Реакции организма человека на возмущения геомагнитного поля

Одним из природных абиотических факторов риска для здоровья человека являются геомагнитные возмущения (магнитные бури), нарушающие временную последовательность информационных сигналов, которые организм использует для согласования ритмики биологических процессов с ритмикой окружающей среды.

Анализ результатов исследований, выполненных в разное время и в различных регионах земного шара показал, что по мере усложнения организации биосистем уменьшается степень специфичности их реакций на магнитное поле и соответственно увеличивается феномен неспецифических реакций. Это отчетливо видно при переходе от клеточного к более высокому уровню (тканевой, системный, организменный). Вероятно, одной из причин является переход от энергетического к информационному классу взаимодействий (Пресман А.С., 1976). Однако, несмотря на изменение характера взаимодействия принципиально доказано возникновение реакций физиологических систем, целостного организма на магнитное поле.

У человека геомагнитные возмущения не вызывают специфических заболеваний, но из-за разбалансирования систем регуляции функций организма отягощают имеющиеся функциональные нарушения.

Исследования влияния ГМП на организм здорового человека очень разрознены и немногочисленны.
Наиболее чувствительными к электромагнитным излучениям Солнца являются нейродинамические процессы, прямо или косвенно переключающего хронобиологические процессы организма на патологический или стрессовый режим функционирования со всеми вытекающими из этой ситуации последствиями. К настоящему времени влияние геомагнитного поля Земли, зависящего от деятельности Солнца на нервную систему "настолько несомненно, насколько оно несомненно по отношению к железу" (Холодов Ю.А., 1982).

Во время магнитных бурь при выполнении корректурных проб (таблица В.Я. Анфимова) увеличивается число ошибок, свидетельствующих о преобладании раздражительного процесса (зачеркивание сходных букв, повышенная реакция на экстероцептивные стимулы), который резко возрастает на 2-е сутки после магнитной бури. Только спустя 3-4 суток после ее окончания наблюдается увеличение количества проверяемых строк и значительное уменьшение ошибок раздражительного и тормозного характера.

Изменение уровня геомагнитной активности сопровождается у здоровых лиц удлинением времени простой двигательной реакции на звуковой раздражитель, укорачивается время проведения пробы на скорость переработки зрительной информации (СПЗИ), повышается величина кожно-гальванического рефлекса, регистрируемого во время проведения пробы на СПЗИ, ухудшаются показатели внимания, кратковременной и долговременной памяти.

Обнаружено сходство преобладающих частот ЭЭГ мозга человека и низкочастотных пульсаций геомагнитного поля. Эти пульсации варьируют в пределах 0,1-100 Гц, но наибольшая их амплитуда приходится на диапазон 8-16 Гц, т.е. диапазон альфа-ритма ЭЭГ человека. Не исключено, что при формировании мозговой деятельности в процессе эволюции использовались ритмы внешней среды для создания внутренних ритмов.

Согласно гипотезе о физиологических механизмах воздействия ГМП (Пресман А.С., 1968), увеличение его активности оказывает регулирующее влияние на ЦНС, приводя к изменению физиологических процессов в направлении компенсации и снижении чувствительности к восприятию нежелательного внешнего воздействия. В зависимости от амплитуды ГМП, от функционального состояния человека и от временного фактора могут происходить активационные или тормозные физиологические процессы. Этим объясняются разнонаправленные изменения качества внимания и памяти. Сопоставление полученных результатов о более выраженном ухудшении памяти по сравнению с вниманием и результатов исследования о влиянии умственного утомления на систему восприятия и переработки информации показывает, что в обеих ситуациях "слабым местом" является нарушение операций повторения и извлечения информации из кратковременной (оперативной) памяти. В тоже время неизменными остаются операции сенсорной обработки единичного стимула, т.е. объем внимания. Эти данные свидетельствуют о неспецифическом влиянии ГМП на процессы внимания и памяти.

Известно, что внимание и кратковременная память во многом определяют надежность выполнения операторской деятельности и возмущения ГМП негативно влияют на качество этих психических процессов.

При флуктуации напряжения ГМП при значительных и внезапных изменениях К-индекса отмечаются смена доминирования полушарий по активности альфа- и преимущественно бета-ритмов. Происходит сглаживание как межполушарной асимметрии, так и функциональной асимметрии рук. Известно, что именно функциональная асимметрия, отражающая неравнозначное отношение больших полушарий мозга человека к восприятию различных видов информации, характеризует формирование адаптивных программ под влиянием разнообразных факторов.

