Космическая и Земная погода и их влияние на здоровье и самочувствие людей Дф.м.-н.Т.К.Бреус ИКИ РАН Семинар в Тарусе, 8-10 мая 2009г. - презентация

1 Космическая и Земная погода и их влияние на здоровье и самочувствие людей Дф.м.-н.Т.К.Бреус ИКИ РАН Семинар в Тарусе, 8-10 мая 2009г

2 Распространенность проблемы в мире В целом ряде стран в настоящее время занимаются медико- биологическими проблемами космической погоды Россия, Украина, Ингушетия, Грузия, Оссетия, Япония, США, Китай, Израиль, Италия, Германия, Дания, Словакия, Чехия, Австрия, Норвегия, Болгария Имеется международная ассоциация БИОКОС : (Биология и Космос ), объединяющая более, чем 150 членов из различных стран, работающих по координированным программам обменивающимися исходными банками, методами и программами, помогающими добывать мониторы давления и другую аппаратуру у компаний подешевле, чем номинальная цена. Проводятся Международные совещания уже около 10 лет (в частности, один раз в два года в Крыму) и в Университете Дружбы народов.

3 Официальный статус проблемы в России Научный совет Российской академии наук по проблеме солнечно-земных связей. Солнце-Земля», возглавляемый академиком Г.А.Жеребцовым, имеет в своем составе секцию «Гелиобиофизика». Эта секция имеет ежемесячный семинар и курирует работу по подпрограмме с соответствующим названием в финансируемой программе РАН 16. Имеется специальная программа 21 РАН, возглавляемая академиком А.И.Григорьевым, «Фундаментальные науки – медицине», в которой также как один из разделов фигурирует космическая и земная погода и их влияние на здоровье людей. Наконец, в ИКИ РАН имеется лаборатория «Космическая погода», в которой разрабатывается проблема в содружестве со многими медицинскими и биологическими учреждениями.,

4 Краткий перечень организаций, участвующих в разработке проблемы в сотрудничестве с ИКИ Институт Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн ИЗМИРАН, Троитск, Моск.Обл. Институт Теоретической и экспериментальной биофизики ИТЭБ РАН, (Пущино) Институт медико-биологических проблем, ИМБП РАН, Москва Институт Общей Физики (ИОФАН), Москва Институт радиофики, автоматики и электроники, Москва Российский гидрометеорологический институт (санкт Петербург) Московская медициская академия им.И.М.Сеченова, Москва Полярный геофизический Институт Кольского филиала РАНi Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН СибИЗМИРАН (Иркутск) Медицинский факультет Университета Дружбы народов (РУДН) Астрофизическая обсерватория Крым, Украина (КрАО) Киевский Государственный Университет, Украина Кардиологический научный центр им.А.Л.Мясникова, Москва Центральная клиническая больница 1 ОАО РосЖелДор, Москва Московская городская больница 60. Белгородская областная больница Институт Педиатрии РАМН 10 организаций из различных отделений РАН и РАМН, Министерства здравоохранения, Министерства науки и образования, городские клиники и центры.

5 Биотропные факторы погоды Атмосферное давление Температура Качество атмосферного воздуха Состояние геомагнитной обстановки

6 Роль факторов космической погоды Влияние факторов геомагнитной активности обсуждается несколько десятков лет с известной долей скептицизма, связанной с малыми интенсивностями ЭМП, расхожением теоретических представлений, плохой воспроизводимостью специальных экспериментов, междисциплинарностью исследований. известной долей скептицизма, связанной с малыми интенсивностями ЭМП, расхожением теоретических представлений, плохой воспроизводимостью специальных экспериментов, междисциплинарностью исследований. Многие годы этот скептицизм поддерживался противоречивостью статистических исследований, на которые в основном авторы и опирались. НУЖНЫ БЫЛИ НОВЫЕ ПОДХОДЫ!!!!

7 Выдвинутая гипотеза в начале 90-х годов Бреус Т.К., Комаров Ф.И., Рапопорт С.И. (Россия), Ф.Халберг (США) Гелиогеомагнитные ритмы завели «биологические часы», также как освещенность и температура сформировали циркадианный (суточный) эндогенный ритм. Гелиогеомагнитные возмущения - «сбои» ритмов- -должны вызывать реакцию адаптивного стресса у биологических объектов, в особенности в состоянии неустойчивости биообъекта.

8 СХОДСТВО ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ и ГЕОМАГНИТНЫХ РИТМОВ Популяция СХОДСТВО ВРЕМЕННОЙ СТРУКТУРЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ и ГЕОМАГНИТНЫХ РИТМОВ Популяция Спектры обострений заболеваний лихорадкой, (записи врачей античного периода (слева)) и отторжения трансплантатов после операций по пересадке почек и сердца (справа). Спектры обострений заболеваний лихорадкой, (записи врачей античного периода (слева)) и отторжения трансплантатов после операций по пересадке почек и сердца (справа). Спектр вариаций Кр- индекса геомагнитной активности за гг.

