Модель механизма воздействия слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы

Пономарев, Владислав Олегович

Автореферат диссертации по теме "Модель механизма воздействия слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы"

003467527

На правах рукописи

УДК 577.332; 577.334

ПОНОМАРЕВ ВЛАДИСЛАВ ОЛЕГОВИЧ

МОДЕЛЬ МЕХАНИЗМА ВОЗДЕЙСТВИЯ СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

03.00.02. -биофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

г. Москва 2009

003467527

Работа выполнена в Институте биофизики клетки РАН.

Научные руководители: кандидат физико-математических наук

Карнаухов Алексей Валерьевич

доктор биологических наук Новиков Вадим Викторович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Гапеев Андрей Брониславович,

Защита состоится 14 мая 2009 г. в час. мин. на заседании диссертационного совета Д 501.001.96 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, Москва, (Россия, 119991, Москва, Ленинские горы 1, корп. 12. МГУ, Биологический факультет, кафедра I биофизики).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова. Автореферат разослан «3/» марта 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного Се1""™1 '

кандидат физико-математических наук Красильников Павел Михайлович

Ведущая организация:

Институт химической физики имени Н.Н. Семенова РАН

доктор биологических наук,

Общие положения работы

Актуальность работы

Слабые электромагнитные поля (ЭМП) являются экологически значимым фактором внешней среды, влияющим на многие биологические процессы. Живые организмы на планете постоянно находятся под воздействием повсеместно присутствующих естественного геомагнитного и искусственных слабых электромагнитных полей. Многолетние исследования в этой области говорят о том, что ЭМП с определенными параметрами представляют потенциальную угрозу здоровью людей, с другими параметрами ЭМП могут быть использованы в терапевтических целях [Ю.Г. Григорьев, 1998]. Например, во время магнитных бурь резко ухудшается состояние людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. С другой стороны, существуют попытки использования слабых ЭМП для лечения эпилепсии, болезни Паркинсона и рака [В.В. Новиков, 1996; Я. Бапёук, 1992].

В последнее время вследствие появления и широкого распространения новых электронных и коммуникационных технологий ежедневная доза облучения населения электромагнитными полями быстро растет. Поэтому проведение исследований воздействий слабых ЭМП на человека становится все более актуальным. Столь быстрое увеличение электромагнитного загрязнения привело к необходимости создания санитарно-гигиенических норм и защиты от электромагнитного "смога". Стандарты электромагнитной безопасности разрабатывают различные национальные и международные организации: европейский комитет по электротехническому нормированию, Национальный американский институт стандартов, НИИ медицины труда РАМН, Всемирная организация здравоохранения и др. В настоящее время стандарты безопасности для различных стран отличаются в десятки раз, что указывает на недостаточность научных исследований в этой области.

Экспериментально влияние слабых низкочастотных магнитных полей (МП) изучается с середины восьмидесятых годов [А.Я. 1ЛЬо£Г, 1985; С.Б. В1асктап, 1985]. Несмотря на достаточно большое количество экспериментальных работ, изучающих влияние ЭМП на биологические системы, число теоретических моделей, описывающих механизмы этих воздействий, сравнительно невелико [В.В. Леднев, 1991, 1996, 2003; В.Н. Бинги, 2002, 2006; М.Н. Жадин, 1996, 2001;

E. Del Giudice, 2002; G. Preparata, 1995]. Это обусловлено рядом объективных причин. Одной из них является отсутствие данных о микроскопических процессах, происходящих в клетке под действием внешнего поля. Как правило, эксперименты состоят в наблюдении связей между параметрами внешнего поля и вызванными ими биологическими эффектами. Промежуточные уровни организации живой системы, формирующие отклик организма на электромагнитное воздействие, оказываются за рамками эксперимента. В результате выяснение причинно-следственных отношений между внешним стимулом и откликом системы сильно затруднено.

В диссертации рассматривается биологическое действие полей, мощность которых слишком мала, чтобы вызвать некоторый тепловой эффект. В результате в ряде публикаций выказывается скептическое отношение к возможности влияния изучаемых полей на биологические системы [R.K. Adair, 2003]. Этот скепсис в основном связан с «проблемой кТ». Однако при рассмотрении влияния внешнего поля на системы, далекие от термодинамического равновесия, эту проблему можно разрешить [В.Н. Бинги, А.Б. Рубин, 2007]. К настоящему времени количество неравновесных моделей довольно мало, поэтому теоретическое описание механизма действия слабых магнитных полей требует дальнейшего изучения. Из представленного выше можно заключить, что биологическое действие слабых электромагнитных полей - это фундаментальная научная проблема с остро прикладным характером.

Цель исследования

Основной целью исследования является теоретическое изучение механизма воздействия слабых низкочастотных электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние магнитной поляризации среды, вызванной внешним магнитным полем, на радикальные химические реакции

2. Определить зависимость скорости химических реакций биологических радикалов с кислородом от параметров внешнего магнитного поля.

3. Найти соотношения между амплитудой и частотой переменной компоненты магнитного поля соответствующие максимальному производству перекисного радикала в биологических системах.

Научная новизна исследования

В работе предложена новая модель влияния слабых электромагнитных полей на параметры химических реакций. Это влияние происходит посредством намагниченности среды, окружающей реакционный комплекс. Впервые показано, что низкочастотное слабое МП может влиять на вероятность образования пероксирадикала в биологических системах. Теоретически обоснована связь между экспериментально наблюдаемыми процессами и параметрами внешнего поля. Найдены оптимальные параметры ЭМП, приводящие к повышению концентрации пероксирадикала, что приводит к экспериментально наблюдаемым эффектам.

Практическая значимость результатов

Полученные результаты могут применяться в следующих целях:

1. Оценка принципиальной возможности воздействия слабых переменных, постоянных и комбинированных МП на биологические системы.

2. Создание принципиально новых методов и аппаратуры магнитотерапии для профилактики и лечения некоторых заболеваний, в том числе онкологических.

3. Повышение эффективности некоторых биотехнологических процессов. На защиту выносятся следующие положения:

1. Возможная первичная мишень воздействия слабого магнитного поля.

2. Теоретическая модель, описывающая влияние слабого магнитного поля на скорость химических реакций с образованием АФК.

3. Параметры слабого магнитного поля, соответствующие максимуму производства АФК.

Апробация работы

Предложенная работа апробировалась на следующих научных конференциях:

1. Горизонты физико-химической биологии. Школа-конференция. Пущино, 28 мая-2 июня, 2000.

2. 5й1 International Congress of the European BioElectromagnetic Association, 6-8 September 2001, Helsinki, Finland.

3. Electromagnetic Fields and Human Health. Fundamental and Applied Research, 17-24 September 2002, Moscow-Saint Petersburg, Russia.

4. 6ft International Congress of the European BioElectromagnetic Association, 1315 November 2003, Budapest, Hungary.

5. Euro Electromagnetics, 12-16 July 2004, Magdeburg, Germany. Публикации

Основные результаты работы отражены в 15 публикациях.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, двух глав собственных исследований, заключения и выводов. Библиографический указатель включает 102 литературных источника.

Обзор литературы представлен в двух частях. Первая содержит обзор экспериментальных данных по исследуемой теме, а вторая - обзор теоретических моделей, использованных ранее для описания механизма электромагнитных воздействий.

Диссертация изложена на 86 страницах машинописного текста.

Результаты исследования и их обсуждение.

Эволюции пары спинов в коллинеарных магнитных полях.

