Медицинский факультет РУДН Институт прикладной геофизики имени академика

Медицинский факультет РУДН Институт прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова Прогнозирование биомедицинских последствий гелиогеофизических событий

Содержание доклада • Представление междисциплинарного исследовательского коллектива – соавторы работы • Алгоритм диагноза и прогноза • Возможные факторы чувствительности биосистем к астрогеофизическим событиям • Цисты покоя артемий – как биосенсор «скрытых» радиационных воздействий на человека. Искусственное и фоновое облучение. Нелинейные эффекты при прогнозе • Способ представления результатов потенциальному Заказчику и информирование населения о риска усиления заболевания

Представление междисциплинарного исследовательского коллектива – соавторы работы : • Институт прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова • РУДН, Медицинский факультет: кафедры патофизиологии, каф. биологии, и каф. фарм. и токикологичекой химии (заведующие каф. – проф. Фролов В. А. , проф. Сыроешкин А. В. , доц. к. м. н. Буянова Н. И. , доц. к. м. н. Соколова С. Л. , ст. преп. Карасёва Н. В. ) • МГУ им. М. В. Ломоносова: сателлитный центр TEU UNESCO, физический факультет, биологический факультет (проф. Твердислов В. А. , с. н. с. к. б. н. Николаев Г. М. ) • Государственный океанографический институт им. Н. Н. Зубова (с. н. с. к. б. н. Плотникова Н. В. , н. с. Фролова Е. Ю. , н. с. Чистюнин В. Ф. ) • Институт вирусологии им. Д. И. Ивановского РАМН – проф. Гребенникова Т. В. • Институт коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского НАН Украины, сателлитный центр TEU UNESCO – акад. Гончарук В. В.

Алгоритм диагноза и прогнозп • 1. Мониторинг солнечной активности (NASA. NOAA, ИПГ) • 2. Корпускулярные потоки на орбите (спутниковые группировки) • 3. Возмущение ионосферы и магнитного поля (ИПГ, Московский центр мониторинга ионосферы) • 4. Корпускулярные потоки у поверхности Земли (сеть нейтронных мониторов – ИЗМИРАН, Кольский НЦ РАН, Афины и т. д. ; установки по регистрации ШАЛ – Физфак и НИИЯФ МГУ, мюонный телескоп, мобильные нейтронные счетчики ИПГРУДН). • 5. Система биотестирования – открытая и в климатической камере. • 6. Взаимно-однозначные соответствия «индекс солнечной активности, e. g. W – вероятность заболевания» . Корреляционные соотношения получены во Франции, Литве, Израиле для всех клиник стран по статистике артериальной гипертензии, инфаркта миокарда, суцицида.

Возможные факторы чувствительности биосистем к астрогеофизическим событиям • • • Электромагнитное поле Температура Давление Влажность Солнечная радиация Корпускулярные потоки

• Фоновые потоки нейтронов обусловлены как вторичным излучением от вза имодействия солнечных и галактических лучей с земной атмосферой и магнитосферой, так и потоками от земной коры. Нейтронный поток у поверхности Земли определяется в основном тепловыми нейтронами (с энергией 0, 02 -0, 5 э. В), вследствие термализации в атмосфере. Солнце Магнитосфера Земля Солнечный ветер

Возможные первичные механизмы влияния тепловых нейтронов на живые организмы, включая человека t 1/2= 11 мин • n разделение зарядов p+ + e- + γ +DQ • D + γ + DQ • H p+ + e- = (Н) «восстановительный эквивалент»

Влияние ультраслабых потоков тепловых нейтронов на биологические объекты • Матвеева И. С. и др. // * Скорость прорастания цист Artemia salina Бюл. экспер. биол. мед. 2004. * Метаболизм микроэлементов (прокариоты, • Masunaga S. et al. // Int. J. низшие ракообразные) Radiat. Oncol. Biol. Phys. * Увеличение времени спин-спиновой релаксации протонов (низшие ракообразные) * Переход одиночные клетки – колонии (прокариоты) * Реакция везикулообразования (лейкоциты) * RBE (нормальные и раковые клетки) 2001. • Белишева Н. К. и др. // ДАН. 2006. • Николаева Ю. Г. и др. // Вестник РУДН. 2006. • Плотникова Н. В. И др. // Бюл. экспер. биол. мед. 2006. • Леднев В. В. и др. // Биофизика. 2006.

