Системные эффекты радиочастотных электромагнитных полей (обзор). Селезенка, выделительная система, кожа, костная система

Хорсева Наталия Игоревна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории физико-химических проблем радиобиологии и экологии (e-mail: ; тел.: 8 (905) 782-87-17; ORCID: .

Григорьев Павел Евгеньевич – доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры психологии; ведущий научный сотрудник научно-исследовательского отдела физиотерапии, медицинской климатологии и курортных факторов (e-mail: ; тел.: 8 (978) 767-22-10; ORCID: .

В последние годы появляются экспериментальные и мониторинговые исследования, которые с высокой степенью доказательности свидетельствуют о чувствительности селезенки, выделительной системы, кожи и костной системы к воздействию электромагнитных полей радиочастотного диапазона (ЭМП РЧ).

Для изучения длительного воздействия ЭМП РЧ на селезенку были использованы двухмесячные мыши-самки линии C57BL/6 [1], взрослые мыши-альбиносы [2], молодые крысы линии Вистар [3], а также методом электрофотонной визуализации проведена регистрация тонких энергетических уровней 61 здорового подростка (22 юноши и 39 девушек) в возрасте 17,40 ± 0,24 г. из образовательных учреждений в Бангалоре [4].

Экспериментально установлено, что воздействие 900 МГц излучения (2 ч/сут в течение одной, двух или четырех недель при SAR 1 или 2 Вт/кг) на лимфоциты селезенки самок мышей линии C57BL/6 не приводило к существенному изменению числа Т- и В-лимфоцитов. Авторы полагают, что указанная длительность влияния ЭМП РЧ клинически значимых воздействий не вызовет [1]. Увеличение белой пульпы с увеличением синусоидальных пространств на срезах селезеночной ткани было зарегистрировано при воздействии Nokia 1112 (850/1900 МГц) (1 ч/сут в течение 10 дней), а при воздействии 12 ч/сут в течение 10 дней – слияние белых пульп, которые указывают на гиперплазию лимфоидной ткани [2].

Расширенные синусоиды, исчезновение центральных вакуолей в белой пульпе были выявлены P. Chauhan et al. при воздействии 2,45 ГГц (2 ч/сут в течение 35 дней; плотность мощности – 0,2 мВт/см2; SAR – 0,14 Вт/кг) на молодых крыс-альбиносов линии Вистар [3].

Статистически значимое снижение тонких энергетических уровней селезенки было зарегистрировано методом электрофотонной визуализации после кратковременного 15-минутного воздействия ЭМП РЧ на подростков [4].

Кроме установленных негативных эффектов ЭМП РЧ разных частотных диапазонов на орган иммунной системы – селезенку, как показано выше, гистопатологические изменения были выявлены и для выделительной системы – почек .

Изучение воздействия ЭМП РЧ (1800 МГц) от мачт телекоммуникационной сети (1,40 Вт/см2 на расстоянии 24 м в течение пяти недель) выявило гистопатологические изменения в печени, сердце, яичках, а также в почках молодых крыс: обнаружены гиперхромные ядра, постепенная потеря и дегенерация уплощенных плоских эпителиальных клеток плоского эпителия, выстилающих широкое пространство Боумена, и дегенерация клубочков с сопутствующими областями [5].

Как показал анализ литературы, изучение воздействия ЭМП РЧ на почки экспериментальных животных и человека осуществлялось в широком частотном диапазоне – от 900 МГц до 2,45 ГГц.

Установлено, что при действии 900 МГц выявлены следующие изменения в почках экспериментальных животных : интерстициальное воспаление, кровоизлияние и застой в клубочках и сосудах (1, 2 и 4 ч/сут в течение 30 дней, крысы Sprague Dawley в возрасте 12 недель) [6]; дилатация и вакуолизация в дистальных и проксимальных канальцах, дегенерация клубочков и увеличение количества клеток, склонных к апоптозу (1 ч/сут в постнатальные дни 22–59-й включительно) [7]; увеличение среднего объема коры, мозгового вещества, проксимальных и дистальных канальцев и уменьшение общего количества клубочков (60 мин/сут в течение 21 дня – возраст 11–12 недель) [8]; кровоизлияние в клубочках, вакуолизация и нерегулярность в проксимальном и дистальном эпителии канальцев, диффузная дегенерация и отек клубочков, редкая дегенерация капсул Боумена, кровоизлияние в медуллярную область, нарушение расположения и морфологии ядер и отек канальцев в коре (1 ч/сут с 35–59-й день после рождения) [9].