Исследована рекомбинация радикальной пары в коллинеарных магнитных полях. Рассмотрена простейшая модель строения радикальной пары. Численно и аналитически решены системы уравнений для динамики радикальной пары. Оценена неточность решений уравнений аналитическими методами. С точки зрения физического смысла, расщепление энергетических уровней системы под действием постоянного магнитного поля может попадать в резонанс с частотой коллинеарного ему переменного поля.

Таким образом, в результате исследования модели показана немонотонная зависимость ВРРП от сочетания постоянного и переменного полей, направленных коллинеарно, которая проявляется из-за резонансного

взаимодействия частоты переменного поля с квантовыми переходами РП во внешнем поле.

Влияние слабого магнитного поля на скорость химических реакций.

Механизм влияния слабых комбинированных машитных полей на химические реакции основан на изменении заселенности электронных состояний реакционного комплекса в процессе реакции. Известно, что переходы между электронными уровнями невозможны в отсутствие взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля. В предложенной модели эту роль играет магнитное поле, создаваемое спинами ядер. Это поле имеет интенсивность порядка десятков нанотеслов, поэтому при рассмотрении нанотесловых или скомпенсированных (экранированное геомагнитное поле) внешних магнитных полей электронные переходы могут быть описаны в рамках теории параметрического резонанса.

В диссертации изучен механизм влияния нанотесловых низкочастотных магнитных полей на константы скоростей химических реакций с участием радикала. Предложена также первичная мишень воздействия.

Магнитное поле в среде действует на магнитные моменты ионов и на электронные и ядерные спины. Однако в силу низкой интенсивности внешнего поля оно не оказывает значительного воздействия на объекты, находящиеся в тепловом равновесии со средой. Частота переменной компоненты поля намного ниже частоты химических реакций, что отрицает вызванные внешним полем квантовые переходы между электронными уровнями в ходе химической реакции. Из приведенных выше рассуждений можно предположить, что мишенью внешнего поля является магнитный момент, время термализации которого превосходит период внешнего поля. Таким свойством обладает спин ядра, время термализации которого составляет -10 секунд. Вероятность ориентации ядерного спина вдоль поля будет выше, нежели против поля, при любой его интенсивности. Ориентация ядерного спина может измениться только при взаимодействии с молекулой, * обладающей ненулевым полным спином (например, с радикалом). Это является следствием закона сохранения проекции

полного спина на выбранную ось. Вероятность ориентации ядерного спина зависит от индукции внешнего поля, которая изменяется во времени. Следовательно, для того чтобы средняя проекция ядерного спина таким же образом зависела от времени необходимо, чтобы период внешнего поля значительно превышал время между взаимодействиями, способными изменить проекцию ядерного спина.

Наиболее распространенным ядром, имеющим спин, является водород. Он входит в состав практически всех химических соединений, наиболее распространенным из которых в биологических системах является вода. Время между последовательными взаимодействиями радикала с окружающими его молекулами воды составляет ~10"8 секунд. Эти взаимодействия удовлетворяют указанным выше требованиям, поскольку период внешнего поля в нашем случае лежит в диапазоне ~ (0,01-М) секунды. Рассмотрим влияние внешнего поля на изменение ориентации ядерного спина водорода, входящего в состав молекулы воды.

Вероятность состояния с положительной проекцией ядерного спина равна

= Се с , а с отрицательной - £. = Се е . Здесь С - нормировочный коэффициент, ц- магнитный момент ядра, В - индукция внешнего магнитного поля, е - среднеквадратичная флуктуация энергии, играющая роль температуры для локально равновесных процессов. Учитывая, что сумма этих вероятностей

результате воздействия внешнего поля возникает магнитный момент, отличный от равновесного. Большинство экспериментов проводятся на фоне геомагнитного поля, создающего равновесный магнитный момент. Поэтому различие между индуцированным и равновесным магнитными моментами зависит только от переменной составляющей внешнего магнитного поля и определяется суммой проекций ядерных спинов на направление магнитного поля.

Рассмотрим физический смысл величины е более детально. При изучении процессов, происходящих за время, превышающее время тепловой релаксации

равна 1, находим нормировочный

В

ядерных спинов -10 секунд, необходимо считать величину е равной энергии тепловых флукгуаций (кТ). В случае процессов, происходящих за более короткое время, спин ядра будет находиться в энергетическом равновесии только с объектом взаимодействия (в локальном равновесии). Изменение проекции ядерного спина происходит только при взаимодействии его с радикалом. Учитывая это, можно оценить среднеквадратичную флуктуацию энергии (е). Энергия факторов, воздействующих на ядерный спин, равна Е = Е51 + Еи+ЕВ1, где Ея- энергия сверхтонкого взаимодействия, Еи- энергия взаимодействия ядерного спина с орбитальным моментом электрона, Ещ-энергия зеемановского взаимодействия магнитного момента ядра с внешним полем. Оценка этих энергий показывает [Г.И. Жидомиров и др., Квантовохимические расчеты магнитно-резонансных параметров, Н. Наука, 1978], что определяющим фактором является сверхтонкое взаимодействие (остальные члены пренебрежимо малы). Следовательно, Е«а§1, где Б и I -операторы электронного и ядерного спинов. Энергия сверхтонкого взаимодействия, в зависимости от взаимной ориентации спинов, может принимать два значения (а/4 и -а/4). Отсюда найдем среднеквадратичную

флуктуацию энергии: £ = | = 4' достаточно большом

количестве (N»1) взаимодействующих молекул, можно ввести среднюю

величину магнитного момента среды: М = цТМС^ - £_) = ——. Этот

а

магнитный момент создается спинами ядер водорода и определяется формулой

М = 1к, где у - гиромагнитное отношение для протона, 1к - проекция ядерного к

спина на направление магнитного поля. Используя эти соотношения, введем

среднюю проекцию ядерного спина: <1>=— = —вЬ-^^. в случае слабых

N к У а

полей это выражение упрощается: <1>=-ВАС собСй, здесь учтено, что у = 2р..

а

Так как большинство химических реакций в биологических системах происходит в водных растворах, то наличие ненулевой намагниченности водной среды может повлиять на ход этих реакций.

9

Особый интерес представляет изучение влияния внешнего сверхслабого магнитного поля на изменение концентрации активных форм кислорода (АФК) в биологических системах. Известно, что незначительные изменения концентрации АФК могут существенно влиять на химические реакции и биологические системы [Ю.А. Владимиров, 1998; Е.Б. Бурлакова, 1994]. АФК приводят к окислительным повреждениям нуклеиновых кислот, белков и липидов. В связи с изложенными выше данными, в диссертации теоретически изучено влияние слабого магнитного поля на скорость производства АФК на примере реакции взаимодействия радикала с кислородом: R' + 02 -> ROO'.

В данной реакции участвуют три электронных спина. Гамильтониан трехспиновой системы с учетом сверхтонкого взаимодействия с ядерными спинами среды имеет следующий вид:

Н(0= +S2 + S})B(t)-Jl(l/2+2SlS2)-J1(l/2+2S2S¡)+aSlÍ, (1)

где S¡- операторы электронного спина (S,- спин радикала, S2 и S3- спины кислорода), /- оператор ядерного спина, (Зг- магнетон Бора, g- фактор Ланде, J,- потенциалы обменного взаимодействия, а- константа сверхтонкого взаимодействия. Внешнее магнитное поле выбрано в виде:

B(t)= Вк +Влс eos Qt, (2)

здесь BK и ВАС - индукции постоянной и переменной составляющих внешнего поля, íi- частота переменной составляющей.