Таким образом, нервная система достаточно чувствительна к геомагнитным воздействиям, причем это касается и вегетативного отдела. Это показано в исследованиях А.Л. Чижевского (1976), который обнаружил асимметрию и изменение электрических потенциалов кожи в эти периоды. Реакции здоровых лиц при малых и умеренных магнитных бурях заключаются в усилении тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Известно, что в сохранении вегетативного равновесия важнейшее значение имеют кортикостероиды. В 1982 году появились сведения об изучении кортикоидной функции надпочечников у здоровых лиц в день возмущения ГМП. Выявлено, что в этот день количество кортикостероидов либо достоверно снижалось, либо увеличивалось. Подобная разнонаправленность отражает избирательную индивидуальную чувствительность людей к изменениям ГМП. Колебания экскреции гормонов при изменении геомагнитной обстановки близки к физиологической норме.

Реакция гипофизарно-надпочечниковой системы - одно из проявлений адаптации здорового организма к условиям внешней среды, выработанной в процессе эволюционного развития, и свидетельствует о тесной зависимости организма от состояния ГМП.

Данные корреляционного анализа демонстрируют наличие очень тесной нелинейной связи между изменениями магнитного поля Земли по К-индексу и колебаниями экскреции нейтральных 17-кетостероидов в моче здоровых мужчин. Периоды высокой магнитной активности предшествовали увеличению экскреции гормонов надпочечников на 24-48 часов, т.е. "пики" К-индекса предшествовали "пикам" экскрециии 17-кетостероидов. Коэффициент изменчивости 17-кетостероидов резко увеличивался в дни наибольших изменений магнитного поля Земли и колебался от 31 до 155%. Между изменениями напряженности магнитного поля Земли (К-индекс) и колебаниями адреналина, гормона мозгового слоя надпочечников, установлена средняя корреляционная связь. Суммарное повышение значений К-индекса от 15 до 40 и выше вызывает увеличение через 24-48 часов экскреции адреналина с мочой от 6,55 до 12,0 нмоль/л (1,2-2,2 мкг/ч).

Таким образом, изменения К-индекса, характеризующего геомагнитную активность, вызывают в организме быстрые сдвиги вегетативного равновесия. Первой включается симпато-адреналовая система, которая обеспечивает приспособление ряда функций организма к изменившимся условиям внешней среды.

Рассматривая роль различных гормональных факторов в стресс-реакции, H. Selуe (1960) преимущественное значение придает гипофизарно-адреналовой системе. Поскольку пусковым гормоном для деятельности надпочечников является АКТГ, можно предполагать, что подключается вся система гипоталамус-гипофиз-надпочечники.

Высокая геомагнитная активность связана с состоянием многих функций.

Учащение дыхания, брадикардия, ослабление дыхательной аритмии и сердечно-дыхательного синхронизма и уменьшение соотношения частота сердцебиения/частота дыхания коррелируют с К-индексом геомагнитной активности. Причем, эти изменения обнаружены в дневные часы суток. Таким образом, усиление возмущения ГМП сопровождается повышением напряженности в деятельности регуляторных механизмов сердца и дыхания.

С вариациями ГМП также коррелируют такие показатели функционального состояния как систолическое и диастолическое давление крови и периферическое сопротивление сосудов.

Обнаружено резкое увеличение числа лейкоцитов за счет нейтрофилов в 1,65 - 0,15 в день бури и резкое их снижение на 2-3 день после бури. Отмечены их противоположные изменения с уровнем лимфоцитов.

Установлена зависимость цитохимического статуса лейкоцитов периферической крови от состояния геомагнитного поля. Активность глютаматдегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы, альфа-глицерофосфатдегидрогеназы и НАД-Н2 - деафоразы в лимфоцитах коррелирует с индексами геомагнитной возмущенности.

Изучение тромбоэластографических показателей у женщин в магнитовозмущенные дни выявило изменение всех показателей тромбоэластограммы, отражавших время начала и продолжительность разных фаз гемокоагуляции, что свидетельствует о возникновении гипокоагуляции в магнитовозмущенные дни по сравнению с магнитоспокойными днями.