9 Мониторирование детей раннего возраста FFT спектры данных непрерывного мониторирования ЧСС (слева) и ДАД (справа) младенца от момента рождения и до 26 месяцев жизни, разбитые по 4 мес и усредненые. Очевидно присуствие всех периодов, зарактерных для периода собственного вращения Солнца – около 28 дней и его гармоник. Видно, что период 1сутки начинает проявляться только на 5-ом месяце мониторирования.

10 Кросс – спектральная когерентность частоты сердечных сокращений новорожденных детей и Kp-индекс геомагнитной активности (Сюткина и Бреус 2006) Пики, отмеченные пунктиром слева направо, соответствуют ритмам с периодами около 7 дней, 3,5 дня, около суток и около 12 час.

11 Мишени воздействия погоды Сердечно-сосудистая система Кровеностная система Вегетативная нервная система Легкие

12 ГРУППЫ РИСКА (I) Больные с патологией сердечно-сосудистой системы, в особенности, перенесшие инфаркт миокарда (II) Здоровые люди с перенапряжением адаптационной системы (космонавты, летчики трансконтинентальных перелетов, операторы и т.д.) (III) Дети в период бурного развития с несформировавшейся адаптационной системой

13 Геомагнитные пульсации Рс1 в ритме сердца – могут быть одним из основных биотропных факторов Клейменова Н.Г., Козырева О.В., Бреус Т.К. Рапопорт С.И. Терап.Архив. Т.78, N4, С.56, 2006 Пульсации типа Рс1 характерны для восстановительной и начальной фазы магнитной бури и могут одновременно наблюдаться в большом диапазоне географических долгот Частота – 0.5 – 2.0 Гц Амплитуда – 10 – 100 pT Колебания имеют вид отдельных волновых пакетов длительностью мин с повторением через 1-4 мин. Общая длительность серий от мин до нескольких часов Максимум в суточном ходе – часов местного времени, когда как правило, возникают нарушения сердечного ритма и др. признаки патологии

14 Инфаркты (IM) (скорая помощь, Москва, смертность от IM, Болгария) и пульсации Рс1 (минимум СА) Очевидно, что внезапная смерть от ИФ в Болгарии и в России имеют сходство, предполагающее одину ту же причину.Такой причиной могут быть микропульсации геомагнитного поля Рс1, меющие сходный сезонный ход. Вариации другого индекса геомагнитной активноти Кр – отличаются от Рс1.

15 Мониторирование по Холтеру сердечного ритма и артериального давления у больного ИБС (47 лет) (РКНЦ РАМН, Рогоза, Бреус и др 1995) М агнитная буря началась в районе 08.30, главная фаза Dst = -100 наблюдалось в Рс1 в Соданкюле (Финляндия) появились перед началом бури и продолжались до (средний график справа). После окончания Рс1 примерно в у больного наблюдались ишемические эпизоды депрессии ST на кардиограме (слева подчеркнуты) и подъем АД (слева). Жалобы на боль в груди и удушье возникли в Приступ продолжался до приема нитратов в 07.00

16 Реакции организма на геомагнитную активность Сбои ритмов внешнего синхронизатора – геомагнитные бури – приводят: К адаптационному срессу, типа реакции при сбоях фазы суточного ритма, возникающих при трансконтинентальных перелетах (стабилизация сердечного ритма, повышение вязкости крови, падение сократительной силы сердца) Метеотропным реакциям – изменениям сосудистого тонуса

17 Наличие адаптационного стресса Во время бури (2) содержание стрессорных гормонов - свободного, связанного и суммарного норадреналина в моче больных ИБС и ГБ изменяется. (21 больной, 4 здоровых -Рапопорт, Малиновская, Большакова, Бреус, ММА им.Сеченова, ИКИ ) 0-спок.усл. 1- геомаг.возм. 2- магнитная буря

18 Характерный вид кардиомиоцита кролика во время главной фазы геомагнитной бури (внизу и вверху показаны различные участки клетки Нормальная ультраструктура кардиомиоцита кролика в период спокойной геомагнитной обстановки (те же участки клетки). Чибисов (РУДН), Бреус (ИКИ) и др. 1998

19 Суточная изменчивость показателя сократительной функции сердца в различные фазы геомагнитной бури

20 Космонавты в полете на МКС Баевский, Черникова, Фунтова, Бреус, 2006

21 Реакции кровеностной системы на геомагнитную активность Возрастание вязкости крови Замедление кровотока на уровне капилляров Образование отеков стенок капилляров Образование сгустков (аггрегация) эритроцитов

22 Капиллярный кровоток у больного ИБС (54 г.) в спокойных геомагнитных условиях (слева) и на 2-ой день после геомагнитной бури (справа). Всего исследовано 82 больных ИБС Во время бури наблюдается отек капилляра ногтевого ложа, агрегация эритроцитов, замедление и остановка кровотока, увеличение вязкости, что ведет к тромбированию капилляра Гурфинкель Ю.И. И др.

