К вопросу о биологических эффектах электромагнитного излучения радиочастотного диапазона

В статье [1] сообщается об эксперименте на куриных эмбрионах в инкубаторе, которые подвергали воздействию электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ) от мобильного телефона [1]. Телефон помещали на расстоянии 10 см, переводили в режим «вызов» на 1,5 мин, затем отключали на 0,5 мин; цикл повторялся непрерывно в течение 21 сут. Отмечено повышение частоты гибели облученных эмбрионов; сделан вывод, что «воздействие ЭМИ во время беременности с очень низкой ППЭ может оказать неблагоприятное влияние на плод и на жизненные функции новорожденного» [1]. ППЭ (плотность потока энергии) и мощность поглощенной дозы (SAR) в статье не указаны. На основании условий эксперимента нельзя исключить нагрев эмбрионов как причину их более частой гибели. Выводы в отношении человеческого плода и новорожденного ребенка некорректны ввиду терморегуляции последних за счет кровообращения, конвекции околоплодных вод и т. п. Напротив, яйцо в инкубаторе неподвижно, а эмбрион термоизолирован яичным белком и скорлупой. При чтении многих публикаций возникает впечатление, что ЭМИ обладает канцерогенным или иным вредным действием: «При работе с компьютером без устройства VITA возможно ускоренное загрязнение окружающего пространства патогенными микроорганизмами» [2]; «Принято считать, что ЭМП, могут, например, вызывать уродства, воздействуя в различные стадии беременности…» [3]; «Доказанными на настоящий момент считаются эффекты в отношении лейкозов у детей под воздействием ЭМИ населенных мест и формирования опухолей головного мозга» [4]; «…у рабочих, занятых в электроемких производствах, риск раковых заболеваний примерно вдвое выше, чем у всего населения» [5]. Действительно, в 1980–90-е годы сообщалось о повышении риска лейкозов у детей, проживавших вблизи линий электропередач. Согласно Международной комиссии по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP), подобные результаты могли быть обусловлены уклонами (bias) и мешающими (confounding) факторами. Экспериментальных подтверждений получено не было, действие тех или иных физиологических механизмов не доказано [6–8]. Согласно Международному агентству по изучению рака (IARC), имеются «ограниченные» (limited) данные в пользу канцерогенного действия ЭМИ (группа риска 2В); хотя в IARC имеется мнение меньшинства о неадекватности эпидемиологических данных по данному вопросу [9,10]. Согласно Научному комитету по новым и вновь выявленным рискам для здоровья (SCENIHR), имеющиеся эпидемиологические данные не доказывают повышения риска опухолей голоного мозга вследствие использования мобильных телефонов [11]. Известна тенденция преимущественной публикации положительных данных [11], которые не всегда достоверны. Действительно, сообщалось об ассоциации между использованием мобильных телефонов и повышением риска некоторых опухолей (в особенности, глиомы) [12–23], хотя результаты других работ подобную связь не подтверждают [24–27]. Также сообщалось о связи риска глиомы со стороной преимущественного использования мобильного телефона [24,26]; однако, больные могут преувеличивать частоту использования телефона на стороне опухоли [24]. Эпидемиологические исследования эффектов излучений могут сопровождаться отклонениями от объективности (bias) что ранее обсуждалось для ионизирующей радиации: дозозависимый самоотбор и ошибки памяти [28–31]. Лица, знающие о своих относительно высоких дозах, в среднем больше беспокоятся о здоровье или компенсациях, чаще обращаются в медицинские учреждения, где им уделяется больше внимания. Таким образом, у пациентов с относительно высокими дозами диагностика в среднем эффективнее. В исследованиях по типу случай-контроль, случаи (больные) лучше контролей вспоминают связанные с облучением факты, что может вести к переоценке доз у случаев и корреляциям доза-эффект. Однако, корреляций недостаточно для доказательства причинно-следственной связи; необходимы подтверждение с помощью достоверных методов и понимание механизмов [32]. Для многих исследований на данную тему характерны пробелы в описаниях экспериментов и недостатки дозиметрии. Некоторые результаты не удалось воспроизвести [9,33,34]. В недавнем обзоре лабораторных исследований был сделан вывод об отсутствии зависимости между длиной волны, продолжительностью облучения, SAR и биологическими эффектами ЭМИ [35]. В шкале электромагнитных волн, биологическая активность [36] и повреждающее действие имеют тенденцию к снижению с увеличением длины волны, что представляется очевидным не только для ультрафиолетового и ионизирующего излучения: поглощаемые в поверхностных слоях тканей видимое и инфракрасное излучение может вызвать термическое повреждение [37], тогда как более равномерный нагрев с помощью ЭМИ повреждения не вызовет. Кроме теплового, ЭМИ может оказывать действие по типу электростимуляции (при частотах менее 100 кГц) [11]. Однако, эффекты ЭМИ высоких частот обусловлены, главным образом, тепловой энергией [5]. В частности, единственным известным результатом воздействия ЭМИ мобильных телефонов является незначительный нагрев тканей [10,28,38].