Объект исследования Artemia salina класс – Crustacea (ракообразные); подкласс – Entomostraca; отряд – Phyllopoda; подотряд – Euphyllopoda; семейство – Branchipodidae; род – Artemia макрофотография диапаузирующих цист микрофотография ультраструктуры цисты 9 9

Влияние корпускулярного потока с активностью 20 н/с·м 2 на метаболические характеристики цист A. salina Группа Время спин-спиновой релаксации протонов Т 2, мс Концентрация свободных радикалов, % Концентрация парамагнитных ионов (Mn 2+; Cu 2+; Fe 3+), % Контрольная, а) живые цисты 24, 0 ± 1, 7 14, 1 ± 1, 4 0, 14 ± 0, 1 Контрольная, б) мертвые цисты 14, 0 ± 1, 0* 18, 2 ± 1, 8 0, 08 ± 0, 1* Опытная, в) живые цисты, облученные искусственным нейтронным потоком 36, 0 ± 2, 5** 15, 3 ± 1, 5 0, 11 ± 0, 1** * достоверность различий измеряемого параметра T 2 в контрольной группе мертвых цист по отношению к контрольной группе живых цист, (n = 497; ρ = 0, 95). ** достоверность различий измеряемого параметра T 2 в опытной группе по 10 отношению к контрольной группе живых цист, (n = 497; ρ = 0, 95).

Районы мониторинга нейтронного потока • • в стратосфере на биоспутнике (281 000 м) в тропосфере при авиаполете (11 600 м) в условиях различной этажности (от 118 м до 141 м над у. м. ) над уровнем моря на трансатлантическом разрезе (18 м) «Маршрут биоспутника» Карта-схема авиаперелета Карта-схема круиза 11

12

Циста A. salina как биотестер «скрытых» воздействий на человека низкий протонный сигнал Зависимость Т 2 цист от Fn на различных высотах, (n = 7; ρ = 0, 95). За 100% взят контрольный образец цист, который находился в нормальных условиях лаборатории на высоте 130 м над уровнем моря. 13

Способ представления результатов потенциальному заказчику и информирование населения о риска усиления заболевания 1. Диагноз и прогноз космической погоды ИПГ (ИПГ, Московский центр мониторинга ионосферы) 2. Диагноз радиационной обстановки у поверхности Земли (весь коллектив) 3. Диагноз ответа биосенсоров (РУДН, МГУ) 4. Предупреждение о рисках усиления заболевания + прогноз рисков на следующий день (Медицинский факультет РУДН) 5. «Отзеркаливание» прогноза Медицинского факультета РУДН на сайте ИПГ.

Методы Мобильный детектор для измерения плотности потока тепловых нейтронов состоял из 6 датчиков СНМ 18 (наполнение 97% 3 Не + 3% Ar 405 к. Па), работающих в пропорциональном режиме, данные от которого выводились на компьютер. Чувствительность детектора к нейтронам тепловых энергий (0, 02 – 0, 5 э. В) около 180 имп. ∙см 2/н.

Поток тепловых нейтронов от суспензии зеленых микроводорослей (Dunan. sp. , 108 кл. /мл)

