, то після опромінення 7 годин найбільш значущими виявилися зміни парціальної мегакаріоцитограми (ЕР₅₀<0,1 мВт/см²) і процеси мітотичного поділу (ЕР₅₀ для загальної кількості патологічних мітозів - 0,2 мВт/см²). Висока радіочутливість характерна для нейтрофільних гранулоцитів кісткового мозку (ЕР₅₀=0,39 мВт/см²) та тромбоцитів крові (ЕР₅₀=0,47 мВт/см²).

Найчутливішими ознаками реакцій системи крові в умовах опромінення 1 місяць є зміни чисельності лімфоцитів (ЕР₅₀<0,01;0,02;0,08 мВт/см²) та мегакаріоцитів на різних стадіях диференціації (ЕР₅₀=0,01 і 0,05 мВт/см²). За дії ДМХ 2

Таблиця 4

Вірогідні середні ефективні рівні дії ЕМП УВЧ (ЕР₅₀) на систему крові

Примітка. ^х - р<0,05; * - р<0,01; ⁰ - 0,05<p<0,1; ^с - р=0,05

місяці (ІПР), як і в інших умовах опромінення, високо чутливими виявилися мегакаріоцити (ЕР₅₀= 0,0020,9 мВт/см²) та клітини імунної системи (ЕР₅₀=0,10,42 мВт/см²), а також бластні клітини (ЕР₅₀=0,1 мВт/см²), вміст гемоглобіну (ЕР₅₀=0,1 мВт/см²), кількість тромбоцитів й інших елементів крові (ЕР₅₀=0,2 мВт/ см²). Оскільки ЕР₅₀ для підвищення деструктивних процесів у кровотворній тканині визначений на рівні 0,1 мВт/см², зроблено припущення, що імпульснопереривчастий режим ДМХ може бути шкідливішим, ніж безперервний. Для остаточного вирішення цього питання потрібні додаткові дослідження .

Встановлені мінімальні та середні ефективні рівні ДМХ мають вирішальне значення для обгрунтування цитологічних критеріїв їх безпеки і ранньої діагностики порушень в системі крові при різних умовах опромінення (на основі кількісного ранжування даних табл. 3 та 4). Результати, отримані у гострих дослідах, мають відносне значення, оскільки виявлена їх залежність від віку опромінених, експозиції, часу після дії. І все ж, незважаючи на ці обставини, за даних умов найчутливішими визначені мегакаріоцити. Ранги їх радіочутливості займають перші місця. Після одного місяця дії чинника у безперервному режимі найбільші порушення характерні для процесів диференціації мегакаріоцитів, а також для чисельності лімфоїдних клітин (15 ранги радіочутливості). Далі слідують мієлоїдноеритроїдне відношення та базофіли (6 ранг), тромбоцити (7 ранг), плазмоцити, індекс нейтрофілів (8 ранг), мітотичний індекс та еозинофіли (9 ранг), нейтрофіли і сума патологічних форм мітозу (10 ранг), бластні клітини (11 ранг), індекс деструкції (12 ранг) і малочутливі показники. В умовах імпульснопереривчастого опромінення 2 місяці найвищі ранги радіочутливості встановлені для процесів диференціації мегакаріоцитів (2,5,6 ранги), кількості нейтрофільних гранулоцитів кісткового мозку (5 ранг), суми патологічних форм мітозу, чисельності бластних клітин і базофілів (6 ранг), індексу деструкції (7 ранг).

Співставлення наведених даних з результатами цитоморфологічних досліджень (розд. 36) дозволяє у більш повному обсязі оцінити закономірності формування адаптаційних, компенсаторних реакцій і пошкодження в системі крові при різних умовах дії ДМХ, зокрема їх залежність від рівня та часу опромінення. Так, одиночні внутрішньоклітинні структурні зміни нейтрофільних гранулоцитів (агломерація або гіперсегментація та гіпертрофія ядра), а також морфологічні зміни окремих мегакаріоцитів настають після одного місяця дії ЕМП вже при ГПЕ 0,010,05 мВт/см², коли кількісні реакції на клітиннопопуляційному рівні ще не виражені. Іншою закономірністю, яку також необхідно враховувати при визначенні мінімальних ефективних рівнів УВЧвипромінювань, є посилення поліморфності клітин строми, бластних клітин, нейтрофільних гранулоцитів, лімфоцитів, моноцитів, мегакаріоцитів та ін. (0,05 мВт/см² і вище). Очевидно, ці реакції виникають внаслідок стресових ефектів на рівні клітини у процесі взаємодії поля з мембранними та іншими структурами після перших сеансів опромінення.

