activitati  derulare activitati & contributii    UAIC

Activitati derulate si rezultate obtinute in 2006 la Universitatea „Al. I. Cuza” IASI, Facultatea de Fizica

          Titlul fazei - 2005: Investigarea efectelor biologice ale expunerilor la microunde bazata pe determinarea spectrofotometrica a continuturilor de acizi nucleici din tesuturi animale

Materiale si metode

   Instalatia de expunere la microunde de joasa densitate de putere a fost asamblata in pe baza unei diode IMPATT; este prevazut cu antena horn pentru iradierea in spatiu deschis cu microunde liniar polarizate emise in mod continuu (in unda continua); este prevazuta cu un timer pentru controlul automat al duratei iradierilor si a pauzei dintre acestea. Frecventa microundelor a fost de 10.75 GHz (plus/minus 0.05 GHz) (din " fereastra atmosferica " pentru microunde). Densitatea de putere a fost de circa 1 mW/cm2 – pentru reducerea efectului termal la minimum (la un nivel de iradiere de 1 mW/cm2 se apreciaza ca efectul termic este de ordinul a 0,1 grade).

Fig.1. Instalatia de expunere la microunde de joasa densitate de putere 1- generatorul de microunde; 2-cuplaj coaxial; 3 - izolator cu ferita; 4 -adaptor; 5 - antenna horn de emisie; 6 - suport fara pierderi; 7 – esantionul de tesut; 8 – antenna horn de receptie; 9 – inductanta de adaptare; 10 - powermetru; 11 – detector; 12 - voltmetru; 13 – unit de control; 14 – sistem de achizitie; 15- computer; 16 – incinta anechoica

   Materialul biologic. S-au delimitat esantioane de tesut omogene (muschi, ficat, plaman si os – de porc, proaspat prelevate), cu dimensiuni de ordinul centimetrilor astfel ca este de asteptat ca, la frecventa folosita, in tesuturi cu un continut ridicat de apa sau nu, sa avem un efect rezonant in probele iradiate (concentrarea de energie cu distributie spatiala periodica ca urmare a formarii de unde stationare); suportul probelor a fost din material puternic absorbant (polistiren expandat) pentru a se evita aparitia undelor reflectate
   Tipuri de expunere. Expunerile acute au avut durate de 1-2-4-8-16 ore; expunerile cronice au totalizat un interval de timp egal cu durata cea mai mare a expunerilor acute (16 ore) pentru fiecare din timpii de expunere de 1 ora/sedinta, 2 ore/sedinta si 4 ore/sedinta iar pauza dintre iradieri a fost egala cu 2 ore in fiecare caz.
   Pe durata expunerilor controlul temperaturii (circa 4 grade C) si al umiditatii (70 la suta) a fost asigurat de incinta Angelantoni Scientifica (care a adapostit sistemul de expunere).
   Masuratorile spectrofotometrice. Extractia acizilor nucleici s-a efectuat la cald (100 grade C) in acid percloric 0.1 M fiind urmata de centrifugare si filtrare. Dozarea spectrofotometrica s-a realizat pe baza absorbtiei in ultraviolet a acizilor nucleici (Nuta si Busneag, 1977) la 24 de ore de la incetarea iradierii.
   Analiza statistica. S-au efectuat cate cinci determinari repetate in conditii identice din fiecare proba pentru fiecare mod de expunere si pentru fiecare timp de expunere. S-au calculat valori medii si deviatii standard si s-a aplicat testul t pentru compararea mediilor obtinute la martori si la probele expuse (evaluarea semnificatiei statistice a efectelor iradierilor).
   Rezultate si discutii . Rezultatele expunerilor acute (iradieri unice) ale tesuturilor studiate (muschi, ficat, os si plaman (de porc) corespunzatoare unor organe vitale al corpului animal s-au obtinut in microg/g. Astfel, modificarile evidentiate la expuneri acute pentru timpi de expunere relativ mici (1-2-4-8 ore) au condus la modificari mici, cu semnificatie statistica neconcludenta (rezultatul testului t – sub pragul de semnificatie de 0.05). Exceptie au facut probele expuse pe durata de 16 ore cand modificarile continuturilor de acizi nucleici au atins 40 la suta la os si plaman.