Однако в работе A.L. Monfared et al. никаких морфометрических, ультраструктурных или световых микроскопических изменений в почках при действии 915 МГц (4 ч/сут в течение 60 дней, мыши, 8–9 недель) выявлено не было [10].

B. Al-Glaib et al., используя Nokia 1112 (850–1900 МГц) в течение 10 дней, провели сравнения гистопатологических изменений в почках мышей-альбиносов (возраст 10–12 недель) при двух режимах ежедневного воздействия: 1 и 12 ч/сут соответственно. При воздействии 1 ч/сут выявлена мононуклеарная лейкоцитарная инфильтрация между почечными канальцами в дополнение к расширению некоторых канальцев, некоторые клубочки были атрофированы, а некоторые почечные канальцы были вакуолизированы. При более длительной экспозиции (12 ч/сут) в срезах почечной ткани зафиксированы участки с некоторыми застойными клубочками, некоторыми вакуолизированными почечными канальцами и некоторыми воспаленными областями между почечными канальцами [2].

Сравнение гистопатологических изменений, проведенное в работе R. Bedir et al. (2100 МГц, 6 и 12 ч/сут в течение 30 дней, 4–5-месячные крысы линии Sprague Dawley), показало, что в группе 6часового ежедневного воздействия выявлено большее расширение капсул Боумена и почечных канальцев, потеря щеточной каемки в проксимальных канальцах, вакуолизация в эпителии канальцев и структурах клубочков, а также наблюдался фиброз в межканальцевых областях. Аналогичные результаты были получены и для 12-часовой экспозиции, однако они были более выраженными, чем в группе 6-часового воздействия [11].

Усохшие клубочки (большинство атрофированы) и аномальные почечные канальцы (в эпителиальных клетках выявлена цитоплазматическая вакуолизация с пикнотическими ядрами) были зареги- стрированы P. Chauhan et al. при действии 2,45 ГГц (2 ч/сут в течение 35 дней; плотность мощности – 0,2 мВт/см2; SAR – 0,14 Вт/кг) [3].

Воздействие ЭМП РЧ было изучено не только на тканях почек, но и на мочевом пузыре. В связи с этим следует отметить два исследования группы N. Gurbuz et al., проведенных в 2010 и 2014 гг., с применением оценки накопления микроядер в клетках мочевого пузыря. Однако в обоих исследованиях ни при действии 1800 МГц (20 мин/сут, пять дней в неделю в течение месяца) [12], ни при воздействии 1800 МГц (30 мин/сут, шесть дней в неделю в течение месяца), ни при аналогичной экспозиции при действии 2100 МГц в течение одного и двух месяцев изменений обнаружено не было.

Тем не менее позднее S. Türedi et al. была выявлена дегенерация переходного эпителия и неровности стромы, а также увеличение количества клеток, склонных к апоптозу, в ткани мочевого пузыря при воздействии 900 МГц (1 ч/сут в постнатальные дни 22–59-й включительно) [7].

Таким образом, экспериментально установлены различные поражения ткани почек и мочевого пузыря при действии ЭМП РЧ разных частотных диапазонов.

Кроме экспериментальных исследований, с помощью метода электрофотонной визуализации было изучено кратковременное воздействие (15 мин) ЭМП РЧ мобильного телефона (МТ) на подростков (17,40 ± 0,24 г.) обоего пола, которое показало снижение тонких энергетических уровней правой почки [4].

На наш взгляд, интересны эпидемиологические исследования Y. Zhang et al., в которых авторы провели анализ развития хронической болезни почек (ХБП) в зависимости от активности пользования мобильными телефонами (возраст испытуемых 37–73 г.). Авторы установили, что использование МТ более 30 мин/сут увеличивает риск развития новой ХБП [13].