Результати статистичного аналізу матеріалів роботи в градуйованій та альтернативній формі в основному співпадають з даними якісних цитоморфологічних досліджень, оскільки мінімальні й середні ефективні інтенсивності опромінення впродовж 1 місяця (для найчутливіших показників кісткового мозку) визначені на рівні 0,010,03 мВт/см², а при експозиції 2 місяці в ІПР на рівні 0,0020,05 мВт/см². Отримані дані дозволяють вважати, що ці інтенсивності є пороговими для активізації реакцій фізіологічної адаптації системи крові при дії ДМХ. Основними цитологічними критеріями адаптивних реакцій кровотворної тканини на дію ДМХ встановлені кількісні показники процесів морфогенезу, диференціації та дозрівання мегакаріоцитів, а також зміни розподілу імунокомпетентних клітин у кістковому мозку й крові. До цитологічних критеріїв індикації компенсаторних реакцій в умовах тривалої дії ДМХ належить підвищення чисельності бластних клітин, мегакаріобластів і молодих нейтрофільних гранулоцитів, яке згідно з даними табл. 3 і 4 настає при інтенсивностях 0,030,1 мВт/см². Критерієм компенсаторних реакцій клітин крові є збільшення кількості середніх лімфоцитів, молодих ретикулоцитів і тромбоцитів, поліхроматофільних еритроцитів, поява бластних клітин. Критерієм активізації регенераторних процесів у кровотворній та лімфатичній тканинах за цих же умов є підвищення проліферативної активності клітин (0,2 та 0,48 мВт/см² для ДМХ безперервного режиму і 1,05 та 2 мВт/см² для імпульснопереривчастого режиму). Критерієм несприятливого впливу ДМХ слід вважати порушення мітотичного циклу (0,5 мВт/см²), загальну кількість патологічних мітозів (2,90 мВт/см² для БР і 0,21 мВт/см² для ІПР), індекс деструкції (2,90 мВт/см², БР і 0,39 мВт/см² для ІПР). За даними середніх ефективних рівнів ДМХ для 50% щурів ці зміни виникають при більш низьких інтенсивностях (табл. 4).

Статистичний аналіз матеріалів досліджень свідчить, що для інволютивних змін мегакаріоцитів та підвищення індексу деструкції клітин, як індикаторів пошкодження, вплив УВЧвипромінювань імпульснопереривчастого режиму генерації є більш агресивним, ніж їх дія в безперервному режимі.

В дисертації схематично наведено принцип опрацьованого способу розмежування адаптаційних реакцій і пошкодження клітин на прикладі лейкоцитів за допомогою співставлення динаміки їх чисельності в крові і кістковому мозку, зрушень парціальних лейкограм, інтенсивності оновлення, рівня деструкції.

Визначені порогові рівні ДМХ, а також фактичні (якісні та кількісні) цитологічні зміни у сукупності дозволяють оцінити роль адаптаційних реакцій і пошкодження гемопоетичних клітин у визначенні ступеня безпеки чинника. Так, інтенсивність 0,01 мВт/см² слід вважати безпечною при дії ЕМП на систему крові. УВЧвипромінювання ГПЕ 0,05 мВт/см² є допустимими для виробничих умов, оскільки під їх впливом виникають замасковані компенсаторні процеси у кістковому мозку особливо при наявності інших факторів, зокрема гіпоксії, а також при дії ЕМП на ослаблений (внаслідок ниркової гіпертонії) організм. Межею шкідливої дії ДМХ є інтенсивності біля 0,5 мВт/см². ГПЕ 1 та 10 мВт/см² (БР), а також 0,5 і 2,5 мВт/см² (ІПР) можуть бути допущеними лише у надзвичайних ситуаціях. Але отримані результати свідчать, що навіть при дії ЕМП ГПЕ 10 мВт/см² реакції системи крові спершу направлені на збереження гомеостазу і відновлення функціональної здатності різних типів клітин. Порушення їх структури відбувається на тлі напруження адаптивних і компенсаторних процесів.