Три электрона могут находиться в восьми состояниях, четыре из которых квартетные и четыре дуплетные. Квартетные состояния Q имеют суммарный электронный спин равный 3/2 и различаются проекцией спина на направление магнитного поля. Две дуплетные пары имеют суммарный спин равный 1/2 и помимо проекции отличаются фазой прецессии вокруг направления магнитного поля. В случае если противоположно направленные спины кислорода прецессируют с одинаковой фазой, они образуют синглетную пару. При взаимодействии этой синглетной пары со спином радикала образуется состояние, обозначенное Ds. Если синглетную пару образуют спин радикала и один из спинов кислорода, то получается состояние D. Ниже приведены все восемь возможных состояний тройки электронов:

Q у =-JL(aap + apa + paa)

Qy = ааа СЦ/=РРР

D у =-^-(аар + аР<х-2расх) 0^=^(рра + рар-2арр)

Dy =-J-(occ¡p - 2ара + расе) Б!к=-^(рра-2рар + арр)

Здесь аир- собственные функции оператора спина с проекциями на направление внешнего поля + 1/2 и -1/2, соответственно. Волновая функция рассматриваемой системы является суперпозицией приведенных восьми функций и зависит от начальной заселенности этих состояний. Начальная заселенность состояний Б5, соответствующая синглетному кислороду, пренебрежимо мала [А.Л. Бучаченко, Химическая поляризация электронов и дер, М. Наука. 1974]. В связи с этим волновую функцию системы можно рассчитать, как суперпозицию шести оставшихся состояний:

V = C\

Dy)+C,

Q-y2)+ct

(3)

где C¡ - коэффициенты, зависящие от времени. Каждый из этих коэффициентов определяет вклад соответствующей ему базисной волновой функции в волновую функцию системы. Квадрат коэффициента дает временную зависимость заселенности соответствующего ему состояния.

Продукт реакции (ROO') имеет суммарный электронный спин равный 1/2, поэтому вероятность его образования пропорциональна сумме заселенностей состояний D,, и D ¡у - В связи с этим нас интересуют квантовые переходы

71 72

именно на эти уровни. Рассмотрим переходы, происходящие без изменения проекции электронного спина. Поскольку проекция полного спина должна сохраняться в процессе реакции, то возможны только два типа переходов:

Qv D,, и Q v о D ,,. В силу симметрии системы вероятность обоих

/2 /г ~Уг ~п

переходов одинакова, поэтому достаточно рассмотреть только один из них, например первый.

В этом случае волновая функция системы принимает вид:

пу)+с2

йу^- Используя вид волновой функции, введем матрицу

плотности вероятностей состояний: р,7 = С'С1. Уравнение для матрицы

плотности имеет вид: ¿— = [я,р]. В нашем случае система уравнений для Ш

компонент матрицы плотности запишется следующим образом:

.с!

'Л

я

в%)Л1

н

я

е

.й

Н

»у)Рп-[Ву2

^yHDк

н

ву)]р»+Ын\вуУ22

Оу)Ри

(4)

Приведенные здесь матричные элементы имеют вид:

Ф

Уг

Н

Здесь величина <а равна: ю = редВ(1).

Система уравнений (4) имеет следующие собственные значения:

Хи=±^(а1)2-1,а1 + ^? =±Ф

(5)

¿3.4=0

Решение системы (4) для компонентов матрицы плотности рм и рц имеет

вид:

РнО) = Р„ (0)+1[|]2(1 - 2рп(0))5т31 /ФЛ

(6)

Ра(0=1-Р„(о)-|Г^) (1-2Ри(0))яп^ Jo.lt

Здесь ри(0) - начальная заселенность состояния .

Потенциал обменного взаимодействия в процессе реакции возрастает от нуля до величин, сравнимых с энергией связи. В результате второй член в выражении для р„ становиться пренебрежимо малым. Таким образом, вероятность выхода продукта зависит в основном от величины начальной заселенности уровня р„(0). На начальной стадии реакции происходит корреляция спинов взаимодействующих молекул. В этот момент переходы мезвду уровнями в нашем случае обусловлены только сверхтонким взаимодействием, поскольку 1, и 0 и Ф « а1. Тогда заселенность уровня О.,, а

/г

вместе с ним и вероятность выхода продукта реакции, будет определяться

средним значением ядерного спина < 1 >=—ВАС соэШ:

а

[< 1(0>¿1 л^зтш) Л

2 ' 9 I 2П ) 9

¡-со^^-ипО^

(7)

Таким образом, влияние слабого магнитного поля на константу скорости химической реакции осуществляется через изменение начальной заселенности энергетических уровней. Раскладывая косинус в выражении (7) в ряд по функциям Бесселя, получим:

р(0 = ^1-рк(5Мк"0

(8)

уВ уВ

Здесь аргумент функции Бесселя равен: 6 = —— = , где {- обычная (не

П 2п{

циклическая) частота внешнего поля.

Для определения вероятности выхода продукта реакции за длительное время воздействия на систему магнитным полем, выражение (8) следует адиабатически усреднить по времени:

япкПТ

т— шт

Зависимость эффекта от аргумента функции Бесселя приведена на рисунке

Рис.1. Зависимость вероятности образования лерекисного радикала от параметров переменной составляющей внешнего поля.

Из рисунка видно, что эффект имеет мультипиковую зависимость от отношения амплитуды переменной компоненты внешнего поля к его частоте. Амплитуда пиков спадает с ростом аргумента функции Бесселя. Рассмотрим три первых максимума. При максимальных значениях функции Р, аргумент имеет следующие значения: 6ПМХ=(3,832; 10,174; 16,471). Используя эти значения, найдем отношение амплитуды переменного поля к частоте, при котором наблюдаются максимумы эффекта:

^ =—бт«-Ю9=(90)0; 238,9; 386,7) Г V

(10)

Здесь ВАС измеряется в нанотеслах, а Г в герцах.

В приведенной модели рассмотрено влияние на реакцию одного протона. В зависимости от конфигурации реакционного комплекса в процессе могут участвовать несколько протонов, поэтому соотношение (10) следует обобщить.

14

Для случая, когда в реакции принимают участие N протонов, соотношение (10) будет иметь вид:

N^ = (90,0; 238,9; 386,7)

(И)

Сравнение соотношения (11) с экспериментальными данными из различных источников показывает, что при значении N = 4 наблюдается хорошее соответствие между теоретическими и экспериментальными результатами. Этот факт может свидетельствовать о том, что в изучаемой реакции присутствуют четыре протона. На рисунке 2 показана зависимость относительной интенсивности биологического отклика системы на внешнее переменное МП в зависимости от отношения его амплитуды к частоте. В связи с тем, что различные авторы работали с разными биологическими объектами, величины биологических эффектов отличались. Для анализа зависимости наблюдаемых эффектов от параметров МП мы ввели относительную шкалу биологических эффектов. Максимальное значение, полученное авторами, принималось за 100%, остальные точки рассчитывались отношением реальной величины биологического эффекта к максимальной.

Ьеёпеу УУ еХ.д.1,2003 Новиков ВВ и др., 2008 (4,4 Гц) Новиков ВВ и др, 2008 (16,5 Гц) ЦЬигёу ИР е^ а1, 1993,1997 Соп^о N е1. а1,2006 Теория

Вас/Г

Рис.2. Зависимость относительной величины биологических эффектов от отношения амплитуды внешнего поля к его частоте.