Не исключено, что как результаты экспериментальных исследований, так и данные H. Bhargav et al. и Y. Zhang et al. в том числе указывают, что ношение мобильных телефонов / смартфонов в задних карманах брюк может негативно влиять на функционирование выделительной системы.

Известно, что кожа является самым большим органом тела, который выполняет многочисленные функции: защищает органы и ткани от механических повреждений, а также воздействия ультрафиолетовых лучей, проникновения болезнетворных бактерий и вредных веществ; участвует в терморегуляции; является органом тактильной, болевой и температурной чувствительности; обеспечивает выделение мочевины и минеральных солей вместе с потом и многое другое. Кожа, как полагают многие исследователи, считается основной мишенью для воздействия ЭМП. Это особенно актуально в настоящее время, поскольку с внедрением новых теле- коммуникационных технологий (5G) кожа становится основным органом-мишенью [14, 15].

В связи с этим заслуживают внимания исследования K. Kim et al., J.H. Kim et al., L. Patrignoni et al. и F. Havas et al. [16–19], проведенные in vitro.

Используя клетки меланомы мышей и человека (B16F10 и MNT-1), K. Kim et al. изучали воздействие ЭМП РЧ LTE (1,762 ГГц) и 5G (28 ГГц) на пигментацию кожи. Время и длительность экспозиции составляли 4 ч/сут, что, по мнению авторов, считается верхней границей среднего времени использования смартфона. Было установлено, что ни воздействие LTE, ни воздействие 5G не оказывали существенного влияния на жизнеспособность клеток или пигментацию, и сделан вывод, что воздействие LTE и 5G ЭМП не влияет на синтез меланина или пигментацию кожи при обычных условиях использования смартфона [16].

В своей работе J.H. Kim et al., используя кера-тиноциты человека HaCaT33, провели исследование воздействия ЭМП 1760 МГц (SAR – 4,0 Вт/кг; 2 ч/сут в течение четырех дней). Установлено увеличение продукции активных форм кислорода, что может приводить в конечном счете к старению клеток кожи. Однако нарушение роста и жизнеспособности клеток выявлено не было [17].

Опираясь на предположение, что 5G может изменить способность УФ-В повреждать клетки кожи, L. Patrignoni et al. провели оценку влияния 3,5 ГГц (SAR – 0,25, 1 и 4 Вт/кг в течение 24 ч) на митохондриальный стресс в фибробластах и кера-тиноцитах человека. Установлено статистически значимое снижение концентрации митохондриальных активных форм кислорода в фибробластах, подвергнутых воздействию сигнала 5G при 1 Вт/кг, что статистически значимо усилило эффекты УФ-В-излучения, особенно в кератиноцитах при 0,25 и 1 Вт/кг. Тем не менее изменение жизнеспособности клеток, апоптоз и потенциал митохондриальной мембраны в клетках кожи человека, как отдельно, так и после облучения УФ-В, зарегистрированы не были [18].

При краткосрочном (1 ч) воздействии 6 ГГц на первичные нормальные человеческие эпидермальные кератиноциты F. Havas et al. зарегистрировали сильное снижение ингибитора коллагеназы TIMP1; сильное увеличение фактора заживления ран и эпидермальной дифференцировки ANGPLT4; заметное увеличение S100A9, участвующего в иммунном рекрутировании во время травмы; и увеличение ключевого воспалительного цитокина IL1-α. Кроме того, установлено, что эффекты по всем четырем маркерам стали менее выраженными при более длительном времени воздействия, что может быть объяснено адаптивными процессами. Тем не менее авторы полагают, что полученные результаты позволяют утверждать, что 5G-облучение может оказать влияние на внешний вид человеческой кожи: преждевременное старение и / или раннее появление или ухудшение признаков старения (морщины или нарушение пигментации) [19].

