ТӨМЕН ЖИІЛІКТІ ЭЛЕКТРОМАГНИТТІК ӨРІСТЕРДІҢ ТІРІ ОРГАНИЗМГЕ ӘСЕРІ

THE EFFECT OF LOW-FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELDS ON LIVING ORGANISMS

Zaripova Madina Kairatovna

Student, Department of Normal Physiology, Course in Biophysics, S.D. Asfendiyarov Kazakh National Medical University,

Almaty, Kazakhstan

Baidullayeva Gulzhakhan Yeltayevna

Scientific Supervisor, Professor of Department of Normal Physiology, S.D. Asfendiyarov Kazakh National Medical University,

Almaty, Kazakhstan

АҢДАТПА

Бұл жұмыста заманауи техногендік ортаның ажырамас бөлігіне айналған төмен жиілікті электромагниттік өрістердің (ТЖ ЭМӨ) биологиялық нысандарға әсері зерттеледі. Негізгі назар жасуша мембранасының биофизикалық параметрлеріне, иондық каналдардың талғампаздығына және электромагниттік сәулеленудің жылулық емес әсерлеріне аударылған. Мақалада қолданыстағы қауіпсіздік нормативтері мен нақты биологиялық реакциялар арасындағы сәйкессіздік проблемасы көтеріледі.

ABSTRACT

This study investigates the effects of low-frequency electromagnetic fields (LF EMFs), which have become an integral part of the modern technogenic environment, on biological systems. Particular attention is paid to the biophysical parameters of the cell membrane, the selectivity of ion channels, and the non-thermal effects of electromagnetic radiation. The article also addresses the issue of discrepancies between existing safety standards and actual biological responses.

Кілт сөздер: биофизика, электромагниттік толқындар, биопотенциал, иондық гомеостаз, мембраналық өткізгіштік, жылулық емес әсер.

Keywords: biophysics, electromagnetic waves, biopotential, ionic homeostasis, membrane permeability, non-thermal effects.

Кіріспе. ХХІ ғасырда адамзат «электромагниттік смог» деп аталатын жаңа физикалық ортада өмір сүруде. Табиғи геомагниттік фонмен салыстырғанда, жасанды төмен жиілікті өрістердің қарқындылығы соңғы онжылдықтарда қарқынды түрде өсуде. Электромагниттік толқындар адам ағзасының тіні арқылы өте отырып, жасушалық деңгейде физикалық өзгерістер тудырады [1]. Бұл процесс тек механикалық өту емес, тірі жүйенің ішкі электрлік тепе-теңдігіне белсенді араласу болып табылады. Төмен жиілікті өрістер (0-300 Гц) биологиялық мембраналардағы иондардың тасымалдану жылдамдығын өзгертуге қабілетті [2], бұл өз кезегінде бүкіл организмнің физиологиялық жауабын тудырады. Биофизикалық тұрғыдан алғанда, сыртқы электромагниттік өріс әсерінен жасуша мембранасындағы зарядталған бөлшектердің бағытталған қозғалысы пайда болып, мембраналық потенциалдың тербелісіне әкеледі [3]. Сыртқы электромагниттік сигнал жасуша бетіндегі рецепторлар мен иондық каналдардың конформациясын өзгертуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, электромагниттік сәулеленудің жылулық емес (ақпараттық) әсері жасуша ішіндегі кальций иондарының (Са²⁺) гомеостазын бұзып, зат алмасу процестерінің кинетикасын өзгертеді [4]. Әсіресе, жүйке және бұлшықет ұлпалары сияқты қозғыш жүйелер төмен жиілікті сигналдарға аса сезімтал келеді [1]. Адамның жүрек-қан тамырлары және орталық жүйке жүйесі белгілі бір жиіліктегі биоэлектрлік импульстер арқылы басқарылады. Мысалы, мидың альфа-ырғағы (8-13 Гц) төмен жиілікті техногендік өрістермен резонансқа түсуі мүмкін. Қазіргі гаджеттер тудыратын өрістердің жиынтық әсері организмнің бейімделу мүмкіндіктерін төмендетіп, созылмалы қажу синдромына себеп болуы мүмкін [2].

Өзектілігі. Қазіргі таңдағы басты проблема — биологиялық қауіпсіздікті бағалаудың ескірген әдістемесінде.Жылулық критерийдің жеткіліксіздігі елең алуда. Халықаралық стандарттар (мысалы, ICNIRP) негізінен өрістің тіндерді қыздыру қабілетіне (SAR — Specific Absorption Rate) негізделген. Алайда, төмен жиілікті өрістер ешқандай жылу бөліп шығармай-ақ, жасуша мембранасының өткізгіштігін өзгерте алады. Бұл «жылулық емес» әсерлер қазіргі нормативтерде толық ескерілмеген [4]. Бір гаджеттің сәулеленуі норма шегінде болғанымен, үй ортасындағы Wi-Fi роутер, смартфон, электр плитасы және көршілес базалық станциялардың қосынды әсері фондық деңгейді бірнеше есе арттырады. Осы жиынтық фонды өлшеу және нормалау қиындық туғызады [5].