Отримані результати дозволяють розмежувати різні типи адаптаційних реакцій та пошкодження організму при дії ДМХ у діапазоні інтенсивностей 0,0110 мВт/см²: 1) активізація реакцій фізіологічної адаптації, що характеризується зростанням варіабельності клітинного складу кісткового мозку та крові у здоровому організмі в межах фізіологічної норми (0,010,05 мВт/см²), і розвиток замаскованих компенсаторних процесів у агравованих умовах при ГПЕ 0,05 мВт/см²; 2) стимуляція компенсаторних процесів з явищами гіперплазії та гіпертрофії недиференційованих і молодих клітин на тлі перерозподілу в організмі зрілих клітин та відповідних порушень процесів диференціації, мітотичного циклу і репродукції клітин кісткового мозку (0,5 мВт/см²); 3) напруженість і зрив адаптаційних реакцій на фоні регенераційнорепаративних процесів, які супроводжуються посиленням оновлення кровотворної тканини та зростанням індексу деструкції (понад 1 мВт/см²); 4) патологічні зміни в системі крові, повязані з цитопенічними реакціями, підвищенням індексу деструкції, появою атипових клітин (2,5 мВт/см², ІПР; 10 мВт/см², БР).У відновний період рівень деструкції поступово знижується.

Встановлені в роботі закономірності формування адаптаційних, компенсаторних та патологічних змін в системі крові під впливом УВЧвипромінювань різної інтенсивності, а також мінімальні та середні ефективні рівні для виникнення цих процесів й обгрунтовані на їх основі критерії безпеки чинника дозволяють рекомендувати ряд методичних прийомів для поглиблення і доповнення існуючої схеми біологогігієнічної оцінки ДМХ в умовах модельного лабораторного експерименту. Сутність пропозиції полягає в необхідності використання при експериментальному визначенні ступеня шкідливості випромінювань та в клінікогігієнічних і епідеміологічних дослідженнях комплексу цитоморфологічних показників периферичної крові з урахуванням структурних змін різних клітинних елементів та компенсаторнорегенераційних зрушень в популяціях лейкоцитів різного типу, еритроцитів, ретикулоцитів, тромбоцитів. Найбільш інформативними є дослідження кісткового мозку, тимусу, селезінки, печінки та яєчок на мазках і відбитках. У динаміці тривалої дії ЕМП УВЧ низького рівня на основі реакцій кровотворної та лімфатичної тканин вдається визначити закономірності формування порушень в імунній системі, а також у системі гемостазу та червоній крові, які необхідно враховувати для гігієнічної оцінки дії радіохвиль. Реєстрація патологічних форм мітотичного поділу клітин у різних органах, багатоядерних утворень, анеуплоїдних клітин, мітотичного індексу, фігур амітозу, зрушень мітотичного циклу дозволяє визначити порогові рівні дії ЕМП на генетичний апарат.

Величина порогових рівнів дії УВЧвипромінювань на клітинні системи узгоджується з даними, отриманими при дослідженні функціонального стану нервової, імунної та інших систем, які лягли в основу вітчизняних стандартів радіочастотних випромінювань (Ю.Д. Думанський і ін.,1975, 1985;1999;2001; А.М.Сердюк, 1977, 1985; І.П.Лось, 1980, 1985; М.Г.Шандала, 1986; М.О. Навакатікян, 1991; І.І.Карачов, 1993; Н.Г.Нікітіна, 1994; Л.А.Томашевська, 1994; М.І.Руднєв і ін., 1994, 1999). Про це свідчить динаміка найчутливіших показників щурів при дії імпульсного ЕМП 1765 МГц. Так, після 2 місяців опромінення достовірні зміни порогу чутливості електричного подразнення шкіри виникають при інтенсивності 20 мкВт/см², а активності сукцинатдегідрогенази та цитохромоксидази при інтенсивності 60 мкВт/см². (Нікітіна Н.Г. та ін. 1987). Порівняння величин максимально недіючих рівнів ДМХ, покладених в основу вітчизняних гігієнічних нормативів для умов населених місць, та мінімальних ефективних рівнів ДМХ (на прикладі частоти 3000 Мгц, табл.5) підтверджує співставимість отриманих резу

Таблиця 5

Вірогідні (максимально недіючий і мінімальний ефективний) рівні випромінювань

льтатів. Разом з тим застосований у роботі методичний підхід для гігієнічної оцінки УВЧвипромінювань має ряд переваг порівняно із відомими розвязаннями проблеми. Поперше, визначені якісні та кількісні мінімальні й середні ефективні рівні чинника дозволяють виявити межу адаптаційних і компенсаторних реакцій на клітинному рівні. Подруге, застосування комплексу цитологічних досліджень дозволяє оцінити небезпечність випромінювань у короткі строки і по скороченій програмі, що є важливим для проведення першого етапу гігієнічних, особливо профпатологічних досліджень та профілактики можливих негативних ефектів. Втретє, результати досліджень характеризують окремі аспекти закономірностей і механізму формування неспецифічних цитофізіологічних змін при дії ДМХ інтенсивністю 0,0150 мВт/см², що має важливе значення для діагностики та прогнозування несприятливих наслідків у різних умовах опромінення.