Кроме представленных результатов воздействия 5G на клетки кожи, следует отметить, что и многочисленные потовые железы также могут быть вовлечены в сферу действия ЭМП РЧ. В частности, S.R. Tripathi et al. и N. Betzalel с помощью оптической когерентной томографии было показано, что кончики потовых протоков имеют спиральную структуру и рассматриваются как спиральная антенна, которая может усиливать удельную скорость поглощения кожей в диапазоне крайне высоких частот [20, 21].

Представленные результаты, на наш взгляд, доказывают, что кожа – новый критический орган при воздействии 5G, и это обстоятельство должно учитываться при масштабном развертывании телекоммуникационных технологий не только 5, но и 6G.

В настоящее время показано, что стимуляция импульсным электромагнитным полем является перспективной неинвазивной и безопасной стратегией физиотерапии для ускорения восстановления костей [22], но в этом случае используется не радиочастотный диапазон.

Однако ряд исследователей проводили экспериментальные исследования влияния ЭМП РЧ на костную ткань в широком диапазоне частот – от 900 МГц до 2,45 ГГц, в том числе и для восстановления костной ткани при переломах. Однако полученные данные весьма неоднозначные. Так, в 2011 г. в работе A. Aslan et al. было показано, что при воздействии 900 МГц (30 мин/сут пять дней в неделю в течение четырех и восьми недель; средняя интенсивность мощности – 1,04 мВт/см2 и SAR = 0,008 Вт/кг) снижалась плотность костной ткани крыс как поясничного отдела позвоночника, так и диафиза бедренной кости. Однако авторы сделали вывод, что данный вид воздействия не оказывает существенного влияния на костную ткань крыс, поскольку разница с контрольной группой «не достигла статистической значимости» [23].

Позднее этот же коллектив предпринял попытку изучения использования радиочастотного диапазона для заживления переломов костей у молодых крыс при воздействии 900 МГц (30 мин/сут пять дней в неделю в течение восьми недель) [24], и 1800 МГц (30 мин/сут в течение пяти дней) [25]. В первом случае по рентгенологическим, гистологическим и мануальным биомеханическим показателям зарегистрирован отрицательный результат, при этом установлено и снижение уровня минерализации, а во втором случае никаких изменений не выявлено по сравнению с контрольной группой.

Тем не менее M. Durgun et al. при воздействии 2100 МГц (3 ч/сут в течение 28 дней) на половозрелых кроликов с переломом нижней челюсти при гистопатологическом исследовании установили, что показатель заживления перелома был выше в экспериментальной группе, по сравнению с контрольной, с одновременным увеличением показателя прочности костной ткани [26].

Вместе с тем следует отметить, что большинство исследований указывают на негативное влияние ЭМП РЧ на костную ткань. Так, воздействие ЭМП РЧ 900 и 1800 МГц (30 мин/сут в течение 28 дней) снижало плотность костной ткани крыс [27]. Аналогичные результаты при той же экспозиции и длительности воздействия были получены E. Cicek et al. [28].

Статистически значимые различия морфологических и биомеханических изменений в кортикальном слое бедренной кости молодых крыс были выявлены A. Akar et al. при воздействии 2,45 ГГц (2 ч/сут в течение 21 дня) [29].

Снижение значения модуля Юнга (физическая величина, характеризующая способность материала сопротивляться растяжению, сжатию при упругой деформации) и других характеристик костной ткани при воздействии ЭМП РЧ (900, 1800 и 2100 МГц; 2 ч/сут пять дней в неделю в течение одного месяца) было зарегистрировано в исследовании H. Bektas et al. [30].

Тем не менее в работе Т. Atay et al. при воздействии 1800 МГц (30 мин/сут пять дней в неделю в течение четырех недель мощностью 1 ± 04 мВт/см2) с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии установили небольшое увеличение минеральной плотности костной ткани поясничного отдела и ее уменьшение в бедренной кости. Однако эти изменения не имели статистической значимости по сравнению с контрольными данными [31].

Неоднозначные результаты были получены и K. Sieroń-Stołtny et al. Было установлено, что ЭМП РЧ, создаваемая Nokia 5110 (900 МГц; 22 ч/сут в течение 28 дней; SAR = 0,69 Вт/кг), не оказывает прямого влияния на макрометрические параметры костей; однако оно изменяет процессы минерализации костей и интенсивность процессов костного обмена, что и влияет на механическую прочность костей [32].