Сообщалось о влиянии ЭМИ нетепловой интенсивности на функции нервной системы, изменениях электрической активности головного мозга, фосфенах и др. [38–43]. ICNIRP не расценивает преходящие эффекты ЭМИ на нервную систему как вред для здоровья, хотя в условиях профессиональной деятельности фосфены могут быть нежелательными [43]. При хроническом воздействии ЭМИ возможно «сглаживание» реакции ЦНС, т. е., адаптация [44]. Следует отметить, что ЭМИ солнечного, земного и атмосферного происхождения являются компонентами окружающей среды [9,45]. Теоретически представляется возможным, что ЭМИ влияет на функции нервной системы, в осуществлении которых участвуют движущиеся заряженные частицы и мембранные потенциалы. Образно выражаясь, живые организмы эволюционировали в условиях электромагнитного ветра. Атмосферный ветер, будучи неотъемлемым компонентом окружающей среды, также может вызывать различные реакции, не оказывая при этом повреждающего действия. Антропогенное ЭМИ по интенсивности может превосходить природное [9], в связи с чем появились термины «электромагнитный смог» и «загрязнение» [36,46]. Использование подобных терминов не означает, что антропогенное повышение электромагнитного фона сопряжено с риском для здоровья. Нетепловое воздействие ЭМИ на биологические системы расценивается как незначительное; его трудно соотнести с определенными эффектами, имеющими значение для здоровья человека [6]. Однако именно нетепловое действие и предположения о кумуляции эффектов послужили основанием для различий предельно допустимых уровней (ПДУ) ЭМИ между СССР и США, которые в 1970-е годы различались в 1000 раз; впоследствии наметилась тенденция к сближению [3,5,46,47]. Кумуляция эффекта ЭМИ наблюдалась в экспериментах с повышением температуры хрусталика и образованием катаракт [44]; однако, в целом, кумулятивные эффекты не играют существенной роли при длительном воздействии ЭМИ [11,47]. В России и ранее в СССР в качестве ПДУ принимали дробную величину от минимального уровня ЭМИ, способную вызывать какую-либо реакцию. В США и других странах при определении безопасного уровня исходят из значений, при превышении которых возникают опасные последствия. После уменьшения этого уровня с помощью коэффициентов надежности получают ПДУ [3]. Как отмечалось выше, не всякая реакция сопряжена с риском для здоровья. Излишне строгие нормативы вредят экономике [47]. Меры по соблюдению законодательных норм принесут больше пользы, чем излишне строгие нормативы, которые будут нарушаться. Эти соображения относятся также к нормам радиационной безопасности [48].

На основании результатов многих исследований предполагается, что ЭМИ не обладает мутагенным эффектом и не инициирует канцерогенез [6]. Отмечена обратная связь между качеством исследований и эффектами ЭМИ на клеточном уровне [35]. Если допустить, что канцерогенный эффект связан с повреждением генетического или эпигенетического аппарата клетки, то при равной поглощенной энергии вред от горячей ванны может оказаться больше, чем от ЭМИ: теплопередача ведет к усилению теплового и броуновского движения всех молекул, включая белки и нуклеиновые кислоты, тогда как ЭМИ первично вызывает колебания заряженных частиц и диполей, в частности, молекул воды [9,49]. Однако, достоверные данные в пользу повреждения на молекулярном или ином структурном уровне от теплопередачи или ЭМИ (в отсутствии термического повреждения) отсутствуют. Наконец, предложенная «информационная теория взаимодействия сверхслабого ЭМИ с живым организмом» [2] побуждает спросить, какую биологически значимую информацию несет осциллограмма в отсутствии специфической рецепции ЭМИ. Звуковое, зрительное или тактильное воздействие с соответствующими «информационными» характеристиками должно было бы оказывать более сильное воздействие.