ВИСНОВКИ

1. Електромагнітні поля УВЧдіапазону є потенційно небезпечним для людини чинником, ступінь шкідливості якого остаточно не зясована. У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення проблеми критеріїв гігієнічної оцінки випромінювань на основі експериментального визначення показників цитологічних порушень в організмі (із позицій концепції адаптації) та закономірностей і механізму їх біологічної дії на клітинному й субклітиному рівнях. Модельними тестсистемами для розвязання цих завдань використані клітини системи крові, що має практичне значення для ранньої діагностики та профілактики можливих захворювань у різних умовах опромінення.

2. Установлено, що показниками шкідливого впливу ДМХ теплового рівня на щурів різного віку є кількісні зміни в популяціях клітин імунної системи, які виникають вже після одноразової дії і найбільш виражені у старих та молодих тварин. У молодому віці активізується також функція репродукції гемопоетичних клітин. В умовах дії ДМХ інтенсивністю 0,05 мВт/см² (10 днів) у молодих щурів збільшується, порівняно із статевозрілими, кількість бластних клітин та лімфоцитів у кістковому мозку, що свідчить про стимуляцію процесів регенерації.

3. В умовах одноразової дії ДМХ на статевозрілих щурів виявлено 3 типи цитологічних змін, які залежать від рівня та часу опромінення і характеризують чіткі закономірності мобілізації термінових захисних реакцій організму або виникнення пошкоджень: 1) реактивності з активізацією перерозподілу лейкоцитів; 2) компенсаторних процесів у кістковому мозку 3) пошкодження: цитопенії, посилення деструкції клітин. Найтісніший зв'язок з рівнем опромінення мають індекс дозрівання нейтрофілів, мiтотичний індекс, індекс деструкції.

4. Встановлено закономірне зниження кореляційного зв'язку з інтенсивністю чинника після експозиції 1 і 2 місяці для реакцій клітинних елементів крові та вмісту гемоглобіну. Виявлені зв'язки для більшості інших показників також є нижчими, ніж при одноразовому опроміненні і відображують наявність стимуляції адаптивних процесів в умовах тривалої дії ДМХ. Однак паралельно підвищується зв'язок з рівнем опромінення для інволютивних змін мегакаріоцитів, проліферативної активності та деструкції клітин, які є ознаками пошкодження.

5. Основними закономірностями біологічної дії ДМХ упродовж 12 місяців визначено посилення поліморфізму клітин та зрушення процесів їх диференціації і репродукції. Реакції спершу мають неспецифічний характер: при інтенсивності 0,010,05 мВт/ см² співвідношення клітин не виходять за межі фізіологічної норми, при ГПЕ 0,5 мВт/см² виникає стимуляція регенерації гранулоцитів, еритроцитів і мегакаріоцитів у кістковому мозку та селезінці. УВЧвипромінення ГПЕ 110 мВт/см² призводять до цитопенічних реакцій і посилення деструкції клітин.

6. У динаміці тривалої дії ДМХ значні зміни виникають у мегакаріоцитах, що відображує наявність порушень в системі гемостазу вже при інтенсивності 0,5 мВт/см², та клітинах імунної системи. Ознаками впливу чинника на імунобіологічну реактивність є: підвищення поліморфності, міграції й перерозподілу лейкоцитів, активізація регенерації їх попередників, збільшення вмісту антитілоутворюючих клітин і базофілів у кістковому мозку та селезінці, зміни співвідношень Т і Влімфоцитів. При ГПЕ 0,5 мВт/см² порушується метаболізм кислої та лужної фосфатаз лейкоцитів. Більш стійкими до опромінення є еритроїдні клітини. Активізація еритропоезу у статевозрілих щурів настає при інтенсивності 0,5 мВт/см², але кількість еритроцитів крові знижується при ГПЕ 10 мВт/см ².

7. На моделі експериментальної ниркової гіпертонії встановлені більш виражені порушення у ослабленому організмі під впливом ЕМП інтенсивністю 0,0150,05 мВт/см² навіть за умов ступеневої адаптації. Цитологічними показниками небезпечності чинника у цьому випадку визначені імуноморфологічні реакції та компенсаторні і деструктивні зміни в різних популяціях клітин кісткового мозку.