    In cazul expunerilor cronice ale tesutului muscular s-a obtinut practic, o variatie liniara cu timpul de expunere (coeficient de corelatie liniara egal cu 0.96); corespunzator expunerilor de 4 ore/sedinta cresterea atinge 75 la suta. Tesutul hepatic expus in mod repetat la microunde se caracterizeaza printr-o crestere considerabila a continuturilor de acizi nucleici (pana la 95 la suta) in probele expuse timp de 1-2 ore/sedinta urmata de o scadere cu circa 25 la suta (fata de de probele mentionate) in urma expunerii de 4 ore/sedinta. In mod similar in cazul iradierilor acute se poate observa o crestere, dar sensibil mai mica – cu prea putina semnificatie statistica, in probele expuse pentru 1-2 ore; in cazul probelor expuse timp de 4 ore se observa o scadere care, insa, ajunge sub nivelul martorului cu circa 15 la suta.

   In cazul plamanului valoarea obtinuta la martor este aproape dublata pentru expunerea de 4 ore/sedinta, forma graficului sugerand o dependenta logaritmica de timpul de expunere/sedinta. Si aici, graficele corespunzatoare celor doua tipuri de iradieri, merg aproape paralel cu deosebirea ca amplitudinea modificarilor este sensibil mai mare la timpul de 4 ore. Pentru os (tesutul cu cel mai mic continut de apa, luat in studiu pentru comparatie cu celelalte tesuturi umede) tesutul cu cea mai mare neomogenitate, din cauza structurii sale spongioase, cele doua grafice merg mai degraba in sens invers, tendinta de scadere din cazul iradierii acute fiind inlocuita de tendinta de crestere de la iradierea cronica. Variatiile sunt semnificative statistic (in conformitate cu pragul de semnificatie de 0.05 prevazut de testul t) ajungand la 30 la suta pentru iradierile acute si depasind 75 la suta la iradierile cronice.
   Se vede ca influenta expunerilor la microunde este destul de mare doar ca sensul variatiilor inregistrate poate sa apara ca neasteptat daca pornim de la premisa ca microundele induc distrugerea moleculelor de acizi nucleici – singurele scaderi fiind observate in ficat (4 ore de expunere unica) si os (1-2-4 ore de expuneri unice). Cresterile inregistrate (mai frecvent decat scaderile) pot fi explicate numai acceptand ca celulele iradiate sunt capabile de repararea leziunilor provocate de microunde prin intensificarea sintezei de acizi nucleici – amplitudinea efectului de stimulare a metabolismului celular depinzand de starea fiziologica initiala a celulelor, de caracteristicile lor biochimice, de conditiile in care s-a facut iradierea etc. Fenomenul este notabil in cazul radiatiilor ionizante in doze mici (stimularea sintezei moleculare) unde interactiunile radiatiei cu celulele sunt mai bine studiate si lamurite.
   Nivelul iradierilor fiind scazut (densitate de putere mica) putem sugera ca efectul termic este foarte scazut si, cu toate ca efectul rezonant este de asteptat (datorita dimensiunilor esantioanelor iradiate), numai un efect non-termal poate explica rezultatele obtinute.
   Limitarile experimentelor efectuate
Aceste limitari sunt dictate de omogenitatea relativa a tesuturilor biologice, de gradul ridicat de friabilitate, de posibilitatile limitate de mentinere a parametrilor fiziologici pe durata experimentului. De aceea discutiile rezultatelor prezentate aici se pot face numai la modul relativ astfel ca sunt fiabile numai comparatiile martor-probe corespunzatoare unui tip de tesut dat si unui mod de iradiere stabilit – valorile absolute nefiind comparabile daca trecem de la un mod de iradiere la altul sau de la un tesut la altul .


Concluzii

• Microundele de mica densitate de putere au efecte biochimice la nivelul tesuturilor de origine animala iradiate la timp scurt dupa prelevarea din organism (aplicatii la studiul efectelor microundelor asupra alimentelor de origine animala).
• Iradierile acute (unice) pe durate de pina la 16 ore dau modificari mici (fara semnificatie statistica apreciabila) ale continuturilor de acizi nucleici din tesuturi cu continut mare de apa: muschi, ficat, si plaman; variatiile relative inregistrate 9intre martori si probe) sunt comparabile cu cele de la tesuturile cu continut scazut de apa (os);
• Iradierile cronice (pe durate totale egale cu cel mai lung timp de expunere acuta) dau efecte mult mai pronuntate (semnificatie statistica considerabila) atat in tesuturile cu continut mare de apa cat si in tesutul osos;
• Curbele experimentale obtinute pentru 1-2-4 ore iradieri acute si cronice au alura asemanatoare la tesuturile cu continut mare de apa dar amplitudinile variatiilor relative (fata de fiecare martor) sunt mai mari la iradierea cronica.