Фоновый уровень ЭМИ в радиочастотном диапазоне, создаваемый излучением Солнца и других природных источников, колеблется в пределах от 10–²⁴ до 10–¹² Вт/м² в зависимости от солнечной активности. По некоторым сведениям, около 20 % населения США проживает в условиях фонового техногенного ЭМИ около 5 × 10–¹³ Вт/м² [45]. Если бы канцерогенный эффект ЭМИ был сколько-нибудь существенным, то соответствующие показатели заболеваемости были бы выше в тех странах, где издавна широко используются бытовые и прочие источники ЭМИ. В особенности, это касается предполагаемой связи между мобильными телефонами и глиомой, заболеваемость которой в США существенно не изменилась за период 1992–2008 гг., несмотря на значительный рост использования мобильных телефонов [50]. Более того, отсутствуют сообщения о повышении риска рака у детей и взрослых после УВЧ-терапии оториноларингологических и других заболеваний. С начала 1960-х годов УВЧ-терапия широко применялась для лечения тонзиллита, риносинусопатий и др. [51–54]. Недавно сообщалось об использовании в оториноларингологии ЭМИ крайне высокой частоты (КВЧ), причем отмечалось отсутствие специфических противопоказаний [55]. Следует подчеркнуть, что используемые при УВЧ-терапии мощности доз термального уровня превосходят таковые от техногенных источников, не вызывающих существенного нагрева тканей. Механизм лечебного эффекта УВЧ-терапии малопонятен; вызывает сомнение, что больных детей нужно водить в поликлинику, подвергая риску интеркуррентных инфекций, чтобы на протяжении 10–15 минут повышать температуру слизистых оболочек и окружающих тканей. Принимая во внимание анатомическую близость носовой полости, миндалин и нервных структур особенно у детей, а также предполагаемое нетепловое воздействие ЭМИ на нервную систему (см. выше), УВЧ-терапия в оториноларингологии вызывала озабоченность. Сообщалось об избыточной экспозиции тканей глаза и головного мозга в рамках УВЧ-терапии при использовании чрезмерной мощности [11,56]. Автору известен случай дисфагии и косоглазия у ребенка, совпавших по времени с повторной УВЧ-терапией по поводу ринита и тонзиллита в возрасте 4–6 лет, хотя причинно-следственная связь не доказана. Побочные эффекты можно исследовать в экспериментах на крупных животных (например, телятах), имитирующих УВЧ-терапию в т. ч. с неправильной фокусировкой и избыточной экспозицией.

В заключение следует подчеркнуть отсутствие достоверных данных и теоретических соображений в пользу канцерогенного эффекта ЭМИ, также как и инфракрасного излучения, которое широко распространено в окружающей среде и безвредно до уровня термического повреждения. При наличии сомнений, можно провести широкомасштабные эксперименты в строго контролируемых условиях для исключения мешающих факторов и конфликтов интересов.

Литература:

1. Григорьев Ю. Г., Самойлов А. С., Бушманов А. Ю., Хорсева Н. И. Мобильная связь и здоровье детей: проблема третьего тысячелетия. Мед. радиол. и радиац. безопасность 2017, № 2, С. 39–46.
2. Пальцев Ю. П., Измеров Н. Ф., Суворов Г. А. Научные основы оценки эффективности средств защиты от электромагнитных полей. Медицина труда и пром. экол. 2002, № 9, С. 32–5.
3. Григорьев Ю. Г., Степанов В. С., Григорьев О. А., Меркулов А. В. Электромагнитная безопасность человека. Москва: Рос. нац. ком. по защите от неионизирующего излучения, 1999.
4. Роспотребнадзор. Оценка риска для здоровья населения при воздействии переменных электромагнитных полей (до 300ГГц) в условиях населенных мест. Методические рекомендации. Москва, 2013.
5. Самойлов В. О., Владимиров В. Г., Шарова Л. А. Радиобиология неионизирующих и ионизирующих излучений. СПб: Политехн. ун-т, 2011.
6. ICNIRP. Руководства ICNIRP по ограничению воздействия переменных электрических, магнитных и электромагнитных полей. Пер. с англ. ICNIRP Guidelines. Health Phys. 1998, V. 74, P. 494–522.
7. ICNIRP. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz). Health Phys. 2010, V. 99, P. 818–36.
8. National Cancer Institute. Electromagnetic Fields and Cancer. Bethesda, MD 2017.
9. IARC. Non-ionizing radiation, Part 2: Radiofrequency electromagnetic fields. IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum. 2013, V. 102(Pt 2), P. 10–460.
10. Baan R., Grosse Y., Lauby-Secretan B. et al. Carcinogenicity of radiofrequency electromagnetic fields. Lancet Oncol. 2011, V. 12, P. 624–6.
