Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

В XXI веке загрязнение окружающей среды от воздействия электромагнитного излучения (ЭМИ) рассматривается как новый глобальный экологический фактор эволюционного значения [1]. Повсеместное неконтролируемое по продолжительности и повторяемости использование мобильных телефонов способствует изменению общего электромагнитного фона и является неблагоприятным фактором загрязнения окружающей среды с возможным канцерогенным риском для населения [2; 3].

Нахождение биологических объектов в условиях действия электромагнитного поля in vitro и in vivo способствует интенсификации свободнорадикальных процессов, вызывает окислительный стресс, изменяет активность и содержание ферментативных и неферментативных антиоксидантов, нарушает проницаемость клеточных мембран и гематоэнцефалического барьера [4-6]. Продолжительное воздействие ЭМИ промышленных частот тетрагерцового диапазона способствует нарушениям функций форменных элементов крови, влияет на функциональную активность тромбоцитарного звена гемостаза [1]. Тромбоциты являются основными источниками накопления свободнорадикальных метаболитов в крови [7]. Функциональная способность тромбоцитов к агрегации, её интенсивность и необратимость определяется активацией в тромбоците метаболических путей, деятельность которых ассоциирована с генерацией свободных радикалов [8].

Печень играет ключевую роль в функционировании системы гемостаза, является местом синтеза факторов свертывания крови (фибриноген) и белков - антиоксидантов (церулоплазмин). Заболевания печени сопровождаются комплексными сложными изменениями не только в системе гемостаза, но и приводят к дисбалансу и недостаточной активности компонентов антиоксидантной защиты организма [9; 10].

Цель исследования – оценить влияние электромагнитного излучения дециметрового диапазона на функциональную активность тромбоцитарного звена гемостаза у крыс.

Материал и методы исследования. Исследование проведено на 68 белых нелинейных лабораторных крысах массой 180±40 г, содержащихся на стандартном рационе вивария со свободным доступом к пище и воде, с естественной сменой светового цикла. Биохимические исследования были проведены в лаборатории кафедры биохимии ФГБОУ ВО «ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера». На базе токсикологической лаборатории ФГБОУ ВО «ПГФА» проводили облучение животных, производили расчеты значений плотности потока электромагнитной энергии. Операции и манипуляции с животными проводили в соответствии с международными требованиями правил проведения работ на позвоночных животных, с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества и Хельсинкской декларации.

Животные были разделены на 4 группы: 1-я группа (n=16) - интактные животные (контроль), находились в помещении вивария. Животные со 2-й по 4-ю группу были размещены в изолированном помещении и находились под воздействием электромагнитного излучения дециметрового диапазона: 2-я группа крыс (n=16) в течение 1 месяца, 3-я группа (n=18) - 2 месяцев, 4-я группа (n=18) - 3 месяцев. Для имитации реальной ситуации с частым воздействием на организм человека электромагнитных полей, которые излучают мобильные телефоны в режиме ожидания, была спроектирована модель облучения на животных [6]. Достигался предельно допустимый суточный уровень энергетических экспозиций в 200 мкВт/см2/ч для дециметрового диапазона частот. Животных выводили из эксперимента под эфирным наркозом путем декапитации. Подсчёт количества тромбоцитов, средний объем тромбоцитов и отношение объема крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов производили на гематологическом анализаторе Elite 3 (Erba, Чехия). Гемостатическую функцию тромбоцитов оценивали на анализаторе PFA - 100 (Siemens, Германия) с использованием в качестве индукторов картриджей с коллагеном и эпинефрином, содержащих мембрану, покрытую 2 мкг коллагена I типа и 10 мкг эпинефрина битартрата. Агрегационную способность тромбоцитов оценивали от начала старта до момента образования тромбоцитарной пробки, закрывающей апертуру в виде временного интервала (сек.). В плазме крови животных изучали содержание церулоплазмина по методу [11]. Содержание фибриногена в плазме определяли по Клауссу на автоматическом коагулометре CS-2000i (Sysmex Corporation, Япония) с использованием реагента DadeR Thrombin Reagent (Siemens Healthcare, Германия).