• • • Публикации по биоэффектам и мониторингу тепловых нейтронов Матвеева И. С. , Смирнов А. Н. , Воденников Б. Д. , Попов И. М. , Семенов Д. С. , Колесников М. В. , Сыроешкин А. В. Облучение потоком нейтронов как тест на выживаемость спор Artemia salina. (2004) Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. т. 138, № 11. – С. 530 -534. http: //www. iramn. ru/journal/bbm_cont. htm Плотникова Н. В. , Сыроешкин А. В. , Смирнов А. Н. , Колесников М. В. , Балышев А. В. , Попов П. И. , Плетенёв С. С. , Семёнов Д. С. , Лапшин В. Б. Зональный мониторинг плотности потока тепловых нейтронов европейской части России. Международная крымская конференция «Космос и биосфера» . Тезисы докладов. 26 сентября – 1 октября, 2005. Партенит, Крым, Украина. С. 33. А. В. Сыроешкин, А. В. Балышев, Т. В. Гребенникова, А. В. Григорьев, А. В. Игнатченко, М. В. Колесников, В. Б. Лапшин, И. С. Матвеева, Н. В. Плотникова, Е. В. Успенская. Экспедиция Государственного океанографического института в Западной Арктике // Метеоспектр. – 2006. - № 1. - с. 117 -122. Плотникова Н. В. , Колесников М. В. , Смирнов А. Н. , Семёнов Д. С. , Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. Широтная, высотная вариабельность плотности потока тепловых нейтронов и его локальная изменчивость в биоценозах// Международная конференция «Погода и биосистемы» , С. - Петербург, ГМУ, 2006. С. 57 -60. Николаева Ю. Г. , Николаев Г. М. , Фролов В. А. , Сыроешкин А. В. , Лапшин В. Б. Изучение состояния воды у покоящихся и активированных яиц Artemia salina L. С помощью метода ЯМР-спиновое эхо// Ecological Studies, Hazards, Solutions, 2006, V. 11, P. 70 -71. Плотникова Н. В. , Николаева Ю. Г. , Фролов В. А. , Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. К вопросу о корпускулярном облучении человека на больших высотах. Научные труды VII научно-практической международной конференции «Здоровье и образование в XXI веке» . М. , 2006, стр. 397 Плотникова Н. В. , Колесников М. В. , Смирнов А. Н. , Семенов Д. С. , Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. Широтная, высотная вариабельность плотности потока тепловых нейтронов и его локальная изменчивость в биоценозах. Материалы международной конференции «Погода и биосистемы» Санкт-Петербург, 2006. С. 40 -41 Плотникова Н. В. , Сыроешкин А. В. , Фролов В. А. , Лапшин В. Б. , Вариабельность и локальная изменчивость плотности потока тепловых нейтронов в биоценозах и его значение для курортологии. Материалы VII Международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке» Москва, 2006. Н. В. Плотникова, А. Н. Смирнов, М. В. Колесников, Д. С. Семёнов, В. А. Фролов, В. Б Лапшин, А. В. Сыроешкин Аномальные изменения плотности потока тепловых нейтронов в биоценозах у поверхности земли. (2007) Бюл. экспер. биологии и мед. Т. 143. - № 4. – С. 394 -397. Ю. Г. Николаева Г. М. Николаев, К. Н. Тимофеев В. А. Фролов, А. В. Сыроешкин, В. Б. Лапшин Изучение состояния воды у покоящихся форм Artemia salina // Вестник РУДН. – Серия Медицина. – 2007. № 1. С. 5 -9. В. Б. Лапшин, А. В. Сыроешкин, С. Г. Орадовский, М. Ю. Яблоков, И. С. Матвеева, М. В. Колесников, А. Н. Смирнов, А. В. Игнатченко, И. М. Лебедев, Г. Н. Гордадзе, Т. В. Плетенева. Современные методы мониторинга загрязнения абиотических объектов морской среды // Труды ГОИН. - М. : 2007 - Вып. 210. С 126 -137. Николаева Ю. Г. , Плотникова Н. В. , Зенченко Т. А. , Мёрзлый А. М. , Лапшин В. Б. , Фролов В. А. , Сыроешкин А. В. Дозиметрия корпускулярных потоков и влияние облучения на живые организмы во время авиаперелетов Москва – Северный полюс и Москва-Камчатка, (проблемы экстремального туризма и перемещения спортсменов). // Шестая международная научная конференция студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной и физической культуры,