8. Особливостями поєднаної дії ЕМП УВЧ (0,05 мВт/см²) і гіпоксії є: підвищення мітотичного індексу й розвиток замаскованих компенсаторних процесів у популяції еритроїдних клітин. ДМХ (10 мВт/см²) в поєднанні з рентгенівським опроміненням посилюють регенерацію еритроцитів і лейкоцитів. Установлено позитивний ефект екзогенного клонування мієлокаріоцитів (від щурів, експонованих ДМХ) рентгенопроміненим реципієнтам, а також попередньої (до дії іонізуючої радіації) експозиції в ДМХ, що на кілька діб продовжує життя летально опромінених щурів. Виявлений модифікаційний вплив пояснено значним посиленням репаративнорегенераційної здатності кровотворних клітин після дії ЕМП УВЧ цього рівня, що свідчить опосередковано про їх потенційну небезпеку.

9. ДМХ (понад 0,5 мВт/см²) впливають на мітотичний цикл і генетичний апарат бластних клітин. Ранньою ознакою небезпечності чинника є порушення формування мітотичного апарату та поділу клітин. Далі виникає стимуляція синтезу ДНК і протеїнів й проліферації клітин. Після 12 місяців опромінення (БР, ІПР, 0,5 мВт/см² та вище) збільшується кількість клітин із хромосомними абераціями, зокрема з мостами в ана і телофазі. Наслідком впливу ДМХ на генетичний апарат є явища поліплоїдизації, багатоядерності, анеуплоїдії.

10. Виявлені цитологічні зміни характеризують механізм біологічної дії ДМХ. Рання неспецифічна реакція перерозподіл лейкоцитів пов`язана з регуляторним впливом нейроендокринної системи, рухомість лімфоцитів збільшується. Вплив ДМХ низького рівня на репродукцію клітин, синтез ДНК і протеїнів зумовлений змінами мітотичного циклу, які призводять до пригнічення або стимуляції процесів біосинтезу, хромосомних аберацій, зрушень проліферативної активності. У генезі пошкоджень клітин основне значення мають альтерація мітохондрій, лізосом, мембранних структур, лізис зернистості нейтрофілів, клазматоз, утворення мієлінових фігур. Порушення ультраструктури (10 мВт/см²) посилюється в усіх типах гемопоетичних клітин.

11. Розроблено спосіб розмежування адаптивних реакцій і пошкодження у системі крові під впливом ДМХ за допомогою співставлення інтенсивності процесів перерозподілу лейкоцитів, оновлення клітин і деструкції. В динаміці опромінення диференційовано 3 фази морфофункціональних змін на клітиннопопуляційному рівні: мобілізації адаптивних зрушень, розвитку резистентності, виснаження. При інтенсивностях 0,010,05 мВт/см² виявляються реакції у межах фізіологічної норми й фізіологічної адаптації. Для 3ї фази є характерними: цитопенічні зміни, підвищення деструкції клітин і патології мітозу (110 мВт/см ²).

12. На основі математичного визначення та ранжування радіочутливості показників системи крові встановлені кількісні цитологічні критерії для розмежування реакцій адаптації і пошкодження при дії ДМХ, які є підгрунтям для їх прискореної біологогігієнічної оцінки:

в умовах одноразового опромінення критерієм адаптаційних зрушень визначено зміни чисельності лейкоцитів і вміст мієлокаріоцитів в 1 мкл., а критерієм шкідливого впливу підвищення інволютивних форм мегакаріоцитів;

при дії ДМХ 1 місяць у безперервному режимі показником адаптивних реакцій є кількісні зміни нейтрофільних гранулоцитів крові, а критеріями негативного впливу на кістковий мозок порушення процесів диференціації мегакаріоцитів та імунобіологічної реактивності;

за дії ДМХ (ІПР) 2 місяці критерієм оцінки впливу на кров встановлені кількісні та якісні зміни нейтрофілів, середніх і великих лімфоцитів, найчутливішим показником впливу на кістковий мозок посилення інволюції мегакаріоцитів;

основний критерій пошкодження при дії ДМХ підвищення деструктивних змін клітин. Вірогідні порогові рівні, за яких індекс деструкції збільшується складають, відповідно для одного, 30ти та 60ти днів опромінення: 3,34 мВт/см²; 2,9 мВт/см²; 0,30 мВт/см², що відображує можливість акумуляції несприятливих ефектів після 2 місяців опромінення в імпульснопереривчастому режимі;

згідно з величиною усередненого рангу мегакаріоцити займають перші місця по радіочутливості в усіх умовах опромінення. Чисельність лімфоїдних клітин відповідає 15 рангам радіочутливості при дії ДМХ у безперервному режимі.

критерієм для визначення порогів шкідливості УВЧвипромінювань слід вважати замасковані компенсаторні процеси у кровотворній тканині, які виникають в агравованих умовах, а також у молодих тварин при ГПЕ 0,05 мВт/см ²;

критерієм небезпечності ДМХ для умов тривалої дії та екстремальних ситуацій є вплив на процеси репродукції бластних клітин та диференціації мегакаріоцитів, а також на генетичний апарат, процеси імуногенезу, посилення деструкції клітин, цитопенії (0,5 мВт/см² та вище).