Негативные изменения в костной ткани были зарегистрированы не только в экспериментальных исследованиях.

При использовании двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии ряд исследователей установили негативные изменения костной ткани у пользователей мобильной связью.

В частности, в работе M. Cidem et al. проведено исследование минеральной плотности костной ткани предплечья у мужчин и женщин в возрасте 20–35 лет – пользователей мобильной связью. В группу пользователей вошли 86 мужчин и 97 женщин. Контрольная группа включала 14 мужчин и 66 женщин. Выявлено, что показатель минеральной плотности костной ткани статистически значимо ниже у пользователей мобильным телефоном. При этом установлено, что риск остеопении оказался выше у пользователей МТ, чем у непользовате- лей, при этом у женщин он был выше, чем у мужчин [33].

Ранее T. Atay et al. и F.D. Saraví et al. изучали уровень минерализации в крыльях подвздошной кости у мужчин – пользователей мобильной связью при ношении мобильного телефона близко к этой области. В первом случае (150 мужчин, возраст – 21–57 лет) выявлено снижение минеральной плотности крыльев подвздошной кости, но статистической значимости при сравнении с контрольной группой не установлено [34]. Во втором случае авторы сравнивали уровень минерализации костной ткани правого и левого бедра у 48 мужчин – пользователей мобильной связью, которые носили мобильный телефон рядом с правым бедром. Установлено, что уровень минеральной плотности и содержания минералов в правом трохантере бедренной кости статистически значимо был снижен. Авторы полагают, что полученные результаты могут быть актуальными и для детей (особенно если они носят мобильный телефон «на себе» в карманах брюк – примечание авторов ), поскольку они более чувствительны к воздействию факторов внешней среды, включая ЭМП РЧ [35].

Суммируя имеющиеся данные негативного воздействия ЭМП РЧ не только на нервную систему, но и на другие системы организма, можно констатировать его системный эффект.

Выводы. В настоящее время уже назрела необходимость пересмотра ранее принятых пределов FCC и ICNIRP воздействия ЭМП РЧ на организм человека [36], в том числе детей и подростков [37], что представлено на рисунке.

Рис. Сводка пределов воздействия, основанных на здоровье, рассчитанных в исследовании [37]

Значение SAR для всего тела 0,2–0,4 Вт/кг было выбрано в качестве отправной точки для расчета рекомендаций по воздействию, основанных на здоровье. Применяя два десятикратных коэффициента безопасности для межвидовой и внутривидовой изменчивости (в общей сложности 100X), предел SAR для всего тела 2–4 мВт/кг выводится для взрослых. Применение дополнительного десятикратного (10X) фактора здоровья детей предполагает предел 0,2–0,4 мВт/кг SAR для всего тела для маленьких детей (цит. по [37]).

На основании вышеизложенного и в соответствии с представительными международными исследованиями (в том числе Международной комиссии по биологическому действию электромагнитных полей), следует акцентировать дальнейшие усилия по выработке обновленных предельных характеристик ЭМП РЧ и в перспективе по возможному пересмотру СанПиН в соответствии с вновь выявляемыми рисками здоровью, в первую очередь для детей и подростков как самой уязвимой группы населения к воздействию любого фактора внешней среды.

В настоящее время из-за бесконтрольного использования детьми и подростками современных гаджетов должны быть разработаны рекомендательные нормативы, которые позволят внедрить культуру пользования современными гаджетами для детей и подростков: преимущественное использование проводных гарнитур (а не Bluetooth), громкой связи, а также мессенджеров в режиме последовательного обмена текстовыми и мультимедийными сообщениями, исключить ношение гаджета «на себе» (в карманах рубашки, брюк).

Мы полагаем, что соблюдение этих рекомендаций позволит существенно снизить негативное влияние ЭМП РЧ, в частности мобильных телефонов / смартфонов, на организм нашего подрастающего поколения.

Финансирование . Работа выполнена в рамках государственного задания Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН (44.1 гос. № темы 0084-2019-004).