БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК (530.12.531.51) :616
О ВЛИЯНИИ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ ИНЕРЦИИ НА ХИМИЧЕСКИЙ ОНКОГЕНЕЗ
© 2010 г. А.И. Волегов, Е.А. Ильин*
Институт общей физики РАН им. А .М. Прохорова, 117942, Москва, ул. Вавилова, 38; *ГНЦ РФ-Институт медико-биологических проблем РАН, 123007, Москва, Xорошевское шоссе, 76а
Поступила в p едакцию 24.11.08 г.
Изучено воздействие на мышей C57Вl/6 цешробежной стлой в 2 £ в течение пяти минут c ^омежутком в тpи и четьфе дня ^его 10 pаз). Показано, что это воздействие в очетании c cопутcтвующими фа^г^ами уcкоpяет пpоцео: канцеpогенеза. Увеличение центpобежной шлы до 3 g и длительноcти ее действия до 15 и 30 мин повышает устойчивость животные к возникновению опуxолей и пpодолжительноcть иx жизни. Пpедложено объяcнение этим фактам. Сделан вывод о том, что полученные pезультаты обуcловлены влиянием центp обежной cилы на обменные пpоцеccы и закономеpноcтями адаптационные pеакций оpганизма.
Ключевые слова: центробежная сила, гравитация, результирующая сила, канцерогенез, шумовой и электромагнитный эффекты.
Вопpоc о возможности и целеcообpазноcти иепользования в коcмичеcкиx полетаx центpи-фуг различного pадиуcа действия для издания иcкуccтвенной cилы тяжести, под котоp ой под-pазумевают центpобежную инеp ционную cилу, ^ ивлекает внимание иccледователей. Наpяду c этим пpедполагаетcя, что такую отлу c уcпеxом могут заменить, и в значительной степени уже заменяют, инеpционные отлы, возникающие в pезультате pабочиx движений и физичеcкиx уп-pажнений коcмонавтов [1,2]. В пользу этого мнения cвидетельcтвует и cущеcтвующая уотеш-ная пpактика длительных полетов коcмонавтов без пpименения боpтовыx центpифуг. Это отнюдь не ижлючает целеcообpазноcть иотоль-зования центpифуг для нагpузочныx пpоб c целью оценки физиологичеcкого cоcтояния оp-ганизма и в качеcтве тpенажеpов. Не иcключено также их пpименение в медицине c лечебными целями. Однако этот во^оc остается cовеp-шенно не изученным.
Известно, что pабота центpифуг cопpовож-дается шумовыми эффектами. Шумовые эффекты пpи длительных коcмичеcкиx полетах могут наpушать функцию cлуxового аппаpата и от-pицательно влиять на общее отстояние оpга-низма [3,4]. Таких оаложнений пpи иотользо-вании центp ифуг для тpениpовочныx и научных целей, обычно не отмечается. Но это не ж-ключает вызываемых шумом сдвигов в отстоянии оpганизма в физиологичежих пpеделаx.
Cокpащение: МХ - 3-метилxолантpен.
Оpганизм также может pеагиpовать и на от-путcтвующие электpомагнитные воздейcтвия. Человек живет в уаловиях дейcтвия электpо-магнитных полей еcтеcтвенного и иcкуccтвен-ного пpоиcxождения. П pи этом наиболее био-логичеcки активными cчитаютcя волны ульт-pавыcокой и оотбенно cвеpxвыcокой чаcтоты (С ВЧ), котоp ые пpи pаботе электpодвигателей не возникают. Однако, по мнению некотоpыx автоpов [5,6], не иcключаетcя cущеcтвенное влияние на оpганизм электpомагнитныx полей низкой и cвеpxнизкой частоты, котоpое может увеличиватьcя в отчетании c дейcтвием дpугиx фактоpов.
Влияние на гомеостаз оpганизма, находя-щегоcя под дейcтвием иcкуccтвенной отлы тя-жеcти, вышепеp ечиcленныx фактоpов как диф-феpенциpованно, так и в отвокупности может еще более уcиливатьcя, еcли оp ганизм находит-cя под влиянием патогенных или потенциально патогенных фактоpов. В качестве таковых могут выступать онкогенные фактоp ы виpуcной, химичежой или дpугой пpиpоды. Cущеcтвует даже теоpия, что вcе человечеcтво находится в той или иной стадии канцеp огенеза, но не вcе его пpедcтавители доживают до возникновения злокачественных новообpазований.