13. Статистична оцінка дії ДМХ на систему крові у градуйованій та альтернативній формі в основному співпадає з даними цитоморфологічних досліджень: мінімальні й середні ефективні інтенсивності при опроміненні щурів 1 місяць становлять 0,010,03 мВт/см² (БР), а при експозиції 2 місяці 0,0020,05 мВт/см² (ІПР). Ці рівні активізують реакції фізіологічної адаптації клітин. Критеріями компенсаторних реакцій є підвищення чисельності бластних та молодих клітин (0,030,1 мВт/см²), а критерієм активізації регенерації посилення їх репродукції (0,2; 0,48 мВт/см², БР і 1,05; 2 мВт/см², ІПР).

14. На основі кількісної оцінки залежності цитологічних змін від умов опромінення та визначення вірогідних мінімальних і середніх ефективних рівнів для кожного показника встановлено, що вплив імпульснопереривчастих випромінювань на поліплоїдні й імунокомпетентні клітини більш виражений, ніж дія в безперервному режимі, що потрібно враховувати при гігієнічному нормуванні.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

Здобуті результати дозволили визначити місце цитологічних критеріїв у системі гігієнічного нормування радіохвиль. В схему біологогігієнічного лабораторного експерименту запропоновано внести розділ цитологічних досліджень їх впливу, який включає:

1) визначення морфофункціональних змін мегакаріоцитів;

2) доповнення прийнятих раніше методів досліджень реакцій імунної системи на основі виявлення кількості антитілоутворюючих клітин у кістковому мозку та селезінці (плазмоцитів) і макрофагів;

3) експрестестування процесів пошкодження у кровотворній, лімфатичній та інших тканинах за величиною індексу деструкції клітин;

4) оцінку регенераційних зрушень клітинних елементів крові;

5) дослідження динаміки кількісних змін бластних клітин кісткового мозку у молодих тварин;

6) оцінку цитогенетичних змін на популяціях бластних та лімфоїдних клітин з урахуванням ана, телофазного і метафазного методів;

7) виявлення впливу ЕМП на репродукцію бластних і молодих клітин за ознаками мітотичного індексу, числа амітозів, явищ поліплоїдизації і анеуплоїдії;

8) розмежування адаптаційних, компенсаторних і патологічних реакцій в популяціях клітин кісткового мозку на основі запропонованих критеріїв з урахуванням ранжування мінімальних та середніх ефективних рівнів опромінення;

9) дослідження реакцій гепатоцитів з використанням ядерцевого тесту;

10) тестування багатоядерності у сперматогенному епітелії (на відбитках);

11) еспериментальними моделями для визначення цитофізіологічних механізмів дії УВЧвипромінювань рекомендовані поліплоїдні клітини кісткового мозку, яєчка, печінки, а також лімфоцити, нейтрофільні гранулоцити, еритроцити;

12) критеріями оцінки небезпечності ДМХ запропоновані: порушення процесів диференціації та репродукції клітин, імуноморфологічні реакції, індекс деструкції; маркерами для клініколабораторної діагностики рекомендовані: структурні зміни мегакаріоцитів і нейтрофілів, співвідношення лейкоцитів різного типу, регенеративні зрушення в клітинних популяціях.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Обухан К.І. Монографія. Оцінка порогових рівнів біологічної дії електромагнітних випромінювань на клітинні системи. К.:Правда Ярославичів,1998.168с

2. Обухан Е.И. Реактивность мегакариоцитов костного мозга белых крыс при воздействии сверхвысокочастотного электромагнитного поля малой интенсивности //Цитол. и генетика. 1977. N 1.С. 2729.

3. Обухан Е.И., Белокриницкий В.С. Дифференцировка лейкоцитов костного мозга при воздействии электромагнитного поля сверхвысокочастотного диапазона //Врачеб. дело. 1978. N 6. С. 120124.

4. Действие электромагнитного поля СВЧдиапазона на некоторые функциональные и морфологические показатели в онтогенезе / Шандала М.Г., Руднев М.И., Обухан Е.И., Акименко В.Я., Черненький Н.Н. //Гигиена насел. мест. К., 1981. Вып.20. С.2629.

5. Обухан Е.И. Митотическая активность миелокариоцитов при микроволновом облучении (2375 МГц) // Цитол. и генетика. 1984. N 4. С. 264267.

