Биологические эффекты действия электромагнитного излучения на уровне ДНК и клеточного хроматина

Немногочисленные исследования посвящены воздействию радиочастотного (РЧ) излучения на структуру и функции биологических макромолекул, таких как белки или ДНК. Впервые в 1968 году была выдвинута гипотеза, что поглощенная биополимерами энергия излучения может изменять их структуру и, возможно, биологическую функцию [122].

Начиная с 1980х годов, была проведена серия исследований на выделенной ДНК в растворе, продемонстрировавших частотно-зависимое поглощение ЭМИ плазмидной ДНК или образование разрывов ДНК в растворе, облученном РЧ ЭМИ [103, 104, 224, 258]. Тем не менее, последующие исследования опровергли данные выводы [119, 124]. Наиболее вероятно, что разрывы ДНК возникли вследствие образования свободных радикалов из-за использовании медных электродов и, следовательно, присутствия ионов меди в растворе, но не из-за прямого воздействия ЭМИ [225].

С момента внедрения беспроводных коммуникационных систем возможность того, что РЧ ЭМИ может влиять непосредственно на ДНК, стала предметом многочисленных исследований. Если будет доказано, что воздействие слабого ЭМП может привести к генетическим нарушениям, это, несомненно, будет указывать на потенциальный риск такого излучения для человека.

В эксперименте на бактерии Escherichia coli [93] было обнаружено, что количество копий плазмид на клетку не менялось при облучении на частотах 9450 и 2450 МГц в течение часа. Также не было выявлено негативного влияния 900 МГц ЭМИ на изменчивость и репарацию ДНК E. coli в работе [47], напротив, в данной работе был обнаружен протекторный эффект, который авторы приписали улучшению эффективности системы репарации. На основе экспериментов на Salmonella typhimurium и E. coli [77] был сделан вывод, что РЧ излучение на частоте 835 МГц и мощности 4 Вт/кг в течение 48 часов не влияет ни на количество мутаций ДНК, ни на скорость её деградации in vitro. Однако группой исследователей кафедры биофизики, радиационной физики и экологии МИФИ под руководством И.Я.

Серия работ Лаи и Сингха вызвала массу споров и обсуждений в научном сообществе и широкой общественности [155-157, 159, 161, 196]. Авторы провели большое количество исследований in vitro с использованием метода гель электрофореза изолированных клеток (метод ДНК-комет) на клетках грызунов и человека. Большинство исследований показали, что микроволновое излучение на частоте 2450 МГц приводило к увеличению количества одно- и двухцепочечных разрывов ДНК. В работе [197] было продемонстрировано, что различные виды РЧ сигналов (iDEN с частотой 813 МГц и TDMA с частотой 836 МГц и уровнями SAR (англ. аббр.: Specific Absorption Rate - удельный коэффициент поглощения электромагнитного излучения организмом человека) 2.4-26 мВт/кг) в зависимости от уровня SAR приводили либо к увеличению, либо к уменьшению количества повреждений в ДНК Molt-4 Т- лимфобластоидных клеток. Однако, излучение с частотами 847.74 - 813.56 МГц при тех же значениях SAR, что и в предыдущей работе, не приводило к изменению уровня повреждения ДНК и не влияло на индукцию апоптоза в Molt-4 Т-лимфобластоидных клетках в работе [139].

Другие зафиксированные эффекты действия ЭМИ были опубликованы в работах [100, 229, 261]. РЧ воздействие ЭМП (1800 МГц; SAR 1.2 или 2 Вт/кг) в течение 16 ч индуцировало одно- и двунитевые разрывы ДНК [100]. При более длительных временах облучения радиочастотные сигналы с SAR, равным 5 Вт/кг, вызывали повреждения хромосом в лимфоцитах человека. Действие излучений на четырех различных частотах (в диапазоне 837-1909.8 МГц) в течение 24 часов со значением SAR от 5 до 10 Вт/кг привело к существенному и высокоповторяемому увеличению количества лимфоцитов с микроядрами [261]. ЭМП с частотой 1950 МГц, согласно анализу ДНК комет, увеличивали количество повреждений ДНК и частоту центромерно-отрицательных микроядер в культуре фибробластов человека в зависимости от времени и дозы облучения [229].

Методом АВЗВ было показано, что ЭМП влияют на изменение конформации хроматина в различных типах клеток, включая лимфоциты человека [49, 51, 52, 125, 190]. Авторы полагают, что, несмотря на то, что результаты работ [155-157, 159, 161] интерпретировались как доказательство возникновения двунитевых разрывов ДНК, другое объяснение,

основывающееся на изменении конформации хроматина вследствие отклика на стресс, также вполне возможно [50]. Объясняется это тем, что метод ДНК- комет чувствителен как к двойным разрывам ДНК, так и к релаксации петель ДНК из-за однонитевых разрывов [50, 89], а также разрывов цепи ДНК, имеющих место при транскрипции и репликации [265].

На примере клеток буккального эпителия человека профессором Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина Ю.Г. Шкорбатовым и соавторами было продемонстрировано, что микроволновое излучение нетепловой интенсивности приводит к увеличению числа гранул гетерохроматина в ядрах клеток [3, 30, 245, 246]. Также ЭМИ микроволнового диапазона оказывало значительное влияние на

электрокинетические свойства клеточных ядер [30, 238, 244, 246]. Авторы связали обнаруженные эффекты с изменением функциональной активности клеточного ядра как реакции на внешнее воздействие в виде ЭМИ.

1.1.1.