П p инимая во внимание изложенное, мы пpо-вели в земных уаловиях иccледования по вы-яcнению влияния отл инеpции, cоздаваемой вp а-щением центpифуги, на пp отивоопухолевую pе-зиcтентноcть животных c иницииpованным пpо-цеccом канцеpогенеза, а также c уже возник-
шими опухолями. Ранее нами было сделано два кр атких сообщения [7,8] на эту тему. Настоящая статья посвящена более полному представлению и обобщению р езультатов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В экспер именте использовали мышей С57БЬ/6, самцов, массой 25-27 г, в возрасте пяти-шести месяцев. Процесс канцерогенеза инициир овали однокр атным подкожным введением животным в область туловища спр ава 1,0 мг 3-метилхолантр ена (М X) в 0,1 мл ра ститель-ного масла. Этот канцер оген относится к ряду ароматических соединений и является весьма активным [9], что было подтверждено нами [10]. Животные были разделены на пять групп по 27-29 мышей в каждой. Животные 1-й группы (пер вый контр оль) получали только канцер оген. Животные 2-й группы (втор ой контр оль) также получали канцер оген, но в дни пр име-нения центробежной силы их пересаживали в переносные клетки, а затем в клетки, аналогичные смонтир ованным на центр ифуге, но р а с-положенные на расстоянии 0,5 м от нее. Здесь они в течение 30 мин подвергались только шумовому воздействию от работающей центр и-фуги (сила инерции в 3 g).
Для проведения сеансов воздействия центр обежной силы животных 3-й, 4-й и 5-й опытны х групп пер есаживали в клетки, смонтир о -ванные на центрифуге так, что их задние стенки на ходились на ра сстоянии, равном 1,4 м от о си вращения. Сеансы такого воздействия проводили в первый и пятый дни недели, всего 10 р аз. Пер вый сеанс был пр оведен чер ез 50 дней по сле введения М X, по следний - чер ез 81 день. Результирующие силы в условиях наших опытов представляли собой векторную сумму направленной горизонтально центробежной силы и направленной вертикально естественной силы тяжести (р исунок). Животные 3-й группы под-вер гались воздействию результирующей силы 2 g = 19,6 Н в течение 5 мин. Животные 4-й и 5-й групп подвергались воздействию резуль-тирующей силы в 3 g в течение 15 и 30 мин соответственно. Поскольку естественная сила тяжести постоянна, вар иации величины резуль -тирующей силы и углы их наклона определялись р ежимом р аботы центр ифуги.
Величина р езультирующей силы Гр ез = 2 g до стигалась пр и 0,57 об/с (3,58 р ад/с) и напр я-жении на клеммах, равном 49,3 В; Грез = 3 g -пр и 0,71 об/с (4,46 р ад/с) и напр яжении 59,8 В (рисунок). С учетом кратковременности воздействия и отсутствия в дальнейшем каких-либо отклонений в состоянии животных, мы считаем,
Величины и напр авление сил, действующих на еди -ницу ма ссы подопытных животных. Заданы векторы результирующих сил Г = 19,6 Н = 2 g (а) и Гр ез = 29,4 Н = 3 g (б). Такая их величина, пр и учете действия постоянной силы тяжести Гст = 9,8 Н = 1 g, до стигается пр и действии центр обежных сил соответственно Гцб = 17,6 Н = 1,8 g (а) и Гцб = 27,85 Н = 2,84 g (б). Фор мула для центр о -бежной силы: W 2Я, где W - угловая скор о сть в р адианах, Я - радиус в метр ах. Углы а определяют отклонение результирующих сил от вертикали и, следовательно, от напр авления вектор а силы тяжести, действующего в обычных условиях. Другие пояснения в тексте.
что применяемые центробежные нагрузки не ведут к необратимым сдвигам функциональных систем ор ганизма.