6. Обухан Е.И. Особенности эозинофильной реакции системы крови при сверхвысокочастотном электромагнитном облучении //Врач. дело.1984.N2.С.106108.

7. Обухан Е.И., Руднев М.И. Цитофотометрия ДНК миелокариоцитов после однократного действия СВЧ облучения малой интенсивности // Радиобиология. 1987. Вып.2. С. 264266.

8. Обухан К.І. Діагностика цитологічних змін у системі крові при дії неіонізуючих електромагнітних випромінювань //Лаб. діагностика. 1998. N 4. С.1619.

9. Обухан К.І. Вплив ультрависокочастотних випромінювань на пороги адаптації і пошкодження клітин системи крові //Лікарська справа. 1998. N7. C.7174.

10. Обухан Е.И. Гигиеническая оценка электромагнитных излучений ультравысокочастотного диапазона на основе концепции физиологической адаптации // Гигиена населен. мест: К., 1998. Вып. 33. С. 192198.

11. Обухан К.І. Вплив ультрависокочастотних випромінювань на процеси репродукції гемопоетичних клітин //Агроекологія і біотехнологія: зб. наук. праць. К., 1998. Вип. 2. С. 347351.

12. Обухан Е.И. Авторадиографические исследования синтеза ДНК в различных клеточных популяциях при воздействии электромагнитного поля (2450 МГц) малой интенсивности // Гигиена населен. мест. К.: 1999. Вып. 34. С. 141146.

13. Обухан К.І. Імуноморфологічні реакції як індикатор ранніх несприятливих ефектів електромагнітних випромінювань //Наук. вісник нац. аграрного унту. 1999. N 16. С. 133136.

14. Обухан К.І. Циторадіографія ДНК і протеїнів в клітинах різного типу після опромінення щурів дециметровими хвилями //Цитол. и генетика. 1999. Т.3. N 3. C. 3438.

15. Обухан К.І. Оцінка цитологічних механізмів біологічної дії радіочастотних випромінювань //Лаб. діагностика. 1999. N 1. C. 3942.

16. Обухан Е.И. Адаптивные реакции и повреждение лейкоцитов крови при действии неионизирующих излучений // Пробл. екол. та мед. генетики і клін. імунології: зб. праць, 1999. Вип. 1. С.5763.

17. Обухан Е.И. Определение биологической эффективности ультравысокочастотных излучений на клеточном уровне //Гигиена населен. мест. К., 1999. Вып. 35. С. 153160.

18. Обухан Е.И. Роль клеточных факторов неспецифической защиты в гигиенической оценке электромагнитных неионизирующих излучений //Медицина труда и пром. экология. 1999. N 12. C. 912.

19. Обухан К.І. Ступінь небезпеки біологічної дії неіонізуючих випромінювань як проблема сьогодення //Проблеми екол. та мед. генетики і клініч. імунології: зб. праць. К.ЛуганськХарків, 2000. Вип. 2. С. 6167.

20. А. с. 1427303 СССР, МКИ3 4 G 0 N 33/48. Способ определения количества ДНК в клетках костного мозга /Обухан Е.И. (СССР). N 3603409; Заявлено 09.06.83; Опубл. 30.09.88, Бюл. N 36. Открытия. Изобретения. 1988. N 36. 2 с.

21. Обухан Е.И. Гигиеническая оценка электромагнитных излучений (2375, 2450 МГц) на основе цитологических исследований // Гигиена населен. мест. К., 2000. Вып. 37. С. 272275.

22. Обухан Е.И. Цитологічні критерії гігієнічної оцінки електромагнітних ультрависокочастотних випромінювань (ЕМП УВЧ) // Гигиена населен. мест. К., 2001 Вып. 38. С.8185.

23. Руднев М.И., Обухан Е.И. Структурнофункциональные аспекты биологического действия факторов малой интенсивности //Структурнофункциональные и биохимические механизмы влияния факторов окружающей среды на организм человека в эксперименте: сб. трудов. М., 1986. C. 3034.

24. Обухан Е.И., Старченко С.Н., Черненький Н.Н. Адаптационные реакции

тканевых и клеточных структур при воздействии микроволн и их гигиеническая значимость // Биологическое действие электромагнитных полей: тез. докл. - Пущино, 1982. С. 114115.

25. Обухан Е.И. Источники развития кроветворных клеток в норме и эксперименте //Актуальные проблемы развития человека и млекопитающих: сб. трудов. Симферополь, 1983. С.170171.

26. Обухан Е.И. Морфологические изменения клеток периферической крови при микроволоновом облучении (2375 МГц) /Киев. НИИ общей и коммун. гигиены. К., 1985. 14 с. Рук. деп. в ВИНИТИ 23.10.85, N 7773В85 // Ред. ж. Цитология и генетика.

