Электромагнитные поля в биосфере - Красногорская Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
обусловлены высокими значениями вязкости среды и потенциала на мембранах,
различиями в коэффициентах диффузии ионов за счет наличия
высокомолекулярной компоненты. В связи с этим следует ожидать более
высокой плотности объемных зарядов в живых системах, большей величины
потенциального барьера для перенооа ионов и большего различия во временах
релаксации по сравнению с модельными системами.
Типичным примером областей локализации объемных зарядов могут служить
кровеносные капилляры, где гидродинамические условия движении потока
плазмы по обе стороны эндотелиальных клеток существенно различны /4-6/.
До настоящего времени электрические поля, возникающие при движении
эритроцитов, при рассмотрении процессов транскалиллярного обмена не
учитывались. Считалось, что основной эффект транспорта низкомолекулярных
ионов в плазме обусловлен лишь разностью давлений в капилляре и вне его
/7/. Между тем кровеносные капилляры, в которых движутся заряженные
эритроциты - типичный пример морфологического образования, где поведение
объемных зарядов должно существенно сказаться на жизнедеятельности живых
систем.
Схематическое изображение кровеносного капилляра с системой межкле-
181
Рис. 29. Ооциллограмма записи тока 1да в постоянном поле Еда
(горизонтальная прямая) и при наложении на призлектрод-ную область
переменного напряжения Удп (периодически изменяющаяся кривая)
точных щелей шириной а и,.и специфической структурой выстилающих
эндотелиальных клеток приведено на рис. 30. Возникающие вблизи
поверхности клетки объемные заряды, в отсутствие потока плазмы примерно
равные по величине, обусловливают близкие значения потенциалов по обе
стороны эвдотелиальной клетки.-При механическом перемещении "цепочки"
эритроцитов вдоль внутренней поверхности стенки трансэндотелиальной
клетки происходит "срыв" слоя объемного заряда. После прохождения
эритроцита возможно частичное или полное его восстановление, что приводит
к возникновению в межклеточной щели (а ?> , рио. 30) импульса напряжения
и соответственно переменного электрического поля Е&^(t ). Частота
возникновения разности потенциалов дУаj определяется концентрацией
эритроцитов, скоростью потока плазмы, что зависит от давления крови и от
состояния эндотелиальных клеток. Каждый капилляр имеет ограниченную длину
(?~ 10*100 мкм), поэтому частота изменения Va? зависит от чио-ла
межклеточных щелей и от концентрации эритроцитов в крови.
Для физиологических условий при нормальном функционировании капилляров
(радиусами 7*10 мкм) должны возникать электрические поля Eag(i )
импульсного характера. Так, при/^ав=50мВ, ащ=3-10~4см Еав _ 200 В/см. За
время прохождения под щелью эритроцита со скоростью ? =0,1 - 2мм/с
генерируется электрический импульс длительностью^ = 2,5 - 5 мс.
Частота fg следования импульсов при расстоянии ? = 5 мкм между центрами
эритроцитов в интервале скоростей^ = 0,1 - 2 мм/сfg=l^/^0=
= 20 - 400 Гц. С ростом при неизменной скорости движения эритроцитов
частота^ падает. Так так условия разрушения и восстановления объемного
заряда зависят от скорости перемещения эритроцитов, то возникающее
электрическое поле является функцией^ .
Таким образом, при движении заряженного эритроцита в капилляре мо -гут
возникать переменные электрические поля напряженностью до 200 В/см,
частотой 20 - 400 Гц и длительностью до 50 мс.
Так как площадь внутренних поверхностей в капиллярах очень велика
182
Рио. 30. Возникновение транс эндотелиальных электрических полей при
движении эритроцитов в кровеносном капилляре радиуса R
¦Т - просвет капилляра; 2 -эндотелиальные клетки; 3 -межклеточные щели; 4
- эритроцит; 5 и 6 - объемные заряды
.*•5
.s6
(2500-3000 ом2) &], а скорости движения эритроцитов изменяются в 10-100
раз, то в живых системах генерируются электрические поля низкой частоты,
что должно оказывать влияние на окружающие ткани, на процессы переноса
плазмы и в конечном счете - на метаболизм.
На основе изложенного механизма возникновения ИНЧ ЭП можно объяснить
зависимость процессов переноса плазмы через стенки кровеносных капилляров
от концентрации эритроцитов в крови, их поверхностного электрического
заряда, заряда эндотелиальной стенки и ее функционального состояния /37.
Рассмотрим возможную роль объемных зарядов в механизме действия НЧ ЭМП на
живые системы. Как отмечалось ранее /6, 9/, возникающие массовые объемные
силы магнитогидродинамичеокой и электрогидродинамической природы могут
обусловить частичное или полное разрушение объемных зарядов в зависимости
от амплитуды, частоты и длительности воздействия НЧ ЭМП.
С точки зрения биологической значимости воздействие ЭМП на капилляры
эквивалентно снижению межклеточного потенциала, повышению проницаемости
стенок капилляра, что при длительном воздействии может вести к отекам
тканей. Можно ожидать, что чем выше потенциал мембраны и ниже ее
проницаемость в отсутствие возбуждения, тем выше плотность и
протяженность объемного заряда вне клетки. В тс же время при меньшем