Из рисунка видно достаточно хорошее согласование теоретически предсказанного эффекта с экспериментально наблюдаемым. Однако это совпадение не достаточно точное особенно при больших значениях абсциссы. Из этого можно сделать вывод об отсутствии однозначного соответствия между концентрацией АФК и наблюдаемыми эффектами. Между тем экстремальные значения теоретической кривой и экспериментальными значениями точно совпадают. На рисунке 3 представлено соответствие между экспериментально наблюдаемыми максимумами биологических эффектов и теоретически предсказанными. Горизонтальными линиями отмечено теоретическое отношение амплитуды ПМ к его частоте, при котором должен наблюдаться максимум биологического эффекта. Эти отношения рассчитаны с использованием формулы (11) при N = 4. Точками обозначены соответствующие отношения, при которых максимумы эффектов наблюдались различными авторами экспериментально.

100

80 -

бо --

40

& 20 н

Ье^еу Wet.al.2003 Новиков ВВ и др., 2008 ШдМуИРе!. а1,1993, 1997 1шШатеп I е1. а1,1987 Согшбо N е1. а1, 2006

Экспериментальные максимумы эффекта Рис.3. Соответствие между теоретически предсказанными максимумами биологических эффектов и экспериментально наблюдаемыми явлениями.

Столь хорошее соответствие, представленное на рисунке 3, свидетельствует о том, что АФК вовлечены в формирование отклика биологической системы на внешнее магнитное воздействие. По-видимому, АФК запускают биологические механизмы, приводящие к наблюдаемым эффектам. Таким образом, слабые МП, воздействуя на магнитные моменты протонов, изменяют концентрацию биологически активных молекул, что приводит к дальнейшему изменению метаболизма. В нашем примере этим промежуточным звеном в процессе трансдукции внешнего сигнала к экспериментально наблюдаемым биологическим эффектам являются АФК.

Заключение

В диссертационной работе изучается влияние слабых комбинированных переменного (<2мкТл) и постоянного геомагнитного (~50 мкТл) магнитных полей на процессы, происходящие в биологических системах. В качестве первичного рецептора магнитного поля рассматриваются спины ионы водорода. Рассматриваемое магнитное поле, создает ядерную намагниченность водной среды, обусловленную наличием у молекул воды двух протонных спинов, которые подвержены магнитному воздействию. Эта намагниченность будет в незначительной степени отличаться от исходной, обусловленной геомагнитным полем. Поскольку большинство биохимических реакций протекают в водной фазе, то изменение физико-химических свойств воды, способно изменять скорости этих реакций.

В диссертации описанные механизмы рассмотрены на примере реакции взаимодействия биологического радикала с кислородом. Продуктом этой реакции являются пероксирадикалы ДОг'. Процессы, приводящие к образованию продукта реакции, рассмотрены на квантово механическом уровне. В гамильтониане, описывающем данную реакцию, учтена энергия сверхтонкого взаимодействия между спинами протонов в молекулах воды и спином неспаренного электрона в радикале. Сверхтонкое взаимодействие создает нестационарную заселенность энергетических уровней в рассмотренном реакционном комплексе. Вероятность выхода продукта реакции в нашем случае зависит от заселенности дуплетного состояния в процессе реакции. Заселенность

этого состояния нелинейно зависит от параметров внешнего магнитного поля. При определенных соотношениях между амплитудой и частотой переменной составляющей магнитного поля можно ожидать увеличения скорости выхода продукта реакции (пероксирадикалов).

Изменение концентрации прероксирадикалов приводит к изменению концентраций активных форм кислорода. По-видимому, активные формы кислорода вовлечены в формирование отклика биологической системы на внешнее магнитное воздействие и запускают биологические механизмы, приводящие к экспериментально наблюдаемым эффектам. Таким образом, слабые МП, воздействуя на магнитные моменты протонов, изменяют концентрацию биологически активных молекул, что приводит к дальнейшему изменению метаболизма. В нашем примере этим промежуточным звеном в процессе трансдукции внешнего сигнала от первичного рецептора к наблюдаемым биологическим эффектам являются активные формы кислорода. Известно, что активные формы кислорода являются триггерными молекулами для многих биологических процессов. Управляя их концентрацией посредством слабого внешнего магнитного поля можно влиять на ключевые звенья метаболизма.

1. Предложена модель показывающая, что слабое магнитное поле может вызвать намагниченность среды, обусловленную магнитной поляризацией ядер водорода, входящих в состав молекул среды.

2. Показано, что, изменяя параметры внешнего магнитного поля, можно влиять на скорости химических реакций биологических радикалов с кислородом.

3. При найденных соотношениях между амплитудой и частотой переменной компоненты магнитного поля можно ожидать максимальное производство перекисного радикала в биологической системе

Выводы.

Основные результаты диссертации изложены в работах

1. В.О. Пономарев, Е.С. Шиховцева. Механизм В-А перехода в молекуле ДНК с упругим взаимодействием между сахарами и азотистыми основаниями. // Биофизика, 2000, т.45, вып. 1, с.27

2. В.О. Пономарев, А.В. Карнаухов. Диссипативный резонанс - новый класс резонансных явлений позволяет объяснить действие слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы. //Сборник тезисов: Горизонты физико-химической биологии. Школа-конференция. Пущино, 28 мая-2 июня, 2 ООО.

3. А.В. Карнаухов, В.О. Пономарев. Диссипативный резонанс - новый класс физических явлений. Некоторые подходы к аналитическому описанию. // Биомедицинская радиоэлектроника, 2001, 8, с.23.

4. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. Dissipative resonance and solving of kT-problem. // Book of proceedings: 5th International Congress of the European BioElectromagnetic Association, 6-8 September 2001, Helsinki, Finland.

5. A.V. Karnaukhov, V.O. Ponomarev. Dissipative resonance is a new class of self-organization phenomena in the systems of different nature. // Book of proceedings: Electromagnetic Fields and Human Health. Fundamental and Applied Research, 17-24 September 2002, Moscow-Saint Petersburg, Russia.

6. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. Multi-particle model describing the mechanism of initial EMF absorption by biological objects. Solving the kT problem // Book of proceedings: Electromagnetic Fields and Human Health. Fundamental and Applied Research, 17-24 September 2002, Moscow-Saint Petersburg, Russia.

7. В.О. Пономарев, А.В. Карнаухов. Диссипативный резонанс. Аналитическое решение с неподвижными границами. // Биофизика, 2002, т.47, вып.5, с.825

8. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. A possible energy accumulation mechanism. // Book of proceedings: 6th International Congress of the European BioElectromagnetic Association, 13-15 November 2003, Budapest, Hungary.

9. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov, V.V. Novikov. Polyfrequency signal activity. Theoretical approach. //Book of proceedings: Euro Electromagnetics, 12-16 July 2004, Magdeburg, Germany.

10.В.О. Пономарев, А.В. Карнаухов. Многочастичная модель механизма первичного поглощения слабых электромагнитных полей биологическими объектами. // Биомедацинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №3, с.39.

11. V.V. Novikov, V.O. Ponomarev, Е.Е. Fesenko. Analysis of the Biological Activity of Two-Frequency Magnetic Signal and Single-Frequency Variable Components during Exposure to Weak and Extremely Weak Combined Constant and Low-Frequency Variable Magnetic Fields on the Growth of Grafted Tumors in Vice // Biophysics, Vol. 50, Suppl. 1, 2005, SI 10-S115.

12. S.I. Kubarev, A.S. Shigaev, I.P. Susak, V.O. Ponomarev, O.A. Ponomarev. Simulation of sound vibrations effect on radical pair recombination probability // Chem. Phys. Lett. 2006. V.423 No 4-6. P.401-406.

13.B.O. Пономарев, B.B. Новиков, A.B. Карнаухов, O.A. Пономарев. Влияние слабого электромагнитного поля на скорость производства перекиси водорода в водных растворах // Биофизика, 2008, т.53, вып.2, с.197

14.С.И. Кубарев, А.С. Шигаев, И.С. Кубарева, В.О. Пономарев, О.А. Пономарев. Спин-колебательные взаимодействия в геминальных радикальных парах. Эффективный гамильтониан с учетом энгармонизма. // Химическая физика. 2008. Т.27, №5, С. 5-18.