Показано, что в дни геомагнитных возмущений в цельной крови и эритроцитах содержание натрия, калия и кальция увеличивалось в 1,5-2 раза, магний - не изменялся. В плазме и моче - содержание натрия, кальция - снижалась в 1,2 раза. Калий в плазме снижался в 1,5, а в моче - увеличивался в 1,5 раза. Количество магния в плазме имело тенденцию к увеличению, а в моче к снижению.

Очевидно, что реакции организма здорового человека на колебания (в определенных пределах) такого эволюционно привычного фактора, как земное магнитное поле, носят адаптивно-компенсаторный характер и не выходят за пределы физиологической нормы.

Существенным аргументом в пользу возникновения адаптационного десинхроноза под воздействием геомагнитных бурь, служат полученные результаты статистического анализа данных об обострении более 36 существующих заболеваний. Это психические заболевания, болезни сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и т.д.

Не случайно А.Л. Чижевский (1928) назвал солнечную активность "фактором, способствующим возникновению и распространению психозов ". В своей статье под таким названием автор обобщил большой статистический материал и пришел к выводу, что при повышении солнечной активности резко увеличивается число обострений различных психических заболеваний. В.П. Исхаков (1976), проанализировав большое количество данных о заболеваемости шизофренией в городе Андижане, пришел к выводу, что заболеваемость шизофренией достоверно коррелирует с повышением геомагнитной активности, что указывает на ее влияние при формировании нервной системы человека в пренатальный период. У больных шизофренией рождение приходилось на пики Ар геомагнитных возмущений. Изучая особенности влияния геомагнитных флуктуаций на развитие депрессивных и маниакальных состояний различного генеза (Сонник Г.Т. с соавт., 1990; Kaу R.W., 1994), было обнаружено, что поступление в стационар больных с диагнозом рекуррентная шизофрения, реактивная депрессия, маниакально-депрессивный психоз и инволюционная депрессия, коррелируют с числом солнечных вспышек и К-индексом магнитной активности. По мнению одного из авторов данных исследований (Kaу R.W., 1994), причиной обострения заболевания является дисфункция серотониновой и адренергической систем. Эффекты изменения клеточной проницаемости, активности кальциевых каналов и возбудимости магниторецепторов могут быть возможным биохимическим механизмом обострения заболевания.

В день смены знака вектора межпланетного магнитного поля с отрицательного на положительный увеличивается частота возникновения эпилептических припадков. Такая же связь частоты припадков установлена с возникновением геомагнитных бурь.

У лиц с нарушением функции мозга во время геомагнитных возмущений наблюдаются различные расстройства. Так, у больных с гипоталамо-диэнцефальными расстройствами возникает десинхронизация физиологических функций, накапливаются патологические типы суточных кривых пульса, артериального давления и температуры тела. Аналогичные сдвиги отмечены и у лиц с травмой черепа. У больных с отдаленными последствиями закрытой черепно-мозговой травмы было обнаружено, что одним из частых симптомов являются цефалгии, которые сопровождались головокружением или тошнотой. У всех исследуемых усиливались астенические явления, физическая и психическая активность в дни магнитных бурь оставалась сниженной. Кроме того, отмечалось изменение артериального давления в сторону гипотензии.

В настоящее время достоверно установлено, что во время магнитных бурь высока степень риска для лиц, подверженных сердечно-сосудистым заболеваниям.

В период магнитных бурь у людей, страдающих гипертонией, высока вероятность развития криза. В отношении больных гипертонической болезнью отмечен неблагоприятный биотропный эффект окончания бури. Имеется точка зрения (Агулова Л.П., 1996), согласно которой гипертонический криз – это резонанс. Он возникает при сочетании высокой межфункциональной синхронизации и низкого адаптационного резерва. Гипертонические кризы возникают в экстремальных точках высокосинхронизированных биологических ритмов, чаще – в максимуме. В этих точках организм обладает наименьшей устойчивостью. Возникновение гипертонических кризов (резонанс) может быть спровоцировано как внутренними, так и внешними причинами. Среди внешних причин значимое место принадлежит геофизическим и космическим факторам. Гипертонические кризы возникают преимущественно у пациентов с правополушарным профилем асимметрии головного мозга. Активность правого полушарий тесно связана с состоянием диэнцефальных структур, которым отводится ведущая роль в механизме компенсаторно-приспособительных реакций.

Отмечено, что у больных ишемической болезнью сердца стенокардические приступы наблюдаются в 2 раза чаще в магнитовозмущенные дни, чем в дни с малой магнитной активностью.