11. SCENIHR. Opinion on potential health effects of exposure to electromagnetic fields. Bioelectromagnetics 2015, V. 36, P. 480–4.
12. Hardell L., Carlberg M., Hansson Mild K. Pooled analysis of case-control studies on malignant brain tumours and the use of mobile and cordless phones including living and deceased subjects. Int J Oncol. 2011, V. 38, P. 1465–74.
13. Havas M. When theory and observation collide: Can non-ionizing radiation cause cancer? Environ Pollut. 2017, V. 221, P. 501–5.
14. Morgan L. L., Miller A. B., Sasco A., Davis D. L. Mobile phone radiation causes brain tumors and should be classified as a probable human carcinogen. Int J Oncol. 2015, V. 46, P. 1865–71.
15. Bhargav H., Srinivasan T. M., Varambally S. et al. Effect of Mobile Phone-Induced Electromagnetic Field on Brain Hemodynamics and Human Stem Cell Functioning. J Stem Cells 2015, V. 10, P. 287–94.
16. Carlberg M., Hardell L. Evaluation of Mobile Phone and Cordless Phone Use and Glioma Risk Using the Bradford Hill Viewpoints from 1965 on Association or Causation. Biomed Res Int. 2017, V. 2017, Article 9218486.
17. Hardell L., Carlberg M., Söderqvist F., Mild K. H. Case-control study of the association between malignant brain tumours diagnosed between 2007 and 2009 and mobile and cordless phone use. Int J Oncol. 2013, V. 43, P. 1833–45.
18. Hardell L., Carlberg M., Hansson Mild K. Use of mobile phones and cordless phones is associated with increased risk for glioma and acoustic neuroma. Pathophysiology 2013, V. 20, P. 85–110.
19. Yang L., Hao D., Wang M. et al. Cellular neoplastic transformation induced by 916 MHz microwave radiation. Cell Mol Neurobiol. 2012, V. 32, P. 1039–46.
20. Markov M., Grigoriev Y. G. Wi-Fi technology — an uncontrolled global experiment on the health of mankind. Electromagn. Biol Med. 2013, V. 32, P. 200–8.
21. Davis D. L., Kesari S., Soskolne C. L. et al. Swedish review strengthens grounds for concluding that radiation from cellular and cordless phones is a probable human carcinogen. Pathophysiology 2013, V. 20, P. 123–9.
22. Carpenter D. O. Electromagnetic fields and cancer: the cost of doing nothing. Rev. Environ Health 2010, V. 25, P. 75–80.
23. Söderqvist F., Carlberg M., Hansson Mild K., Hardell L. Childhood brain tumour risk and its association with wireless phones: a commentary. Environ Health 2011, V. 10, P. 106.
24. INTERPHONE Study Group. Brain tumour risk in relation to mobile telephone use: results of the INTERPHONE international case-control study. Int J Epidemiol. 2010, V. 39, P. 675–94.
25. Muscat J. E., Malkin M. G., Thompson S. et al. Handheld cellular telephone use and risk of brain cancer. JAMA 2000, V. 284, P. 3001–7.
26. Inskip P. D., Tarone R. E., Hatch E. E. et al. Cellular-telephone use and brain tumors. N Engl J Med. 2001, V. 344, P. 79–86.
27. Schüz J., Jacobsen R., Olsen J. H. et al. Cellular telephone use and cancer risk: update of a nationwide Danish cohort. J. Natl Cancer Inst. 2006, V. 98, P. 1707–13.
28. National Cancer Institute. Cell Phones and Cancer Risk. Bethesda, MD, 2017.
29. Watanabe T., Miyao M., Honda R., Yamada Y. Hiroshima survivors exposed to very low doses of A-bomb primary radiation showed a high risk for cancers. Environ Health Prevent Med. 2008, V. 13, P. 264–70.
30. Яргин С. В. К вопросу о завышенной оценке медицинских последствий аварии на ЧАЭС: причины и механизмы. Мед. радиология и радиац. безопасность 2011, № 5, С. 17–22.
31. Jargin S. V. Dose and dose-rate effectiveness of radiation: First objectivity then conclusions. J Environ Occup Sci. 2016, V. 5, P. 25–9.
32. Dourson M., Becker R. A., Haber L. T. et al. Advancing human health risk assessment: integrating recent advisory committee recommendations. Crit Rev Toxicol 2013, V. 43, P. 467–92.