15.В.О. Пономарев, В.В. Новиков. Влияние низкочастотных переменных магнитных полей на скорость биохимических реакций, образующих активные формы кислорода // Биофизика, 2009, т.54, вып.2, с. 235-241.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 24.03.2009 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 144. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Пономарев, Владислав Олегович

Актуальность работы.

Цель исследования.

1. Обзор литературы.

1.1 Введение.

1.2 Обзор экспериментальных работ.

1.3 Обзор теоретических работ.

1.4 Выводы из обзора литературы.

2. Эволюция пары спинов в коллинеарных магнитных полях.

2.1 Получение системы дифференциальных уравнений.

2.2 Расчёт влияния циркулярно поляризованных поперечных звуковых волн на вероятность рекомбинации радикальной пары.

3. Влияние слабого магнитного поля на скорость химических реакций.

3.1 Введение.

3.2 Изменение магнитных свойств среды под действием внешнего магнитного поля

3.3 Влияние магнитных свойств среды на константы скорости химических реакций.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Модель механизма воздействия слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы"

Актуальность работы

Слабые электромагнитные поля (ЭМП) являются экологически значимым фактором внешней среды, влияющим на многие биологические процессы. Живые организмы на планете постоянно находятся под воздействием повсеместно присутствующих естественного геомагнитного и искусственных слабых электромагнитных полей. Многолетние исследования в этой области говорят о том, что ЭМП с определенными параметрами представляют потенциальную угрозу здоровью людей, с другими параметрами ЭМП могут быть использованы в терапевтических целях [Ю.Г. Григорьев, 1998]. Например, во время магнитных бурь резко ухудшается состояние людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. С другой стороны, существуют попытки использования слабых ЭМП для лечения эпилепсии, болезни Паркинсона и рака [В.В. Новиков, 1996; Л. Бапёук, 1992].

В последнее время вследствие появления и широкого распространения новых электронных и коммуникационных технологий ежедневная доза облучения населения электромагнитными полями быстро растет. Поэтому проведение исследований воздействий слабых ЭМП на человека становится все более актуальным. Столь быстрое увеличение электромагнитного загрязнения привело к необходимости создания санитарно-гигиенических норм и защиты от электромагнитного "смога". Стандарты электромагнитной безопасности разрабатывают различные национальные и международные организации: европейский комитет по электротехническому нормированию, Национальный американский институт стандартов, НИИ медицины труда РАМН, Всемирная организация здравоохранения и др. В настоящее время стандарты безопасности для различных стран отличаются в десятки раз, что указывает на недостаточность научных исследований в этой области.

Экспериментально влияние слабых низкочастотных магнитных полей (МП) изучается с середины восьмидесятых годов [А.Я. 1лЬо££ 1985; СЛ7. В1аскшап, 1985]. Несмотря на достаточно большое количество экспериментальных работ, изучающих влияние ЭМП на биологические системы, число теоретических моделей, описывающих механизмы этих воздействий, сравнительно невелико [В.В. Леднев, 1991, 1996, 2003; В.Н. Бинги, 1997, 2002, 2006; М.Н. Жадин, 1996, 2001; Е. Del Giudice, 2002; G. Preparata, 1995]. Это обусловлено рядом объективных причин. Одной из них является отсутствие данных о микроскопических процессах, происходящих в клетке под действием внешнего поля. Как правило, эксперименты состоят в наблюдении связей между параметрами внешнего поля и вызванными ими биологическими эффектами. Промежуточные уровни организации живой системы, формирующие отклик организма на электромагнитное воздействие, оказываются за рамками эксперимента. В результате выяснение причинно-следственных отношений между внешним стимулом и откликом системы сильно затруднено.

В диссертации рассматривается биологическое действие полей, мощность которых слишком мала, чтобы вызвать некоторый тепловой эффект. В результате в ряде публикаций выказывается скептическое отношение к возможности влияния изучаемых полей на биологические системы [R.K. Adair, 2003]. Этот скепсис в основном связан с «проблемой кТ». Однако при рассмотрении влияния внешнего поля на системы, далекие от термодинамического равновесия, эту проблему можно разрешить [В.Н. Бинги, А.Б. Рубин, 2007]. К настоящему времени количество неравновесных моделей довольно мало, поэтому теоретическое описание механизма действия слабых магнитных полей требует дальнейшего изучения. Из представленного выше можно заключить, что биологическое действие слабых электромагнитных полей - это фундаментальная научная проблема с остро прикладным характером.

Цель исследования

Основной целью исследования является теоретическое изучение механизма воздействия слабых низкочастотных электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изучить влияние магнитной поляризации среды, вызванной внешним магнитным полем, на радикальные химические реакции.

2. Определить зависимость скорости химических реакций с участием биологических радикалов и кислорода от параметров внешнего магнитного поля.

3. Найти соотношения между амплитудой и частотой переменной компоненты магнитного поля соответствующие максимальному производству перекисного радикала в биологических системах.

Научная новизна исследования

В работе предложена новая модель влияния слабых электромагнитных полей на параметры химических реакций. Это влияние происходит посредством намагниченности среды, окружающей реакционный комплекс. Впервые показано, что низкочастотное слабое МП может влиять на вероятность образования пероксирадикала в биологических системах. Теоретически обоснована связь между экспериментально наблюдаемыми процессами и параметрами внешнего поля. Найдены оптимальные параметры ЭМП, приводящие к повышению концентрации пероксирадикала, что приводит к экспериментально наблюдаемым эффектам.

Практическая значимость результатов

Полученные результаты могут применяться в следующих целях: 1. Оценка принципиальной возможности воздействия слабых переменных, постоянных и комбинированных МП на биологические системы.

2. Создание принципиально новых методов и аппаратуры магнитотерапии для профилактики и лечения некоторых заболеваний, в том числе онкологических.

3. Повышение эффективности некоторых биотехнологических процессов. На защиту выносятся следующие положения:

1. Возможная первичная мишень воздействия слабого магнитного поля.

2. Теоретическая модель, описывающая влияние слабого магнитного поля на скорость химических реакций с образованием АФК.

3. Параметры слабого магнитного поля, соответствующие максимуму производства АФК.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, две главы собственных исследований, заключения и выводов. Библиографический указатель включает 102 литературных источника.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Пономарев, Владислав Олегович

Основные результаты диссертации изложены в работах

1. В.О. Пономарев, Е.С. Шиховцева. Механизм В-А перехода в молекуле ДНК с упругим взаимодействием между сахарами и азотистыми основаниями. // Биофизика, 2000, т.45, вып.1, с.27

2. В.О. Пономарев, А.В. Карнаухов. Диссипативный резонанс - новый класс резонансных явлений позволяет объяснить действие слабых электромагнитных полей на биологические и физико-химические системы. //Сборник тезисов: Горизонты физико-химической биологии. Школа-конференция. Пущино, 28 мая-2 июня, 2000.

3. А.В. Карнаухов, В.О. Пономарев. Диссипативный резонанс - новый класс физических явлений. Некоторые подходы к аналитическому описанию. // Биомедицинская радиоэлектроника, 2001, 8, с.23.

4. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. Dissipative resonance and solving of kT-problem. // Book of proceedings: 5th International Congress of the European BioElectromagnetic Association, 6-8 September 2001, Helsinki, Finland.