Анализ показателей был проведен в динамике исследования через 1, 2 и 3 месяца воздействия электромагнитного излучения. Корреляционный анализ проведен между содержанием крупных тромбоцитов и временем развития индуцированной агрегации тромбоцитов, а также между содержанием фибриногена и содержанием главного антиоксиданта плазмы крови церулоплазмина при ЭМИ дециметрового диапазона.

Статистическую обработку результатов исследования проводили с применением методов вариационной статистики в программах Statistica 10.0 (StatSoft) и Microsoft Excel (пакет программ Microsoft Office 2010). С помощью расчета критерия Шапиро - Уилка определяли характер распределения данных. При наличии согласия с нормальным распределением количественных показателей в изучаемых группах рассчитывались средние величины (М), ошибка средних величин (m). Оценку достоверности проводили с помощью t-критерия. Различия между сравниваемыми группами считались достоверными при уровне значимости р<0,05. Степень тесноты корреляционной связи между исследуемыми параметрами определяли с помощью расчета линейного коэффициента корреляции. Результат оценки значимости уравнения линейной регрессии представлен коэффициентом детерминации R2. Определение прочности связи между исследуемыми параметрами оценивали по шкале Чеддока.

Результаты исследования и их обсуждение. В периферической крови крыс контрольной группы содержание общего количества тромбоцитов - 580,0±11,70*109/л, средний объем тромбоцитов - 6,77±0,10 фемтолитра и показатель отношения объема крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов (объем которых более 12 фемтолитров) - 25,37±2,30%, достоверно не отличались от представленных в литературе значений [12]. Воздействие ЭМИ дециметрового диапазона в течение 1 месяца не привело к статистически значимым изменениям показателей тромбоцитов периферической крови животных (табл. 1). На фоне постепенного снижения общего количества тромбоцитов у животных, находящихся под действием электромагнитного облучения, через 2 месяца наблюдалось достоверное по сравнению с интактной группой увеличение среднего объема тромбоцитов до 7,51±0,07 фемтолитра (p<0,001). Спустя 3 месяца воздействия ЭМИ показатель среднего объема тромбоцитов крыс составил 7,38±0,06 фемтолитра (p<0,001). При нахождении животных под действием ЭМИ в течение 1 месяца общее количество тромбоцитов не изменилось, поэтому, несмотря на резкое увеличение количества крупных тромбоцитов, достоверно не изменился показатель отношения объема крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов (29,25±2,32%). Через 2 и 3 месяца воздействия ЭМИ при достоверном снижении общего количества тромбоцитов статистически значимо увеличивался показатель отношения объема крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов на 32,24±1,86% и 34,95±1,69% соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Показатели динамики изменения общего количества тромбоцитов (109/л крови), среднего объема тромбоцитов (фемтолитр) и количества крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов крыс (109/л крови) при электромагнитном облучении (M±m)

Примечание. * - статистически значимые различия (p<0,05) с группой интактных животных.

Установленные изменения ускорения продукции и оборота тромбоцитов, заключающиеся в снижении общего количества тромбоцитов, увеличении их среднего объема, а также увеличении содержания крупных тромбоцитов в периферической крови, свидетельствуют о механизмах компенсации при ряде патологических состояний сердечно-сосудистой системы (иммунная тромбоцитопения, ишемическая болезнь сердца, острый коронарный синдром) [13]. Длительное нахождение животных в условиях воздействия ЭМИ дециметрового диапазона сопровождается нарушением проницаемости мембран эритроцитов [14]. Возможно, у животных, находящихся под действием ЭМИ, установленные изменения количественного и качественного состава тромбоцитарного звена гемостаза ассоциированы с ответной реакцией на повреждающее воздействие ЭМИ дециметрового диапазона.

Через 2 месяца у крыс, находящихся под действием ЭМИ, наблюдается достоверное уменьшение времени агрегации тромбоцитов более чем на 20% по сравнению с интактной группой (табл. 2). Спустя 3 месяца нахождения животных в условиях воздействия ЭМИ среднее время агрегации тромбоцитов также уменьшается и составляет 30,81±0,72 секунды (табл. 2).