33. McRee D. I. Review of Soviet/Eastern European research on health aspects of microwave radiation. Bull N Y Acad Med 1979, V. 55, P. 11330–51.
34. Mitchell C. L., McRee D. I., Peterson N. J. et al. Results of a United States and Soviet Union joint project on nervous system effects of microwave radiation. Environ Health Perspect 1989, V. 81, P. 2010–9.
35. Simkó M., Remondini D., Zeni O., Scarfi M. R. Quality matters: Systematic analysis of endpoints related to «cellular life» in vitro data of radiofrequency electromagnetic field exposure. Int J Environ Res Public Health 2016, V. 13, Article 701.
36. Измеров Н. Ф. (ред.) Профессиональная патология: национальное руководство. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011.
37. Habib M. E., Punnoose T., Thomas C. Deep burns caused by far-infrared rays in a chiropractic sales centre Ann Burns Fire Disasters 2007, V. 20, P. 1040–6.
38. Loughran S. P., Al Hossain M. S., Bentvelzen A. et al. Bioelectromagnetics research within an Australian context: The Australian Centre for Electromagnetic Bioeffects Research (ACEBR). Int J Environ Res Public Health 2016, V. 13, Article 967.
39. Regel S. J., Achermann P. Cognitive performance measures in bioelectromagnetic research — critical evaluation and recommendations. Environ Health 2011, V. 10, P. 10.
40. Тихонова Г. И. Эпидемиологическая оценка риска развития при производственном воздействии электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Радиац. биология. Радиоэкология 2003, № 5, С. 559–64.
41. Гудина М. В., Волкотруб Л. П. Сотовая связь: гигиеническая характеристика, биологическое действие, нормирование. Гигиена и санитария 2010, № 4, С. 38–42.
42. Пальцев Ю. П., Походзей Л. В., Рубцова Н. Б., Богачева Е. В. Проблемы гармонизации гигиенических регламентов электромагнитных полей мобильных средств радиосвязи. Гигиена и санитария 2013, № 3, С. 39–42.
43. ICNIRP. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz). Health Phys. 2010, V. 99, P. 818–36.
44. Суббота А. Г. Нетепловое действие радиоволн на организм. Военно-мед. журнал 1970, № 9, С. 39–45.
45. Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф., Рубин А. Б. Радиационная биофизика. Москва: Физматлит, 2008.
46. Кудряшов Ю. Б., Перов Ю. Ф., Голеницкая И. А. Механизмы радиобиологических эффектов неионизирующих электромагнитных излучений низких интенсивностей. Радиац. биология. Радиоэкология 1999, № 1, С. 79–83.
47. Давыдов Б. И., Тихончук В. С., Антипов В. В. Биологическое действие, нормирование и защита от электромагнитных излучений. Москва: Энергоатомиздат, 1984.
48. Jargin S. V. Hormesis and radiation safety norms. Hum Exp Toxicol 2012, V. 31, P. 671–5.
49. Stuchly M. A. Interaction of radiofrequency and microwave radiation with living systems. A review of mechanisms. Radiat Environ Biophys 1979, V. 16, P. 1–14.
50. Little M. P., Rajaraman P., Curtis R. E. et al. Mobile phone use and glioma risk: comparison of epidemiological study results with incidence trends in the United States. BMJ 2012, V. 344, Article e1147.
51. Боголюбов В. М. Состояние и перспективы исследований биологического и лечебного действия магнитных полей. Вопр. курортологии физиотерапии леч. физкультуры 1981, № 4, С. 1–5.
52. Николаевская В. П. Применение микроволновой терапии у больных хроническим тонзиллитом. Вестн. оториноларингол. 1966, Т. 28, С. 31–34.
53. Николаевская В. П. Микроволновая терапия при заболеваниях уха, горла и носа. Методическое письмо. Москва: Минздрав РСФСР, 1966.
54. Крушевская И. И. Изменение белкового состава сыворотки больных хроническим тонзиллитом в процессе лечения УВЧ, СВЧ и ультразвуком в сочетании с микроволнами. Ж. ушн. нос. горл. болезней 1974, № 3, С. 69–71.
55. Поважная Е. Л., Мамбеталиева А. С. КВЧ-терапия в профилактике острых респираторных заболеваний у детей с хроническими ЛОР- и аллергическими. Вопр. курортологии, физиотерапии и леч. физкультуры 2010, № 5, С. 17–21.
56. Leitgeb N., Omerspahic A., Niedermayr F. Exposure of non-target tissues in medical diathermy. Bioelectromagnetics 2010, V. 31, P. 12–19.