5. A.V. Karnaukhov, V.O. Ponomarev. Dissipative resonance is a new class of self-organization phenomena in the systems of different nature. // Book of proceedings: Electromagnetic Fields and Human Health. Fundamental and Applied Research, 17-24 September 2002, Moscow-Saint Petersburg, Russia.

6. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. Multi-particle model describing the mechanism of initial EMF absorption by biological objects. Solving the kT problem // Book of proceedings: Electromagnetic Fields and Human Health. Fundamental and Applied Research, 17-24 September 2002, Moscow-Saint Petersburg, Russia.

7. В.О. Пономарев, А.В. Карнаухов. Диссипативный резонанс. Аналитическое решение с неподвижными границами. // Биофизика, 2002, т.47, вып.5, с.825

8. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov. A possible energy accumulation th mechanism. // Book of proceedings: 6 International Congress of the European

BioElectromagnetic Association, 13-15 November 2003, Budapest, Hungary.

9. V.O. Ponomarev, A.V. Karnaukhov, V.V. Novikov. Polyfrequency signal activity. Theoretical approach. //Book of proceedings: Euro Electromagnetics, 12-16 July 2004, Magdeburg, Germany.

Ю.В.О. Пономарев, A.B. Карнаухов. Многочастичная модель механизма первичного поглощения слабых электромагнитных полей биологическими объектами. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2003, №3, с.39.

1 l.V.V. Novikov, V.O. Ponomarev, Е.Е. Fesenko. Analysis of the Biological Activity of Two-Frequency Magnetic Signal and Single-Frequency Variable Components during Exposure to Weak and Extremely Weak Combined Constant and Low-Frequency Variable Magnetic Fields on the Growth of Grafted Tumors in Vice // Biophysics, Vol. 50, Suppl. 1, 2005, SI 10-S115.

12.S.I. Kubarev, A.S. Shigaev, I.P. Susak, V.O. Ponomarev, O.A. Ponomarev. Simulation of sound vibrations effect on radical pair recombination probability // Chem. Phys. Lett. 2006. V.423 No 4-6. P.401-406.

13.B.O. Пономарев, B.B. Новиков, A.B. Карнаухов, O.A. Пономарев. Влияние слабого электромагнитного поля на скорость производства перекиси водорода в водных растворах // Биофизика, 2008, т.53, вып.2, с. 197

14. С.И. Кубарев, А.С. Шигаев, И.С. Кубарева, В.О. Пономарев, О.А. Пономарев. Спин-колебательные взаимодействия в геминальных радикальных парах. Эффективный гамильтониан с учетом ангармонизма. // Химическая физика. 2008. Т.27, №5, С. 5-18.

15.В.О. Пономарев, В.В. Новиков. Влияние низкочастотных переменных магнитных полей на скорость биохимических реакций, протекающих с образованием активных форм кислорода // Биофизика, 2009, т.54, вып.2, с. 235-241.

Заключение

В диссертационной работе изучается влияние слабых комбинированных переменного (<2мкТл) и постоянного геомагнитного (~50 мкТл) магнитных полей на процессы, происходящие в биологических системах. В качестве первичного рецептора магнитного поля рассматриваются спины ионы водорода. Рассматриваемое магнитное поле, создает ядерную намагниченность водной среды, обусловленную наличием у молекул воды двух протонных спинов, которые подвержены магнитному воздействию. Эта намагниченность будет в незначительной степени отличаться от исходной, обусловленной геомагнитным полем. Поскольку большинство биохимических реакций протекают в водной фазе, то изменение физико-химических свойств воды, способно изменять скорости этих реакций.

В диссертации описанные механизмы рассмотрены на примере реакции взаимодействия биологического радикала с кислородом. Продуктом этой реакции являются пероксирадикалы RO¡. Процессы, приводящие к образованию < продукта реакции, рассмотрены на квантово механическом уровне. В гамильтониане, описывающем данную реакцию, учтена энергия сверхтонкого взаимодействия между спинами протонов в молекулах воды и спином неспаренного электрона в радикале. Сверхтонкое взаимодействие создает нестационарную заселенность энергетических уровней в рассмотренном реакционном комплексе. Вероятность выхода продукта реакции в нашем случае зависит от заселенности дуплетного состояния в процессе реакции. Заселенность этого состояния нелинейно зависит от параметров внешнего магнитного поля. При определенных соотношениях между амплитудой и частотой переменной составляющей магнитного поля можно ожидать увеличения скорости выхода продукта реакции (пероксирадикалов).

Изменение концентрации прероксирадикалов приводит к изменению концентраций активных форм кислорода. По-видимому, активные формы кислорода вовлечены в формирование отклика биологической системы на внешнее магнитное воздействие и запускают биологические механизмы, приводящие к экспериментально наблюдаемым эффектам.

Таким образом, слабые МП, воздействуя на магнитные моменты протонов, изменяют концентрацию биологически активных молекул, что приводит к дальнейшему изменению метаболизма. В нашем примере этим промежуточным звеном в процессе трансдукции внешнего сигнала от первичного рецептора к наблюдаемым биологическим эффектам являются активные формы кислорода. Известно, что активные формы кислорода являются триггерными молекулами для многих биологических процессов. Управляя их концентрацией посредством слабого внешнего магнитного поля можно влиять на ключевые звенья метаболизма.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Пономарев, Владислав Олегович, Пущино

1. Adair R.K. Constraints on biological effect of weak extremely low frequency electromagnetic fields. //Phys. Rev. A, 1991, V.43, p.1039-1048.

2. Adair R.K. Criticism of Lednev's mechanism for the influence of weak magnetic fields on biological systems. // Bioelectromagnetics, 1992, V.13, p.231-235.

3. Adair R.K. Constraints of thermal noise on the effect of weak 60-Hz magnetic fields acting on biological magnetite. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, V.91, p.2925-2929.

4. Alipov Y.D., and Belyaev I.Y. Difference in frequency spectrum of extremely low frequency effects on the genom's conformal state of AB1157 and EMG2 E.coli cells. // Bioelectromagnetics, 1996, V.17, p. 384-387.

5. Alipov Ye.D., Belyaev I.Y., and Aizenberg O.A. Systemic reaction of Escherichia coli cells to weak electromagnetic fields of extremely low frequency. Bioelectroch. //Bioener., 1994, V.34, p.5-12.

6. Barnes F.S. A model for detection of weak ELF electric and magnetic fields. //Bioelectroch. Bioener., 1998, V.47, p.207-212.

7. Bawin S.M. and Adey W.R. Sensitivity of calcium binding in cerebral tissue to weak environmental electric fields oscillating at low frequency. // Proc. Natl. Acad. Sci., 1976, V.73, p. 1999-2003.

8. Belova N.A., Ermakova O.N., Ermakov A.M., Rojdestvenskaya Z. Ye., Lednev V.V. The bioeffects of extremely weak power-frequency alternating magnetic fields // Environmentalist, 2007, Y. 27, pp. 411-416

9. Belyaev I.Ya., Alipov Ye.D., Matronchik A.Yu., and Radko S.P. Cooperativity in E.coli cell response to resonance effect of weak extremely low frequency electromagnetic field. // Bioelectroch. Bioener., 1995, V.37, p.85-90.

10. Bezrukov S.M., and Vodyanoy I. Stochastic resonance at the single-cell level //Nature, 1997, V.385, p.319-321.

11. Bellossi A., Desplaces A., Morin R., in 8th Annual Meeting of Bioelectromagnetics Society. Frederick, M.D. 1986. - P. 516.

12. Binhi V.N., Savin A.Y. Molecular gyroscopes and biological effects of weak extremely low-frequency magnetic fields. // Phys. Rev. E, 2002, V.65 (051912).

