БІОМАГНЕТИЗМ. МАГНІТНІ ПОЛЯ ОРГАНІВ І ТКАНИН

Ступінь намагніченості біологічних об'єктів залежить від кількості елементів у них, що мають діа- або парамагнітні властивості, а систем — від типу метаболізму і кінетики біохімічних реакцій.

Результати досліджень свідчать, що парамагнетизм біологічних об'єктів залежить від вільних радикалів, що відіграють головну роль в енергообміні. Магнітним матеріалом клітин можуть бути феритин, хромопротеїди (гемоглобін, ітохроми)_, феродоксини, інші металопротеїди, металоферменти, хімічні сполуки, яким властивий високий рівень парамагнетизму. Феритин — залізовмісний білок. Цей білок у людському організмі зосереджений у клітинах тонкої кишки, яїчок, нирок, серця, скелетних м'язів, легенів, підшлункової та щитовидної залоз, плаценти, надниркових залоз.

Магнітний момент феритину живих клітин становить приблизно 3,81—3,85 магнетона Бора (μ=9,3∙10^-²⁴ А∙ м²). Мала величина магнітного моменту може зумовлюватися незвичним станом, у якому перебувають атоми заліза, маючи лише три неспарені електрони і кисень як ліганд в квадратно-площинній конфігурації. Магнітна сприйнятливість феритину помітно залежить від напруженості поля: за його великої напруженості магнітний момент становить 5,08 магнетонів Бора. Ядра феритину виявляють супермагнетизм.

Феритин — внутрішньоклітинне депо для іонів заліза Fе³⁺ у нетоксичній формі. Якщо феритин є магніторецепторною речовиною, то будь-яка кількісна та якісна його зміна в організмі відбивається на магнітосприйнятливості клітин і, _ відповідно, тканин. Тому особлива увага звертається на порушення синтезу феритину.

У здорових людей феритин депонується в ретикулоендоепітеліальних клітинах паренхіматозних органів, але може міститися також в сироватці крові. Молекули феритину різних тканин різняться молекулярною масою окремих субодиниць. Різні феритини мають неоднаковий вміст заліза. Однотипним є феритин селезінки і печінки, нирок і серця. Істотно відрізняється феритин у хворих людей: він змінюється при цирозах печінки, злоякісних новоутвореннях. Запальні процеси зумовлюють блокування вивільнення заліза з тканин, що виявляється у зниженні насичення ним трансферину і розвитку анемії зі збільшенням вмісту еритроцитів. Надлишкове відкладання феритину в тканинах і органах корелює з високим вмістом його у плазмі. Феритинемія супроводжує різні хворобливі стани: шок, гіпертензію, анемію та онкозахворювання. У випадку останніх мобілізація феритину відбувається в ураженій тканині, а за інших захворювань — у селезінці та печінці.

У плазмі крові здорової людини міститься 35,6 нг/мл феритину, а при залізодефіцитних анеміях концентрація спадає до 5,4 нг/мл.

Внаслідок порушення обміну заліза і надлишкового утворення тканинного феритину його концентрація збільшується до 1700 нг/мл.

Хромопротеїди — також залізовмісні білки. До них належать гемоглобін, міоглобін та інші металоферменти. Найбільшу намагніченість виявляє гемоглобін, що складається з білка глобіна і чотирьох атомів заліза в складі гемів.

У клітинах, тканинах, біологічних рідинах наявні декілька парамагнетиків (кисень, калій, алюміній) та порівняно невеликий вміст заліза (3...5 г в організмі людини), що має феромагнітні властивості. Відсотковий склад мікроелементів залежить від фізіологічного стану, віку, пори року та інших чинників.

Природа біомагнетизму складна, і магнітна сприйнятливість живого залежить від енергетичної ефективності окиснення, активності біохімічних реакцій, речовин та елементів клітин, що характеризуються високим рівнем парамагнетизму. Парамагнетизм крові забезпечує гемоглобін, у якому міститься 2/3 усього заліза в організмі. Деяка кількість заліза може перебувати у вільному стані, тоді виявляється феромагнетизм. Намагніченим рідкоземельним елементам властивий великий магнітний момент.