Таблица 2

Время развития индуцированной агрегации тромбоцитов периферической крови крыс при электромагнитном облучении (M±m)

Примечание. * - статистически значимые различия (p<0,05) с группой интактных животных.

Известно, что индукторы агрегации - коллаген, дающий первичный стимул, а также эпинефрин, совместно с тромбоксаном А2 и фактором активации тромбоцитов выделяются из сосудистой стенки, гемолизированных в зоне повреждения эритроцитов и первично адгезирующих тромбоцитов [13; 15]. Увеличение агрегационной способности тромбоцитов может быть ассоциировано с увеличением популяции крупных тромбоцитов, которые обладают более высокой функциональной активностью и тромбогенным потенциалом из-за высокой концентрации адгезивных молекул, продуцирующих тромбоксан А2 и содержащихся на поверхности мембраны гликопротеинов IIb-IIIa - рецепторов фибриногена, играющих ключевую роль в реализации механизмов адгезии и агрегации тромбоцитов [15]. Повышение количества крупных тромбоцитов, обладающих высокой протромботической активностью, регистрируется у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и является предиктором тромботических событий [13].

При проведении корреляционного анализа между содержанием крупных тромбоцитов и временем развития индуцированной агрегации у крыс интактной группы установлена высокая прочность связи (r=-0,75; R2=0,56) (табл. 3). При нахождении животных в условиях действия ЭМИ в течение 1 месяца корреляционная зависимость исследуемых показателей - заметная. Коэффициент детерминации при этом составил 0,32, что свидетельствует о низкой приемлемости исследуемой модели.

В опытной группе животных, которые находились под воздействием ЭМИ дециметрового диапазона в течение 2 месяцев, точность подбора уравнения регрессии - высокая (R2=0,70), это свидетельствует о том, что в 70% случаев изменения содержания количества крупных тромбоцитов приводят к изменению времени развития индуцированной агрегации тромбоцитов. При воздействии ЭМИ в течение 3 месяцев корреляционная зависимость также имеет высокий характер взаимосвязи между исследуемыми параметрами (r=-0,76; R2=0,57) (табл. 3).

Таблица 3

Корреляционный анализ показателей содержания крупных тромбоцитов и времени развития индуцированной агрегации тромбоцитов крови крыс при электромагнитном облучении

Примечание. Перевод количественного значения (rxy) в качественное по шкале Чеддока: 0,1–0,3 – слабая, 0,3–0,5 – умеренная, 0,5–0,7 – заметная, 0,7–0,9 – высокая (тесная), 0,9–0,99 – весьма высокая (очень тесная).

Необходимо отметить, что изменение содержания количества крупных тромбоцитов и времени развития индуцированной агрегации находятся в отрицательной корреляционной зависимости, свидетельствующей о том, что увеличение одной переменной (количество крупных тромбоцитов ко всему объему тромбоцитов, 109/л крови) ведет к закономерному уменьшению другой переменной (время формирования тромбоцитарной пробки, сек.). Низкая взаимосвязь исследуемых параметров спустя 1 месяц воздействия ЭМИ может быть обусловлена адаптационными механизмами, связанными с ускорением продукции и оборота тромбоцитов.

При оценке свертывающей способности крови крыс при ЭМИ дециметрового диапазона уже через 2 месяца наблюдается достоверное увеличение на 73% содержания белка острой фазы воспаления – фибриногена. Через 3 месяца содержание фибриногена снижается, но не достигает уровня контроля (табл. 4). Главный антиоксидант плазмы крови церулоплазмин является мишенью для действия ЭМИ дециметрового диапазона [6]. При воздействии ЭМИ в течение 3 месяцев происходит увеличение содержания церулоплазмина в плазме крови крыс на 15% (табл. 4).

Таблица 4

Содержание фибриногена (г/л), церулоплазмина (мг/л) в плазме крови крыс при электромагнитном облучении (M±m)

Примечание. * - статистически значимые различия (p<0,05) с группой интактных животных.