13. Blanchard J.P. and Blackman C.F. Clarification and application of an ion parametric resonance model for magnetic field interaction with biological systems. //Bioelectromagnetics, 1994, V.15, p.217-238.

14. Blackman C.F., Elder J.A., Weil C.M., Benane S.G., Eichinger D.C., and House D.E. Induction of calcium ion efflux from brain tissue by radio frequency radiation. // Radio. Sci., 1979, V.14, p.93-98.

15. Blackman C.F., Benane S.G., Rabinowitz J.R., House D.E., and Joines W.T. A role for the magnetic field in the radiation-induced efflux of calcium ion from brain tissue in vitro. // Bioelectromagnetics, 1985, V.6, p.327-337.

16. Blackman C.F., Blanchard J.P., Benane S.G., and House D.E. Empirical test of an ion parametric resonance model for magnetic field interactions with PC-12 cells. Bioelectromagnetics. 1994, V.15, p.239-260.

17. Blackman C.F., Blanchard J.P., Benane S.G., and House D.E. The ion parametric resonance model predicts magnetic field parameters that affect nerve cells. FASEB J., 1995, V.9, p.547-551.

18. Blackman C.F., Benane S.G., and House D.E. Frequency-dependent interference by magnetic fields of nerve growth factor-induced neurite outgrowth in PC-12 cells. // Bioelectromagnetics. 1995, V.16, p.387-395.

19. Blackman C.F., Blanchard J.P., Benane S.G., and House D.E. Effect of AC and DC magnetic field orientation on nerve cells. // Biochem. Bioph. Res. Co., 1996, V.220, p.807-811.

20. Blackman C.F., Benane S.G., and House D.E. The influence of 1.2jiT, 60 Hz magnetic field on melatonin- and tamoxifen-induced inhibition of MCF-7 cell growth. //Bioelectromagnetics. 2001, V.22, p. 122-128

21. Blank M. and Goodman R. Do electromagnetic field interact directly with DNA? // Bioelectromagnetics, 1997, V. 18, p. 111-115.

22. Brocklehurts B. and McLauchlan K.A. Free radical mechanism for the effects of environmental electromagnetic fields on biological system. // Int. J. Radiat. Biol., 1996, V.69, p.3-24.

23. Calvanovskis J. and Sandblom J. Periodic forcing of intracellular calcium oscillators. Theoretical studies of the effects of low frequency fields on the magnitude of oscillation. // Bioelectroch. Bioener., 1998, V.46, p. 161-174.

24. Comisso N, Del Giudice E, De Ninno A, Fleischmann M, Giuliani L, Mengoli G, Merlo F, Talpo G. Dynamics of the ion cyclotron resonance effect on amino acids adsorbed at the interfaces. Bioelectromagnetics 2006. 27:16-25.

25. Cremer-Bartels G., Krause K., Mitoskas G. and Brodersen D. Magnetic field of the Earth as additional zeitgeber for endogenous rhythms. // Naturwissenschaften, 1984, V.71, p.567-574.

26. Durney C.H., Rushforth C.K., Anderson A.A. Resonant DC AC magnetic fields: Calculated response. //Bioelectromagnetics. 1988, v.9, p.315-336.

27. Fesenko E.E., Geletyuk V.I., Kazachenko V.N., and Chemeris N.K. Preliminary microwave irradiation of water solutions changes their channel-modifying activity. // FEBS Lett., 1995, V.266, p.49-52.

28. Harland J.D. and Liburdy R.P. Environmental magnetic fields inhibit the antiproliferative action of tamoxifen and melatonin in human breast cancer cell line. //Bioelectromagnetics. 1997, V.18, p.555-562

29. Jenrow K.A., Smith C.H., Liboff A.R. Weak extremely-low-frequency magnetic fields and regeneration in the planarian Dugesia tinigra. // Bioelectromagnetics. 1995, V.16, p.106-112.

30. Jenrow K.A., Smith C.H., Liboff A.R. Weak extremely-low-frequency magnetic field-induced regeneration anomalies in the planarian Dugesia tigrina. // Bioelectromagnetics. 1996, V.17, p.467-474.

31. Juutilainen J., Laara E., Saali K. Relationship between field strength and abnormal development in chick embryos exposed to 50 Hz magnetic fields // Int. J. Radiat. Biol. Relat. Stud. Phys. Chem. Med. 1987. Vol. 52, N 5. P. 787793.

32. Kaiser F. External signals and internal oscillation dynamics: biophysical aspects and modeling approaches for interaction of weak electromagnetic fields at the cellular level. // Bioelectroch. Bioener., 1996, V.41, p.3-18.

33. Karnaukhov A.V. Dissipative structures in weak magnetic fields. // Bioelectromagnetics, 1994, V.39, p.1059-1064.

34. Kobayashi A.K., Kirschvink J.L., and Nesson M.H. Ferromagnetism and EMFs. //Nature, 1995, V.374, p.123.

35. Kirschvink J.L., Kobayashi A.K., Kirschvink, Diaz-Ricci J.C., and Kirschvink S J. Magnetite in human tissues: A mechanism for biological effects of weak ELF magnetic fields. // Bioelectromagnetics, 1992, 1(S12), p.S101-S114.

36. Lednev V.V. Possible mechanism for the influence of weak magnetic fields on biological systems. //Bioelectromagnetics, 1991, V.12, p.71-75.

37. Lednev V.V. Possible mechanism for the effect of weak magnetic fields on biological systems: Correction of the basic expression and its consequences. // In M. Blank, editors, Electricity and Magnetism in Biology and Medicine, 1993.

38. Lednev V.V. Comments on "Clarification and application of an ion parametric resonance model for magnetic field interaction with biological systems" by Blanchard and Blackman. // Bioelectromagnetics, 1995, V.16, p.268-269.

39. Lednev V.V., Malyshev S.L. Effects of weak combined magnetic fields on actin-activated atpaseactivity of skeletal myosin. Abstract collection Bioelectromagnetics Society Annual Meeting, St Paul, Minnesota, USA. 2001, 3-4.

40. Liboff A.R. Geomagnetic cyclotron resonance in living cells. // J. Biol. Phys., 1985, V.13, p.99-102.

41. Liboff A.R. Cyclotron resonance in membrane cell. // In A. Chiabrera, C. Nicolini, and H.P. Schwan editors, Interactions between electromagnetic field and cell, p.281-296. Plenum, London, 1985.

42. Liboff A.R, Rozek R.J., Sherman M.L., McLeod B.R., Smith S.D. Ca2+-45 cyclotron resonance in human lymphocytes. // J. Bioelect. 1987, V.6. p. 13-22.

43. Liboff A.R, and Parkinson W.C. Search for ion-cyclotron resonance in Na+-transport system. //Bioelectromagnetics. 1991, V.12, p.77-83.

44. Liboff A.R, United States Patent N.5,045,050, September 3, 1991

45. Liburdy R.P., Sloma T.R., Sokolic R., & Yaswen P. EMF magnetic fields, breast cancer, and melatonin: 60 Hz field block melatonin's oncostatic action of ER+ breast cancer cell proliferation. // Journal Pineal Research. 1993, V.14, pp.89-97

46. Harland J.D., Liburdy R.P. Environmental magnetic fields inhibit the antiproliferation action of tamoxifen and melatonin in a human breast cancer cell line //Bioelectromagnetics. 1997. Vol. 18, N 8. P. 555-562.

47. Martin A.H,. Development of chicken embryos following exposure to 60Hz magnetic fields with differing waveforms. // Bioelectromagnetics. 1992, V.13, p.223-230.

