Электромагнитное поле и его влияние на физиологические процессы в организме человека

DOI:

В последние годы магнитотерапия занимает одно из ведущих мест среди традиционных физиотерапевтических методов, успешно дополняя или заменяя в ряде случаев уль-травысокочастотную терапию, электротерапию, ультразвук. Объясняется это не только возможностью бесконтактного воздействия со значительной глубиной проникновения в ткани, хорошей переносимостью процедур, минимальным количеством противопоказаний, но и возможностью оптимизировать воздействие в соответствии с последними достижениями в области физиологии, магнитобиологии и физиотерапии. В современной медицине прослеживается четкая зависимость: чем выше уровень знаний о биофизических свойствах полей, тем шире они применяются в здравоохранении.

Развитие и совершенствование физических методов диагностики и лечения, нашедших применение в теоретических медико-биологических исследованиях и практической медицине, способствуют возникновению новых взглядов как на функционирование связей живых организмов с внешней средой, так и на внутриорганизменные взаимоотношения, осуществляемые с помощью электромагнитных полей [13; 25; 27]. В современной физиотерапии используется в основном четыре вида физических полей: электрическое (как правило, для электрофореза), электромагнитное (включая лазерное, ультравысокочастотное, световое), магнитное и акустическое (чаще всего ультразвук). Очевидно, что заманчиво использовать их сочетание. Например, электрического и магнитного полей для увеличения концентрации препарата в патологической зоне при местном его применении. Но не толь- ко этим привлекает магнитное поле – доказано его выраженное противоотечное и спазмолитическое действие, улучшающее микроциркуляцию и рассасывающее, улучшающее метаболизм и проводимость аксонов ганглиозных клеток (см.: [4; 8; 10; 12; 19; 23; 25]).

Электромагнитобиология интенсивно развивается со второй половины XX столетия. Многочисленные публикации в этой области свидетельствуют о том, что электромагнитные поля влияют на биологические системы разного уровня организации, от вируса до биосферы (см.: [1; 12–16; 21; 23; 26; 27]).

Большое значение для развития магнитобиологии и магнитотерапии имеет прогресс в современной диагностической технике, благодаря которой доказано наличие у магнитных полей выраженной биологической активности, лечебного и профилактического действия (см.: [3; 19; 23–25]). В настоящее время опубликовано более нескольких тысяч работ по магнитотерапии. Хотя до настоящего времени остается некоторая неопределенность наших знаний о взаимодействии магнитных полей с органными и клеточными структурами, а также о том, как происходит трансформация физической энергии магнитного поля в реакцию организма – целостной высокоорганизованной системы. Общность существующих теорий электромагнитного воздействия заключается в признании адаптивно-приспособительных реакций на функциональном и структурном уровнях организации человека в ответ на адекватное применение магнитного поля [4; 13–15].

Хотя в организме не найдено специальных рецепторных зон, воспринимающих электромагнитные колебания, есть достоверные сведения о влиянии естественных магнитных полей на высшие центры нервной и гуморальной регуляции, биотоки мозга и сердца, проницаемость биологических мембран, свойства водных и коллоидных систем организма. Полагают, что основной «точкой приложения» совокупности физико-химических реакций, возникающих в ответ на магнитное поле и процессы трансформации энергии, являются биологические мембраны [3; 4; 8].

В настоящее время можно считать установленным фактом, что воздействие магнитного поля на живой организм, его биологическая активность определяется набором биотропных параметров этого поля. Основными из них являются:

• 1)    интенсивность (напряженность);

• 2)    градиент (скорость нарастания);

• 3)    вектор (направление);

• 4)    экспозиция;

• 5)    частота;

• 6)    форма импульса;

• 7)    локализация.

Понятие оптимальной физиотерапии впервые введено В.С. Улащиком, когда он сформулировал принцип оптимальности для воздействия физических факторов на биологический объект [13]. Оптимальной является та физиотерапия, при которой выполняются два и более условий оптимальности.

Основными являются следующие условия оптимальности:

• 1.    Динамичность воздействия. Процессы, протекающие в органах и тканях, имеют динамический характер, поэтому динамические (движущиеся, бегущие) воздействия наиболее приближены к естественным условиям и легче усваиваются теми или иными системами организма.

• 2.    Резонансность воздействия. Любое физическое воздействие лучше усваивается организмом, если его частотные параметры совпадают или близки к частотам функционирования той или иной системы организма. Универсальные частоты, обладающие наибольшей биологической активностью: 1– 1,5 Гц – частота нормального ритма сердечно-сосудистой системы и 8–10 Гц – частота альфа-ритма электроэнцефалограммы мозга.