27. Обухан Е.И. Современные представления о механизме биологического действия неионизирующей радиации (Обзор литературы). К., 1988. 15 с. Рус. Деп. в ВИНИТИ 19.09.88, N 7026В 88 // Анот. в ж. Цитол. и генетика, N 1, 1989.

28. Оценка биологического действия терапевтических уровней микроволнового излучения на человека / Е.Ф.Стоян, Е.И.Обухан, Н.М.Гончар, А.М.Шеметун // Гигиена окружающей среды: тез докл. К.:МЗ УССР, 1989. С.103105.

29. Способ региональной регламентации факторов воздушной среды на основе обобщения токсикологогигиенических экспериментов /В.И.Сватков, Н.М.Боровикова, В.Е.Присяжнюк, Е.И.Обухан, П.В.Семашко //Проблемы контроля и защиты атмосферы от загрязнения. 1990. Вып.16. С.8893.

30. Obuhan Ye.I. Regeneration activity of extensively selfreneved tissues induced by microwaves //Abstr. book 1 world Congress for electricity and magnetism in biology and medicine. Florida, 1992. Р. 96.

31. Оbuhan Ye.I. Cytomorphological studies of microwave effect on femoral bone marrow /Transact. 2 nd Congress of the Europ. Bio-electromagnetics Association. BledSlovenia, 1993. C. 76.

32. Обухан К.І. Життя в "електромагнітному павутинні": біологічна дія неіонізуючих випромінювань //Вісник НАН України. 1999. N 1. С. 2530.

33. Обухан К.І. Індикація впливу мікрохвиль на систему крові //Довкілля та здоров'я. 1999. N 3. С. 1315.

АННОТАЦИЯ

Обухан Е.И. Обоснование цитологических критериев для гигиенической оценки ультравысокочастотных электромагнитных излучений. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 14.02.01 - гигиена (биологические науки). - Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева АМН Украины, Киев, 2001.

Диссертация посвящена решению проблемы биологогигиенической оценки воздейтвия неионизирующих излучений на основе цитологических критериев. В работе развивается новое направление экспериментального определения степени безопасности ультравысокочастотных излучений, основанное на концепции адаптации клеток системы крови к действию ЭМП малой интенсивности различных режимов генерации. Цитологические и гематологические исследования выполнены на белых крысах линий Вистар, Фишер и нелинейных. Животных облучали в безэховых камерах при интенсивностях ЭМП от 0,01 до 50 мВт/см² однократно, либо в течение 12 месяцев (0,0110 мВт/см²).

Установлены закономерности и особенности морфофункциональных изменений мегакариоцитов, лимфоцитов, нейтрофильных гранулоцитов, эритроидных клеток, плазмоцитов, недифференцированных и стромальных клеток в различных условиях облучения. Влияние ЭМП на процессы дифференциации, репродукции и созревания клеток костного мозга зависит от возраста, времени и интенсивности воздействия, наличия факторов иной природы (гипоксии, рентгеновского об-лучения), а также действия на организм, ослабленный заболеванием на почечную гипертонию. Выявлены наиболее радиочувствительные клетки (мегакариоциты, клетки иммунной системы), изменения митотического цикла, процессов репродукции недифференцированных клеток и ультраструктуры различных типов клеток. Наиболее общими закономерностями воздействия ЭМП на клеточные популяции системы крови являются: зависимость цитологических реакций от уровня и времени облучения, повышение клеточного полиморфизма и неспецифический (адаптационный) характер морфофункциональных изменений клеток иммунной системы. Частными закономерностями морфофункциональных изменений мегакариоцитов есть активизация процессов инволюции зрелых форм, явления эмпериополезиса, амитоза. В популяции нейтрофильных гранулоцитов увеличивается количество гипертрофированных форм, усиливаются процессы гиперплазии, появляются атипичные зрелые клетки. В процессах повреждения нейтрофилов важную роль выполняют феномены дегрануляции, выявленные с помощью электронного микроскопа. Влияние ЭМП на эритроидные клетки связано со стимуляцией регенерации их недифференцированных и молодых форм, асинхронным созреванием ядра и цитоплазмы. Для популяции лимфоидных клеток характерно увеличение численности Вклеток в крови, а также средних и больших клеток с азурофильной грануляцией в цитоплазме и т.д.

В работе выявлено ряд новых феноменов, которые подтверждают наличие биологической эффективности УВЧ излучений малой интенсивности (0,051 мВт/см²): образовани...