Достоверное увеличение фибриногена - одного из главных факторов, лимитирующих скорость биохимических реакций свертывания крови, свидетельствует о повышении агрегационной способности тромбоцитов в фазе ретракции формирования фибринового сгустка.

Заболевания печени сопровождаются сложными комплексными нарушениями в системе гемостаза [9] и антиоксидантной защиты организма [10]. Функциональное состояние системы гемостаза сопряжено с состоянием антиоксидантной системы организма. Дисбаланс или недостаточное поступление одного из компонентов антиоксидантной защиты сопровождается ускорением липидпероксидации и снижением антиоксидантного потенциала тромбоцитов [7].

Представляло интерес провести корреляционный анализ для определения степени тесноты связи между содержанием фибриногена и церулоплазмина в плазме крови крыс при действии ЭМИ. При проведении корреляционного анализа между содержанием фибриногена и церулоплазмина в плазме крови крыс интактной группы была установлена умеренная прочность связи (r=+0,54; R2=0,29) (табл. 5). В опытной группе животных при действии ЭМИ в течение от одного до трех месяцев, коэффициент детерминации находился в диапазоне от 0,23 до 0,59, что говорит об увеличении тесноты связи изученных параметров в динамике исследования.

Таблица 5

Корреляционный анализ показателей содержания фибриногена (г/л) и церулоплазмина (мг/л) в плазме крови крыс при электромагнитном облучении

Примечание. Перевод количественного значения (rxy) в качественное по шкале Чеддока: 0,1–0,3 – слабая, 0,3–0,5 – умеренная, 0,5–0,7 – заметная, 0,7–0,9 – высокая (тесная), 0,9–0,99 – весьма высокая (очень тесная).

Изменения коэффициента детерминации в опытной группе животных в зависимости от длительности действия ЭМИ свидетельствует о тесных механизмах взаимосвязи между функционированием системы гемостаза и антиоксидантной защиты организма.

Известно, что для крыс характерно усиление I-II фаз свертывания, протеолитического этапа III фазы и такого же значительного ослабления этапа полимеризации, которое может быть связано с увеличением активности системы плазмина, антикоагулянтной активности крови на данном этапе и снижением уровня фибриногена. У крыс тромбообразование инициируется раньше, чем у человека, и нарастает быстрее до этапа полимеризации фибрин-мономеров, который у них значительно замедлен [12].

Динамика изменений содержания фибриногена и церулоплазмина в плазме крови крыс, по-видимому, обусловлена особенностями реагирования белков острой фазы на повреждающее воздействие ЭМИ. Увеличение фибриногена на 73% и церулоплазмина на 5% спустя 2 месяца воздействия ЭМИ может быть рассмотрено в качестве адаптационного защитного механизма свертывающей системы крови и антиоксидантной системы организма. Разнонаправленный характер изменений, заключающийся в уменьшении содержания фибриногена и увеличении церулоплазмина в плазме крови животных, находящихся под действием ЭМИ в течение 3 месяцев, свидетельствует о том, что фибриноген, в отличие от церулоплазмина, не является антиоксидантом.

Заключение. Изменения количественного и качественного состава тромбоцитарного звена гемостаза, агрегационной активности тромбоцитов, а также изменения антиоксидантного статуса организма у крыс при действии ЭМИ в течение 3 месяцев могут рассматриваться в качестве адаптационного ответного механизма активации антиоксидантной защиты на повреждающее действие ЭМИ. Увеличение агрегационной способности тромбоцитов у крыс при действии ЭМИ как на начальных фазах, так и в заключительных этапах свертывания крови является неблагоприятным фактором формирования окклюзии сосудов, а также может свидетельствовать о потенциально высоком риске развития сердечно-сосудистых заболеваний. Фибриноген, наряду с церулоплазмином, является мишенью для действия электромагнитного излучения дециметрового диапазона. Активация антиоксидантной системы не может в полном объеме компенсировать неблагоприятное воздействие ЭМИ на мембраны эритроцитов, тромбоцитов и гепатоцитов.