• 3.    Многоканальность воздействия. Физическое воздействие будет более эффективно, если на один и тот же орган воздейство-

• вать с разных сторон или через разные системы организма.

• 4.    Сочетанность воздействия. Доказано, что различные физические факторы могут потенцировать друг друга и давать результирующий эффект выше суммарного.

Хорошо сочетается с магнитотерапией и лазерное излучение. Следует сразу оговориться, что для такого сочетания подходит не любое, а только биотропно насыщенное поле, лучше всего бегущее. Использование лазерного излучения в сочетании с постоянным полем лишено смысла, поскольку постоянное поле требует экспозиции не менее 30 мин, в то время как экспозиция лазерного излучения составляет, как правило, 2–3 минуты.

Основу современных представлений о влиянии магнитного поля на живой организм составляет концепция действия поля как раздражителя. На это раздражение организм отвечает адаптационной реакцией тренировки, активации или стресса [11; 23; 24]. Формирование той или иной реакции определяется набором биотропных параметров магнитного поля и индивидуальной восприимчивостью к нему. Тип адаптационной реакции в ответ на раздражение определяли по анализу крови.

Опыты на животных хорошо иллюстрируют важность формирования реакции активации при воздействии на них переменным магнитным полем. Так после воздействия в течение 2–3 месяцев этого поля на голову пожилых крыс животные становились подвижными и бодрыми. Омоложения удалось добиться в результате преодоления хронического стресса, характеризующего старость, и развития реакции активации, характерной для молодого организма. Развитие реакции активации в данном эксперименте сопровождалось изменением соотношения нейтрофилов и лимфоцитов в крови, увеличением тимуса, повышением активности щитовидной железы и половых желез [13].

Среди адаптационных реакций организма различают реакции местного характера (участка тела) и общего (всего организма). Так, слабые магнитные поля при малой экспозиции способны не менее активно влиять на формирование реакции организма, чем поля средней силы, если их воздействие носит не местный, а общий характер, включая гипота- ламус как наиболее чувствительный к воздействию поля отдел мозга.

Наряду с теорией, основанной на адаптационных реакциях в ответ на раздражение, существуют и другие представления о механизме действия магнитных полей, не противоречащие основной принятой концепции. Несомненно, что магнитное поле, особенно низкочастотное, влияет на движение заряженных частиц (ионы, электроны) в потоке биологических жидкостей (кровь, лимфа, межклеточная и внутриклеточная жидкость). Дополнительная сила, действующая на заряженные частицы, вызывает их дополнительное перемещение и реализуется как силовое воздействие поля. Дополнительное перемещение заряженных частиц стимулирует процессы переноса, метаболизма, активизируя процессы диффузии. Так, разность потенциалов на границе клеточной мембраны зависит от соотношения положительно и отрицательно заряженных частиц вблизи этой границы. Изменение соотношения частиц и разности потенциалов неизбежно приведет к изменению Na+ – K+ насоса и метаболизма клетки. Существующие результаты исследований свидетельствуют о нормализующем влиянии низкочастотного поля на проницаемость клеточной мембраны [2; 12]. Имеются гипотезы, объясняющие изменение ферментативной активности вследствие изменения угла связи парамагнитных молекул в переменном магнитном поле, такого как тетраэдрический угол связи углерода [13].

Наибольшее влияние переменного магнитного поля оказывается на диполь-ди-польное, ион-дипольное взаимодействие, что особенно существенно для биохимических процессов, протекающих преимущественно в водной среде, имеющей дипольную структуру [13]. В водной структуре могут образовываться гексааквакомплексы кальция. В литературе встречается гипотеза наличия так называемого резонанса Джэкобсона, суть которой заключается в том, что ионы в биологических объектах описывают сильно закрученные спиральные перемещения, перпендикулярные внешнему переменному магнитному полю. Кроме того, в переменном магнитном поле ионы кальция и водорода ускоряются, как в циклотроне. Автор этой гипотезы считает данное явление универсальным.

Эти данные соответствуют гипотезе С.А. Павловича и Ю.А. Якубчика о связи величины магнитной восприимчивости тканей и органо-тканевого диамагнетизма с уровнем противоинфекционной резистентности (см.: [7]). Таким образом, очевидно, что магнитное поле воздействует на биомолекулы и биохимические процессы, что, несомненно, сказывается на структуре и функции клеток.

Ответ живых клеток на воздействие сверхнизкочастотных экзогенных полей, интенсивность которых на несколько порядков ниже локальных эндогенных полей, связанных с термической флюктуацией, пытаются объяснить гипотезой, согласно которой живая клетка реагирует на магнитное поле, пространственно когерентное с ее поверхностью. В результате значительное число рецепторов должно активироваться, чтобы вызвать биохимический ответ [6; 13].