Кроме того, в эти же периоды возрастает риск развития инфарктов миокарда, а течение болезни происходит гораздо тяжелее, чем у пациентов, у которых инфаркт миокарда развился в относительно спокойной геофизической обстановке. Возрастание количества инфаркта миокарда во время магнитных бурь по мнению Бреус Т.К. (1992) является следствием нарушения биологических ритмов. Известно также, что при неблагоприятных гелиогеофизических условиях летальность от инфаркта миокарда в 2 раза выше, чем в спокойные дни. Обнаружено также, что максимальное количество скоропостижных смертей от инфаркта миокарда приходится на вторые сутки после геомагнитных возмущений.

P. Semm et al. (1981) считают, что магниторецепторной структурой является эпифиз, продуцирующий гормон мелатонин и участвующий в регуляции циркадианного ритма. Результаты исследования M.A. Persinger (1995), поддерживают гипотезу, что снижение ночной концентрации эндогенного антиконвульсионного мелатонина геомагнитным возмущением, может спровоцировать сердечную аритмию блокированием амигдало-паравентрикуляргипоталамо-солитарных проводящих путей. Интересные данные исследований продукции мелатонина у больных ишемической болезнью сердца (ИБС) под влиянием естественного магнитного поля получены С.И. Рапопортом с соавт. (1997). Адаптивное действие гормона эпифиза мелатонина у человека и животных обусловлено тремя его важнейшими функциями: ритморегулирующей, антиоксидантной и иммуномодулирующей. В последние годы в литературе появилось много исследований на животных и на людях, свидетельствующих о том, что искусственные электромагнитные поля подавляют продукцию мелатонина. В результате исследований С.И. Рапопорта с соавт. (1997) оказалось, что в моче больных отсутствует характерная для здоровых разница между дневной и ночной продукцией мелатонина, что свидетельствует о десинхронозе у больных ИБС. Результаты исследований свидетельствуют о подавлении секреции мелатонина на фоне колебаний магнитного поля Земли, причем, чем интенсивнее изменения магнитного поля, тем выраженнее подавление продукции мелатонина.

Известны исследования по изучению влияния геомагнитных возмущений на кровь у больных с гипертонической болезнью и ИБС. В день развития магнитного возмущения, а также в первые два дня после него регистрируются наклонность к гиперкоагуляции и активизации фибринолиза. Поэтому в периоды геомагнитных возмущений регистрируется увеличение числа как тромбэмболических, так и геморрагических осложнений. Изменения в системе гемостаза тем значительней, чем интенсивнее магнитная буря. Во время магнитных бурь также выявлено ухудшение гемореологических показателей у больных с хронической цереброваскулярной патологией, развившейся на фоне атеросклеротических поражений магистральных артерий головы. Указанные исследования позволяют предположить, что гелиогеофизические возмущения способствуют росту вязкости крови, оказывая активирующее действие на функцию тромбоцитов, что может стать одной из причин развития «реологической окклюзии» в мелких сосудах мозга. Известно, что гормоны надпочечников, в частности адреналин и норадреналин, являются мощными индукторами агрегации тромбоцитов, важными факторами, запускающими гиперкоагуляцию.

В литературе имеются данные, показывающие, что острые нарушения мозгового кровообращения развиваются за сутки до начала бури.

Для выделения эффектов усиления геомагнитной активности нами проведен анализ банка данных Центра станции скорой медицинской помощи за 1997-1999 годы в г. Твери, включающий инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения, приступы эпилепсии и обострение шизофрении с использованием метода «наложения эпох». Коэффициент биотропности за анализируемый период в день геомагнитных возмущений по отношению к изученным нозологическим формам составлял соответственно 1,42; 1,33; 1,39; и 1,58. Причем, рост среднесуточного числа острого нарушения мозгового кровообращения был отмечен за 24 часа до начала развития магнитной бури, а максимум обострения шизофрении выявлен через сутки после ее окончания.

Различными исследователями многократно регистрировались факты «досрочной» (за несколько часов) массовой реакции людей и животных на магнитные бури. Одним из факторов, ответственных за это явление, могли бы быть изменения солнечного ветра, которые предшествуют геоэффективным высокоскоростным потокам.