Діамагнітна сприйнятливість людини нижча, ніж тварин; збігається лише щодо крові, нирок, м'язів, і суттєво менша намагніченість селезінки. Легеням, серцю, кишкам і наднирковим залозам властивий низький рівень діамагнетизму. І навпаки, мозок людини характеризується високим діамагнетизмом. Магнітна сприйнятливість мозочка лише на 0,045 менша, ніж дистильованої води.

Патологічні процеси супроводжуються змінами магнітної сприйнятливості клітин. Наприклад, при еритремії підвищується, а при лейкозі знижується діамагнетизм крові. Без сумніву, ці зміни органно- тканинної магнітної сприйнятливості є наслідком деструкції клітин, патологічних зсувів в активності ферментних систем та перерозподілу мікро- та мікроелементів під час хвороби.

Отже, магнітна сприйнятливість різних організмів та клітин неоднакова. Неоднорідність її разом з іонними струмами (біострумами) є основним джерелом біомагнітних полів, які об'єктивно відображають загальний стан організму, окремих його органів і систем.

Водночас магнітна сприйнятливість може бути індикатором магнітної чутливості клітин, на що слід зважати, аналізуючи біологічну та лікувальну дію зовнішніх магнітних полів. Магнітну сприйнятливість можна використовувати як тест для діагностики, у гігієнічній практиці і судовій медицині.

Функціонування організму зумовлює виникнення як змінних (періодичних) полів, так і постійних або таких, що повільно змінюються. Джерелом магнітного поля може бути:

• струм, що генерують різні органи;

• зміна магнітної сприйнятливості частин тіла під час взаємодії із зовнішнім магнітним полем;

• залишкове поле феромагнітних частинок у тілі.

Сильне магнітне поле фіксується біля живота людини, що, вочевидь, зумовлено роботою шлунка. Судячи з даних досліджень, через годину після прийняття їжі градієнт поля сягає 75 пТл/см, а приблизно через 12 год поле послаблюється майже в три рази і стабілізується в часі або коливається з періодом 20 с. Якщо випити склянку холодної води — поле послабиться. Тепла або газована вода, чи вода з аспірином зменшує постійну складову поля, але зумовлює змінне поле. Дослідження магнітних полів шлунка можна використовувати в діагностиці.

М’язи тіла теж є джерелом магнітного поля. На передпліччі людини наявні поля з градієнтом 5...15 пТл/см, на гомілці — після роботи м'язів — поле з градієнтом до 10 пТл/см, але вже через 10 хв воно спадає. Джерелом магнітних полів виявилася пара зустрічних струмів, які проходять уздовж кістки на відстані 1 см один від одного. Ці струми відіграють важливу роль у функціонуванні кісткової тканини і, вочевидь, у зрощуванні переломів (п'єзоефект). Індукція дорівнює приблизно 10 пТл, якщо навантаження становить 1/300 від звичайного навантаження при ходьбі.

Джерелом магнітних полів є також струми, що генеруються шкірою. Якщо доторкнутися до волосся на голові, то виникнуть струми, практично однакові в усіх пацієнтів. Окрім цього, вони не змінюються за різних втручань, наприклад, під час застосування грілки та положення "догори ногами". У лисих пацієнтів магнітні поля не виникають. Виявляється, що спричинені дотиком руки поля мають градієнт 10...25 пТл/см, а зумовлюючі їх струми проходять по шкірі голови, збираючись з усіх боків в ділянці тімені.

Постійні магнітні поля виникають також навколо очей, оскільки ті є джерелом сильних електричних сигналів. Існує велика різниця потенціалів між різними шарами сітківки (10 мВ), тому внаслідок руху очей та функціонування сітківки виникають змінні електричні сигнали, що є джерелом магнітних полів. Досліджуючи магнітні поля ока, записують магнітоокулограму та магніто-ретинограму. Магнітоокулограма відображає змінний електричний сигнал, що виникає під час руху очей.