В целом о действии магнитного поля на клетки можно говорить как о неспецифическом, зависящем от биотропных параметров, если речь идет о магнитном поле средней и большой интенсивности. Если на клетку действуют переменные магнитного поля с частотой и интенсивностью, близкой к таковым, магнитного поля самой клетки, основное значение имеют резонансные явления, то есть сильный биологический ответ на магнитное поле с определенными биотропными параметрами. Максимальной чувствительностью к магнитному полю обладают клетки с высоким уровнем энергетического обмена, то есть быстро размножающиеся клетки (отсюда и противоопухолевый эффект, действие его на эмбрионы в ранних стадиях, приводящее к их гибели или развитию уродств и т. д.), а также клетки нервной системы, которые наиболее чувствительны к нарушениям энергетического обмена (см.: [4; 6; 8; 13; 15]).

Предлагаются три основных вида физиологического эффекта под действием магнитного поля [11; 13]:

– магнитогидродинамический, торможение циркуляции крови и других жидкостей, возникновение электродвижущей силы при действии магнитного поля на движущуюся в сосуде кровь;

– упругие вибрации нервных, мышечных элементов при распространении в них биоэлектрических импульсов, вызывающие искажение и задержку самих импульсов;

– ориентационные и концентрационные явления биологически активных веществ в растворах.

Биологические эффекты магнитных полей изучаются на всех уровнях организма начиная от субмолекулярного и до системных проявлений. Среди систем организма наибольшей чувствительностью к магнитному полю обладают системы крови, сосудистая, эндокринная, костно-мышечная и центральная нервная системы (см.: [2; 4; 8–10; 12; 14; 15; 18; 19; 21]). В последние годы получены интересные данные по чувствительности к магнитному полю различных звеньев иммунной системы человека и животных.

Оценивая результаты многочисленных работ, можно заключить, что наиболее характерными реакциями крови в ответ на воздействие магнитных полей являются изменения в эритроидной системе [2; 12]. Независимо от напряженности поля и длительности воздействия наблюдались явления ретикулоцитоза. Изменение числа ретикулоцитов служит показателем интенсивности регенераторных процессов в системе красной крови. Под влиянием магнитного поля происходят изменения в системе свертывания крови, характер которых определяется исходным состоянием этой системы и чаще всего ведет к нормализации процесса свертывания [12]. Изменения микроциркуляции объясняют тем, что магнитное поле действует на гладкомышечные элементы, вызывая спазм резистивных сосудов, в сочетании с действием на нервные волокна, нарушая проведение импульса, что тоже способствует спазму. Расширение мелких капилляров является пассивной компенсаторной реакцией на повышение давления в более крупных сосудах. Снижение артериального давления во многом объясняется активацией вегетативной нервной системы и регуляторных центров центральной нервной системы [4]. Благоприятное действие магнитного поля на микроциркуляцию и реактивность сосудов выражается также в их нормализующем влиянии на тонус и параметры микроциркуляции. Так в магнитном поле отмечено изменение

скорости кровотока в артериолах, прекапиллярах и капиллярах, увеличение емкости сосудистой системы, увеличение диаметров капилляров и густоты капиллярных петель, ускорение образования коллатерального русла [9; 12].

Реакция эндокринной системы выражается в повышении активности гормонального и медиаторного звеньев симпато-адреналовой системы (САС), при этом ведущая роль в формировании реакции эндокринной системы принадлежит гипоталамическим центрам. Также, как и в реакции систем крови и сосудов, выявлено нормализующее влияние магнитного поля на САС организма [4].

Течение инфекционных процессов оказывается более благоприятным в магнитном поле, особенно в присутствии бактериоста-тиков и биогенных стимуляторов. Такой результат объясняется стимуляцией иммунологической реактивности или ее нормализацией под влиянием поля [12; 13; 15]. Объяснить более легкое течение инфекционных процессов в магнитном поле его влиянием на микроорганизмы не удается, так как сведения о магниторостовых характеристиках бактерий очень отрывочны и противоречивы. Пока можно утверждать лишь то, что поле оказывает влияние на метаболизм и рост клеток микроорганизмов. Действие магнитного поля на конкретный организм зависит от конституциональных особенностей организма, что находит свое подтверждение в экспериментальных работах [4; 11].

Организм является саморегулирующейся структурой и способен нивелировать различные внешние воздействия. Магнитное поле не является необычным раздражителем, так как организм постоянно находится в магнитном поле Земли и имеет собственные магнитные поля, поэтому использование поля в лечебных целях может быть весьма перспективным.