Практикалық маңызы. Электромагниттік қауіпсіздіктің жаңа биофизикалық критерийлерін жасау — техногендік аурулардың алдын алуға мүмкіндік береді. Ғимараттарды жобалау кезінде электромагниттік гигиена талаптарын сақтау, атап айтқанда төмен жиілікті магниттік өріс көздерін (щиттық бөлмелер, трансформаторлар) адамдар тұрақты болатын аймақтардан алыстату — биофизикалық тұрғыдан негізделген қажеттілік. Алайда, электромагниттік өрістер ауыл шаруашылығында өнімділікті арттыру, сапаны жақсарту және өсімдіктердің өсуіне қолайлы жағдай жасау маңызды мәселелердің бірі болып табылады. Кейбір деректерге сәйкес, ЭМС әртүрлі параметрлерде өсімдіктерге ынталандырушы да, тежегіш те әсер етуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, 110 кВ электр беру желілері аймағында ЭМС әсерінен күздік бидайдың биомассасы (гүлдену және дән түзу кезеңдерінде) азаяды, сондай-ақ күнбағыс ұлпаларындағы антиоксиданттық жүйенің белсенділігі төмендейді. Triticum aestivum тұқымдарына өте жоғары жиілікті сәулелену әсер еткенде экспозиция уақыты артқан сайын морфометриялық көрсеткіштердің (жапырақ көлемінің ұлғаюы) өзгеретіні байқалады. Төмен жиілікті электромагниттік өрістер соя, күнбағыс және бидай тұқымдарының өнуіне әсер етеді.

Дегенмен, көптеген зерттеушілердің негізгі назары ЭМС-тің адам мен жануарлардың физиологиялық функцияларына айтарлықтай бұзылыстар әкелетін әсеріне аударылған. Радиожиілік диапазонындағы ЭМС (1 ГГц) жасушалық деңгейде елеулі бұзылыстар туғызатыны анықталған. Біржасушалы гидробионттар – инфузориялар S. ambiguum – бойынша жүргізілген тәжірибелер радиожиілікті ЭМС олардың спонтанды қозғалыс белсенділігін төмендететінін көрсетеді, әрі бұл әсер экспозиция уақытына тәуелді емес және жаппай сипатқа ие. Drosophila melanogaster бойынша жүргізілген зерттеулерде КВЧ диапазонында өмір сүру ұзақтығының қысқаруы байқалады. Сонымен қатар, созылмалы әсер ішектің шырышты қабығының эпителий жасушалары мен қан тамыр эндотелийінің митоздық белсенділігіне әсер етеді.Адам ағзасына радиожиілікті ЭМС әсерінің салдарын қарастырғанда, ұялы телефон қолданушысының әсер ету жиілігі мен ұзақтығын өзі реттейтінін ескеру қажет. Қоңырау шалу және сөйлесу кезінде ұялы телефон радиожиілікті электромагниттік өріс пен импульстік магнит өрісін шығарады, олар миға және жалпы жүйке жүйесіне тікелей әсер етеді. Бұл кезде мидың биоэлектрлік белсенділігінің амплитудалық тербелістері артады. [5]

Қорытынды. Қазіргі таңда енді ғана тілі шығып келе жатқан баладан бастап еңкейген қарияға дейінгі адамдарға, тірі ағзалардың барлығына делік бұл мәселе өзекті болып келеді. Ауыл шаруашылығында кей жағдайларда пайдасын әкеліп жатса да, зияны әлдеқайда көбірек екендігі бұл мәселені ғасырлар бойы өзектілігінен айырылмауының бірден-бір себебі. Төмен жиілікті электромагниттік өрістердің тірі организмге әсері тек жылулық эффектімен ғана шектелмейді, ол іргелі биофизикалық процестерге (иондық тасымал, мембраналық потенциал) тікелей әсер етеді. Қолданыстағы қауіпсіздік нормативтерін заманауи гаджеттердің жиынтық сәулелену деңгейін ескере отырып қайта қарау - биомедицина мен биофизиканың алдында тұрған кезек күттірмейтін мәселе.

Әдебиеттер тізімі:

1. Антонов В.Ф., Черныш А.М. және т.б. Биофизика: жоғары оқу орындарына арналған оқулық. — М.: Владос, 2006. – 288 б.
2. Волькенштейн М.В. Общая биофизика. — М.: Наука, 1988. – 592 б.
3. Barnes, F. S., & Greenebaum, B. (Eds.). (2018). Handbook of Biological Effects of Electromagnetic Fields. — CRC Press. – 624 p.
4. Liboff, A. R. (2004). Toward an electromagnetic biology. — Biosystems, 77(1-3), 239-243.
5. Шибкова Д.З., Овчинникова А.В. Эффекты воздействия электромагнитных излучений на разных уровнях организации биологических систем // Успехи современного естествознания. – 2015. – № 5. – С. 156–159. [электронды ресурс] - https://s.natural-sciences.ru/pdf/2015/5/35119.pdf