Сітківку обох очей можна змоделювати струмовими диполями, спрямованими перпендикулярно до дна очного яблука. Повертання очей зі середнього положення, у якому диполь орієнтований радіально (уздовж радіуса голови — кулі), відповідає появі тангенціальної складової струмового диполя, спрямованої під час повертання очей вправо в один, а вліво — у протилежний бік. Магнітоокулограму можна вважати результатом обертання сталих за величиною (1 мкА-м) струмових диполів, по одному в кожному оці.

Магніторетинограма відображає зміну різниці потенціалів на сітківці внаслідок подразнення її світлом.

Інформація про електричну активність біологічних систем на поверхні тіла завжди істотно спотворена. Це є наслідком неоднорідності електропровідних тканин, які оточують орган. Також струми, що проходять усередині та на поверхні тіла, створюють магнітне поле, яке слабо впливає на сильно насичені водою тканини.

Магнітні поля істотно більше, ніж електричні, можуть відображати аномалії в роботі органів, хоча рівень магнітної індукції їх дуже низький.

Біомагнетизм є безконтактним методом дослідження, магнітна проникність повітря і тканин організму однакова, тому на межі цих середовищ немає відбиття.

Стало можливим експериментально вивчати слабкі магнітні поля живого організму, а саме активність нервової системи (головного мозку). До недавнього часу основним методом вивчення активності мозку була електроенцефалографія. Проте електричні потенціали неточно відображають процеси в мозку, оскільки мозок оточений трьома шарами тканин із різною електропровідністю (спинномозкова рідина, кістки черепа та шкіра скальпа, власне мозок). Така структура зумовлює зменшення густини струмів у скальпі порівняно з однорідним середовищем. Магнітні ж датчики реагують безпосередньо на струми мозку, тобто магнітноенцелографічні сигнали відображають внутрішню електричну активність мозку, не спотворену впливом черепа.

Серце людини створює досить сильні електричні та магнітні поля в організмі. Тому магнітокардіографія була першим методом біомагнітографії. Максимальний магнітний момент серця сягає 0,8 мкА∙м².

З'ясовано, що імпульсні електромагнітні поля (ЕМП) низької частоти та невеликої амплітуди пришвидшують регенерацію кісткової тканини.

У виробництві та побуті широко застосовується радіотехнічна апаратура, тобто наявні джерела радіочастотної електромагнітної енергії. У населених пунктах електричне поле з напруженістю від 0,1 до 70 В/м спричиняє зміни морфологічного складу крові. Проте це явище має функціональний характер, тобто склад крові нормалізується після припинення дії ЕМП.

Магнітні поля залежно від їхніх параметрів та тривалості експозиції спричиняють біологічні реакції у формених елементах крові, ступінь вияву яких неоднаковий, проте переважно вкладається в межі норми.

З'ясовано, що власне електричне поле людини змінюється за наявності фізичних навантажень, створюючи певні умови для покращення обміну на рівні клітини, тканини, органа, організму з підвищенням біологічної активності мікроцирку- ляторного русла та гемодинаміки загалом. У період дії магнітного поля збільшується діаметр капілярів, що сприяє покращенню васкуляризації тканин та підвищенню їхньої біологічної активності.

Результати дослідження магніторецепції свідчать, що магніторецептори зосереджені в передній частині голови приблизно на рівні очей, але позаду них. Наявні магніторецептори також у ділянці надниркових залоз. Це, вочевидь, пов'язано з відкладанням у них заліза. Зовнішнє магнітне поле може впливати на магніторецептори, змінюючи впорядкованість магнітних частинок

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
БІОЛОГІЧНА ДІЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ	\|	Сечоводи, сечовий міхур, сечівник: будова.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.008 сек.