Электромагнитные волны, создаваемые при работе электромотора центрифуги, имеют частоту, соответствующую числу обор отов мотор а в секунду, т. е. 0,57 и 0,71 Гц, и, таким обр азом, относятся к весьма низкоэнергетическим волнам сверхнизкой частоты. Ввиду противоположного напр авления токов в обмотке все излучаемые электр омагнитные волны в о сновном нейтрализуются, и, кроме того, их существенно экр анирует металлический кожух электр омото-р а [11]. По-видимому, поэтому пр и описании электродвигателей, как и центрифуг в целом, об электр омагнитном излучении не упоминает -ся. Вместе с тем дополнительная пр оводка, щит упр авления и сам металлический мотор вносят изменения в структуру уже существующих в данном пр о стр анстве фоновых электр омагнит-ных полей. Эти изменения мы, так же как и автор ы других р абот по этой тематике, не учи -тывали, поскольку для этого необходимо пр о -водить специальные исследования, включающие
Таблица 1. Появление опухолей в абcолютныx и отноcительныx показателях в pазличные cpоки поеле воздейетвия канцеpогеном
Воздейетвие Cpоки наблюдения, дни
81 (0) 88 (7) 95 (14) 109 (28) 123 (42) 140 (59)
4 из 29 7 из 29 9 из 29 20 из 29 25 из 29 26 из 28
1-й кошр оль 0,14 ± 0,06 0,24 ± 0,08 0,31 ± 0,09 0,69 ± 0,09 0,86 ± 0,07 0,93 ± 0,05
2 из 25 4 из 25 5 из 25 11 из 25* 16 из 24* 17 из 24*
2-й контpоль 0,08 ± 0,06 0,16 ± 0,07 0,20 ± 0,08 0,44 ± 0,10 0,67 ± 0,10 0,71 ± 0,09
2^-5 мин 7 из 272* 11 из 272* 15 из 26* 2* 17 из 242* 20 из 222* 20 из 222*
0,26 ± 0,09 0,41 ± 0,10 0,58 ± 0,10 0,71 ± 0,09 0,91 ± 0,06 0,91 ± 0,06
3^-15 мин 2 из 243* 3 из 243* 4 из 243* 7 из 24* 3* 10 из 24* 2* 3* 13 из 21* 3*
0,08 ± 0,06 0,12 ± 0,07 0,17 ± 0,08 0,29 ± 0,09 0,42 ± 0,11 0,62 ± 0,11
3^-30 мин 0 из 21* 3* 2 из 213* 5 из 193* 8 из 19* 3* 10 из 19* 3* 13 из 18* 3*
0,00 ± 0,05 0,10 ± 0,07 0,26 ± 0,10 0,42 ± 0,12 0,53 ± 0,12 0,72 ± 0,11
Пpимечания. В cкобкаx указаны cpоки, пpошедшие поcле окончания пpименения цешробежной cилы. Деcятичными дpобями пpедcтавлены отноштельные показатели (c довеpительным интеpвалом), выpажающие отношение чиcла животных c возникшими опухолями к их общему чиету в cоответcтвующей гpуппе. Доcтовеpные pазличия показателей по cpавнению: * - c 1-й котрольной гpуппой; 2* - аз 2-й контpольной гpуппой; 3* - c ^уппой животных, подвеpгaвшиxcя гpавитационной пеpегpузке шлой в 2{ в течение 5 мин. Различия в количестве животных для paзличныx cpоков наблюдения, по cpaвнению c иcxодным, объяcняетcя тем, что часть животных в ^оцетее экcпеpиментa выбывала.
опpеделение магнитного (Н) и электpичеcкого (Е) отставляющих вектоpов.
Шумовой эффект на уpовне клеток c животными был paвен 70 дБ, что отгла^о данным, пpиведенным в Большой медицинжой энциклопедии (Изд. 2-е, т. 34, ^ 1079-1084, статья «Шум») невольте ниже уpовня шума 75 дБ, мaкcимaльно допустимого в paбочиx помещениях. Веpоятноcть патогенного эффекта cуще-ственно cнижaлacь и вcледcтвие кpaтковpемен-ности cеaнcов шумового воздейcтвия (минуты) c большими пp омежутками вp емени (дни). Таким обpaзом, ести cледcтвием интенcивныx и длительных шумовых воздействий, по данн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.