Исследования О.В. Хабаровой (2000) выявили, что некоторым высокоскоростным потокам (как рекурентным, так и вспышечного генеза) предшествуют интенсивные низкочастотные колебания плазменных параметров: от 10-2 до 10-4 Гц. Возможной причиной их возникновения могут быть различные неустойчивости в космической плазме на границе скачков скорости, плотности и температуры, а также неустойчивости, возбужденные отраженными протонами и космическими лучами. Эти колебания могут опережать сам поток на несколько часов (до 16 часов). Возможно, массовая опережающая реакция объясняется совпадением частот вынужденных колебаний ГМП с собственными частотами человеческого организма.

У больных, страдающих ИБС, в день магнитной бури выявлено ухудшение показателей капиллярного кровотока: микроциркуляторный индекс для периваскулярных изменений, сладж-феномена, стаза и скорости кровотока. Авторы считают, что магнитная буря, воздействуя на магниторецепторы, "информирует" адаптационную систему, к которой относятся, в частности, гипоталамус, имеющий в своей структуре катехоламиновые включения и надпочечники. Это ведет к появлению в крови гормона адреналина, ответственного за активацию свертывающей системы, повышению агрегации, спазма в приносящих сосудах микроциркуляторной сети. Изменения капиллярного кровотока у мужчин, страдающих инфарктом миокарда и стенокардией более выражены, чем у женщин.

Интересные данные были получены у больных с ИБС при исследовании кинетических кривых, описывающих зависимость «мгновенной» скорости оседания эритроцитов от времени, имеющих колебательный характер с многочисленными ускорениями и торможениями. В дни магнитных возмущений амплитуда размаха колебаний многократно возрастала. По-видимому, кровь как кооперативная динамическая система, может выступать в роли одного из рецепторов и усилителей сверхслабых вариаций магнитного поля.

В дни повышения геомагнитной активности ухудшаются показатели спирограммы у больных с хроническим обструктивным бронхитом: достоверно снижается форсированная жизненная емкость легких и повышается минутный объем дыхания. У этих больных обнаружено увеличение скорости гемолиза клеток крови, снижается экскреция кортикостероидов и катехоламинов.

При изучении реакции кислородтранспортной и калликреин-кининовой систем организма на изменение ГМП у больных с неспецифическими воспалительными заболеваниями легких обнаружено снижение электрофоретической подвижности эритроцитов и антиокислительной активности плазмы крови. Скорость гемолиза эритроцитов больных в периоды возмущений геомагнитного поля повышалась в 1,5 раза. Из показателей калликреин - кининовой системы отмечается тенденция к росту эстеразной активности и ингибиторов калликреина при возмущениях геомагнитного поля.

Солнечная активность и связанные с ней геомагнитные возмущения влияют на детородную функцию женщин. Во время магнитных бурь увеличивается число преждевременных родов, в 1,5 раза возрастает частота самопроизвольных выкидышей и поздних токсикозов беременности. Отмечены закономерные реакции, связанные со степенью геомагнитной возмущенности у больных экземой, нейродермитом, псориазом. Установлена тесная связь между числом приступов глаукомы и периодом умеренных и сильных геомагнитных бурь с постепенным и внезапным началом: в период действия малых магнитных бурь с постепенным началом она уменьшается, а в период малых бурь с внезапным началом очень резко возрастает в первые сутки.

Интересными и важными в вопросе биоритмологических аспектов изменения моторной деятельности желудочно-кишечного тракта являются результаты подавления дуоденогастрального рефлюкса в дни геомагнитных возмущений, более выраженные на 1-й и 2-й день после магнитной бури и преимущественно у лиц мужского пола. По-видимому, следствием подавления дуоденогастрального рефлюкса является учащение рецидивов язвенной болезни.

Поскольку гелиогеофизические факторы так или иначе влияют на многие физиологические показатели организма, то представленный список заболеваний, для которых гелиобиологические эффекты обнаружены, не является исчерпывающим. Вероятно, обработка соответствующей статистики могла бы обнаружить подобные закономерности для других видов заболеваний.

Анализируя литературные данные, необходимо отметить, что в очень немногих случаях имеет место простая реакция нарастания или убывания значений физиологических параметров при геомагнитных возмущениях различной интенсивности. Чаще всего наблюдаются не направленные реакции, а либо нарастание и затем убывание, и снова нарастание, т.е. сложные нелинейные отношения.

Таким образом, колебание напряжения ГМП Земли изменяет временную последовательность информационных сигналов окружающей среды и приводит к развитию в организме состояния, которое характеризуется несоответствием между функциональными возможностями и уровнем его активности, создавая условия для развития патологических явлений.

Дата добавления: 2015-06-26