48. McLeod B.R., Smith S.D. and Liboff A.R. Calcium and potassium cyclotron resonance curves and harmonics in diatoms. // J. Bioelectr., 1987, V.6, p. 153168.

49. McLeod B.R., Liboff A.R., and Smith S.D. Electromagnetic gating in ion channels. //J. Theor. Biol., 1992, v. 158, p. 15-31.

50. Pilla A.A., Nasser P.R., and Kaufman J.J. Gap junction impedance, tissue dielectrics and thermal noise limits for electromagnetic field bioeffects. // Bioelectroch. Bioener., 1994, V.35, p.63-69.

51. Ponomarev O.A., Kubarev S.I., Kubareva I.S., Susak I.P., Shigaev A.S. The recombination of the geminate radical pairs in parallel combined magnetic field // Chem. Phys. Lett. 2004, V.388, p.231-235.

52. Prato F.S., Carson J.J.L., Ossenkopp K.P., and Kavaliers M. Possible mechanism by which extremely low frequency magnetic fields affect opioid function. // FASEB J., 1995, V.9, p.807-814.t

53. Rozek R.J., Sherman M.L., Liboff A.R., McLeod B.R., Smith S.D. Nifedipine is an antagonist to cyclotron resonance enhancement of 45 Ca incorporation in human lymphocytes. // Cell Calcium, 1987, V.8, p.413-427.

54. Sandweiss J. On the cyclotron resonance model of ion transport. // Bioelectromagnetics. 1990, v.ll, p.203-205.

55. Smith S.D., McLeod B.R., Liboff A.R., and Cooksey K. Calcium cyclotron resonance and diatom mobility. // Bioelectromagnetics, 1987, V.8, p.215-227.

56. Smith S.D., McLeod B.R., and Liboff A.R. Testing the ion cyclotron resonance theory of electromagnetic field interaction with odd and even harmonic tuning for cations. // Bioelectroch. Bioener., 1995, V.38, p. 161-167.

57. Steiner U.E. and Ulrich Т. Magnetic field effects in chemical kinetics and related phenomena. // Chem. Rev., 1989, V.89, p.51-147.

58. Бейлин А.Ю.// Башкирский химический журнал. 2001. Т.8. №3. С.4

59. Бинги В.Н., Савин А.В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы. // Успехи физических наук, 2003, т.173, с.265-300.

60. Бинги В.Н. Механизм магниточувствительного связывания ионов некоторыми белками. // Биофизика, 1997, т.42, с.ЗЗ8-342.

61. Брусков В.И., Масалимов Ж.К., Черников A.B. Образование активных форм кислорода в воде под действием тепла. // Доклады академии наук, 2002, т.384, 6, с.821-824

62. Burlakova Е.В., Konradov A.A., Maltseva E.L. Superweak effects of chemical compounds and physical factors on biological systems. Biofizika, 2004 v. 49 p 551-564.

63. Бучаченко A.JI., Химическая поляризация электронов и ядер М.: Наука 1974. 245с.

64. Владимиров Ю.А. Активированная хемилюминесценция и биолюминесценция как инструмент в медико-биологичемких исследованиях. Соросовский образовательный журнал. 2001. Т.7. С 1623.

65. Гвичия А.Ш. Морфология поверхности асцитных опухолевых клеток. -Изд-во «Мецниереба», 1983. 118 с.

66. Джеффрис Г., Свирлс Б. Методы математической физики, вып.1, Москва, Мир, 1969, том 1, 424 с.

67. Жадин М.Н. Действие магнитных полей на движение иона в макромолекуле. Теоретический анализ. // Биофизика, 1996, т.41, с.832-849.

68. Жидомиров Г.И., Счастнев П.В. и др., Квантовохимические расчеты магнито-резонансных параметров, Новосибирск. Наука, 1978, 365 с.

69. Казаченко В.Н., Дерюгина О.Н., Кочетков К.В., Фесенко Е.Е. Влияние примесей на снижение в воде 02. под действием миллиметрового излучения. // Биофизика, 1999, т.44, вып.5, с.796-805.

70. Карнаухов A.B., Новиков В.В. Теоретический подход к анализу кооперативных эффектов движения ионов в растворе под действием слабых магнитных полей. // Биофизика, 1996, т.41, ст.927-929.

71. Карнаухов A.B. Диссипативный резонанс и его возможная роль в механизмах воздействия электромагнитного излучения набиологические и физико-химические системы. // Биофизика, 1997, т.42, с.985-992.

72. Клосс А.И. Электрон радикальная диссоциация и механизм активации воды. //ДАН СССР, 1988, т. 103, 6, ст. 1403-1407.

73. Кубарев С.И., Кубарева И.С., Пономарев O.A., Шапкарин И.П. Влияние спиновых взаимодействий на спиновую динамику геминальных радикальных пар.// ДАН. 2003. Т.388, №5. с.634-638.

74. Леднев В.В. Биоэффекты слабых комбинированных, постоянных и переменных магнитных полей. // Биофизика, 1996, т.41, с.224-232.

75. Макеев В.М. Стохастический резонанс и его возможная роль в живой природе. // Биофизика, 1993, т.38, с.194-201.

76. Музалевская Н.И., Урицкий В.М. Противоопухолевое действие слабого сверхнизко частотного стохастического магнитного поля со спектром 1/f. // Биофизика.-1997.-Т. 42.-В. 4.-С. 961-970.

77. Новиков В.В. Инициирующее действие слабых магнитных полей на образование межмолекулярных связей в водных растворах аминокислот. //Биофизика, 1994, т. 39, с.825-830.

78. Новиков В.В., Жадин М.Н. Комбинированное действие слабых постоянного и переменного низкочастотного магнитных полей наионные токи в водных растворах аминокислот. // Биофизика, 1994, т.39, с.45-49.

79. Новиков В.В., Лисицын A.C. Синтез олигопептидов из полярных аминокислот в водной среде при комбинированном действии слабых электрических и магнитных полей. //Биофизика, 1997, т.42, с.1003-1007.

80. Новиков В.В. Кооперативный эффект резонансного усиления ионного тока в водных растворах аминокислот при действии слабых электромагнитных полей. Подходы к экспериментально-теоретическому анализу. // Биофизика, 1996, т.41, с.973-978.

81. Новиков В.В., Лисицын A.C. Конденсация аминокислот в водных растворах при действии слабых электромагнитных полей. // Биофизика.-1996, т.41, с.1163-1167.

82. Новиков В.В., Новикова Н.И., Качан А.К. Кооперативные эффекты при действии слабых магнитных полей на опухолевый процесс in vivo. // Биофизика, 1996, т.41, с.934-938.

83. Подгородецкий М.И., Хрусталев O.A. О некоторых интерференционных явлениях в квантовых переходах. // Успехи физических наук, 1963, т.81, с.217-247.

84. Петик А.В., Кудрявцев С.И., Жуковский П.Г., Надирадзе З.Ю., Шмалько Ю.П. Влияние постоянного магнитного поля на рост и метастазирование карциномы Льюис у мышей. // Экспериментальная онкология. 1990, Т.12. с.73-75.

85. Пономарев О.А., Фесенко Е.Е. Свойства жидкой воды в электрических и магнитных полях. //Биофизика. 2000, Т.45, №3, С.389

86. Симонов А.Н., Лившиц В.А., Кузнецов А.Н. Влияние постоянного магнитного поля на формирование бислойных липидных мембран. // Биофизика, 1986, т.31, с.777-780.

87. Фесенко Е.Е., Терпугов ЕЛ. О необычных свойствах воды в тонкихслоях. //Биофизика. 1999. Т.44. №1, С.5.