Публикации по биоэффектам и мониторингу тепловых нейтронов • • • • Плотникова Н. В. , Лапшин В. Б. , Николаева Ю. Г. , Фролов В. А. , Сыроешкин А. В. Санаторное и SРА-лечение и поток тепловых нейтронов: исследование поля и модельные эксперименты. // Шестая международная научная конференция студентов и молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной и физической культуры, физиотерапии и курортологии» , М. , 2007. С. 45. Плотникова Н. В. , Сыроешкин А. В. , Фролов В. А. , Лапшин В. Б. , Изучение плотности потока тепловых нейтронов, как характеристики среды обитания человека Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Здоровье и Образование в XXI веке» Москва, 2007. С. 110. Николаева Ю. Г. , Плотникова Н. В. , Сыроешкин А. В. , Фролов В. А. , Лапшин В. Б. Artemia salina как биосенсор вторичных корпускулярных потоков // Материалы юбилейных чтений, посвящённых памяти А. Л. Чижевского. Санкт-Петербург, 2007. С. 55 -57. Плотникова Н. В. , Лапшин В. Б. , Затров В. Ю. , Колесников М. В. , Патеев М. Р. , Николаева Ю. Г. Зенченко Т. А. , Бекетов В. В. , Мёрзлый А. М. , Сыроешкин А. В. Нейтронное поле Земли: макромасштабная, мезомасштабная и микромасштабная вариабельность. Материалы юбилейных чтений, посвящённых памяти А. Л. Чижевского. Санкт-Петербург, 2007. с. 59 -61. Beketov V. V. , Zatrov V. Yu. , Zenchenko T. A. , Merzliy A. M. , Nikolaev G. M. , Nikolaeva Yu. G. , Plotnikova N. V. , Skripnikov A. Yu. , Syroeshkin A. V. The main results of model experiments to evaluate the influence of thermal neutrons' flux on living organisms with dormant eggs of Artemia salina // 31 th Annual Seminar of Auroral Phenomena. 26 -29 February 2008, Apatity. P. 81. Плотникова Н. В. , Сыроешкин А. В. , Фролова Е. Ю. , Карасёва Н. В. , Лапшин В. Б. Некоторые аспекты влияния космической погоды на биосферу: корпускулярное излучение// IX международный конгресс "Здоровье и образование в XXI веке", "Влияние космической погоды на биологические системы в свете учения А. Л. Чижевского" 27 -30 ноября 2008 г. – М. – С. 416 -417. Н. В. Плотникова, Е. Ю. Фролова, В. Б. Лапшин, Н. В. Карасёва, А. В. Сыроешкин. Некоторые аспекты влияния космической погоды на биосферу: корпускулярное излучение// Вестник РУДН. Серия «Медицина» . - 2008. - № 6. – С. 518 -521. А. В. Сыроешкин, А. В. Балышев, Т. В. Гребенникова, Е. В. Успенская, М. А. Чичаева, С. С. Плетенев, В. Б. Лапшин. Потепление климата как новая медико-экологическая проблема для населения Западной Арктики// Вестник РУДН. Серия «Медицина» . 2008. - № 6. – С. 616 -618. Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. Способ накопления нейтронов// Патентная заявка РФ № 20082345982. 2008. Гончарук В. В. , Смирнов А. Н. , Сыроешкин А. В. , Плетенев С. С. , Самсони-Тодоров А. О. , Лапшин В. Б. , Маляренко В. В. Способ определения структурного состояния воды// Патент России № 2346263. Опубл. 10. 02. 2009. Бюл. № 4. 18 с. Сыроешкин А. В. , Чичаев А. Н. , Чичаева М. А. , Грузинов В. М. Некоторые результаты работы экспедиционной группы ФГУ ГОИН на полярной станции «Барнео» в составе «ПАЛЭКС-2009» // Новости МПГ. 2009. Вып. 26. в печати. В. Б. Лапшин, Плотникова Н. В, Фролова Е. Ю. , А. В. Сыроешкин. Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана; проблемы корпускулярно-радиационного облучения. // IX международный конгресс “Здоровье и образование в XXI веке. Инновационные технологии в биологии и медицине”, 9 -12 декабря 2009 г. – М. – С. 617. Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. Способ накопления нейтронов// Патентная заявка РФ 2008114423/06, от 16. 04. 2008. опубл. 27. 10. 2009 Бюл. № 30 Гончарук В. В. , Лапшин В. Б. , Сыроешкин А. В. // Нейтронное поле тропосферы и его аномалии у поверхности Атлантического океана // ДАН Украины. 2010. N 9. С. 60 -65

Fn=biof 1 (ml, t)+Sf 2 (t)+SMLf 3(t) +f 4(Caerozol) +f 5(h, t)+f 6(Lat, t)+f 7(long, t) Fn Биоценоз Биогеоценоз Климати. Ландшафт ческий пояс

Международные приоритеты изучения причин глобальных изменений климата: • Парниковые газы • Аэрозоли • Корпускулярное излучение Солнца и Галактики