23 ОБЩИЙ ВЫВОД о Космической погоде К числу известных внешних синхронизаторов, сформировавших эндогенную временную структуру биологических организмов, включая человека, можно отнести ритмы природных электромагнитных полей, индуцированных воздействием Солнца и его активности на Землю и ее магнитосферу и ионосферу

24 ВСТРЕЧАЕМОСТЬ МЕТЕО И МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ У ЗДОРОВЫХ ЛЮДЕЙ И БОЛЬНЫХ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТОНИЕЙ ИКИ РАН Кардиоцентр им. А.Л.Мясникова, ЛСЗВ БАН Таврический университет Украина Зенченко Т.А и др.

25 Алгоритмы оптимизации в поисках биотропности погоды Магниточувствительность людей относительный вклад различных факторов космической и земной погоды в заболевания острыми кардиологическими заболеваниями (инфаркт миокарда, инсульт) относительный вклад различных факторов космической и земной погоды в заболевания острыми кардиологическими заболеваниями (инфаркт миокарда, инсульт) Температурные волны Ожередов В.А. и др. Ожередов В.А. и др.

26 Влияние погодных факторов на показатели гемодинамики у лиц с нормальным и пониженным артериальным давлением и методы их профилактики Заславская Р.М., Щербань Э.А.,Тейблюм М.М., Логвиненко С.И. Заславская Р.М., Щербань Э.А.,Тейблюм М.М., Логвиненко С.И. ИКИ РАН, Городская Клиническая больница 60, Москва, Белгородский Государственный Университет Выводы Метеообстановка и ее изменчивость влияют на все исследованные параметры гемодинамики Метеообстановка и ее изменчивость влияют на все исследованные параметры гемодинамики, Наиболее подвержены влиянию погодных факторов такие показатели, как утренние значения ДАД и пульса. Адаптоген – мелатонин – может оказывать профилактическое действие

27 Адрессный прогноз космической погоды Адрессный прогноз космической погоды Наиболе эфектвной мерой для осуществления профилактики для больных является своевременный краткосрочный (за 1-2 часа) прогноз приближающегося к Земле геомагнитного возмущения. В этом и только в этом случае возможно грамотно и дешево (без побочных эффектов) предотвратить негативные и возможно необратимые последствия.

28 Применение микроспутниковых технологий в медицинской профилактике сердечно-сосудистых и нервных заболевани Институт космических исследований РАН 3-7 сентября 2007г, Калужская область, г. Таруса

29 Микроспутник для прогноза космической погоды (Saveguard) Климов С.И. И др. Микроспутник для прогноза космической погоды (Saveguard) Климов С.И. И др. Данные по непрерывному мониторингу солнечного ветра и межпланетного магнитного поля, поступающие из точки либрации, например,между Солнцем и Землей, могли бы осуществить фиксирование момента прихода к Земле опасных для здоровья геомагнитных возмущений – краткосрочный прогоз

30 Принцип светофора Принцип светофора Если спутник будет «сообщать» на выделенной частоте о приходе возмущения,то во всех пунктах, нуждающихся в этой информации (отделениях кардиореанимации, псииатрических клиниках, в помещениях, где работают с напряжением оперторы, наконец, у каждого больного, перенесшего инфаркт, инсульт или страдающего стенокардией и вегетативными расстройствами нервной системы), мог бы загораться карманный датчик или красная лампочка, предупреждающая о надвигающейся опасности. При долгосрочном прогнозе, осуществляеом с Земли за сутки или менее, можно ввести службу, с загорающейся желтой предупредительной лампочкой. Медики при этом должны выработать соответствующие рекомендации и дать их заблаговременно больным в виде инструкций.

31 Вот так можно использовать микроспутики

32 Изменения климата и погоды В Москве за гг Температура воздуха за год возрасла на 2.3 градуса С за 100 лет причем за холодные сезоны (месячные Т в январе)на 3.2 гС за 100 лет. Сумма годовых осадков возрасла на 50 мм. Для месячных оадков рост отмечается только зимой (5-10 мм за месяц) За Годовая температура возрасла в среднем на 0.8 гр. по сравнению с нормой, температура зимы – на 2.2.С в том числе января – на 3.5С. (Сб.Института народногохоз.прогоз. Под ред проф.Б.А.Ревича, 2006г. Стр.15-16)

33 Смертность Смертность от погодных условий (температура) Минимум смертности лежит в диапазоне температур от 18 до 20 С (средние широты) Во время тепловых волн (Т> +27C) прирост смертности по сравнению с периодами комфорта составляет 23% во всех возрастах в экстр. жаркие дни и 37% в экст.холодные дни (Ожередов и др.2009) Во время геомагнитных возмущений от инфарктов миокрда и инсультов 13% на (ИМ) и 7.5% от ИС на (Бреус и др. 1997; Ожередов и др.2009) Смертность от загрязнения воздуха твердыми частицами в Европе – 0.6% от общей смертности (Kunzil et al.2000) в США – 0.5% (Samet et al.2000) В России В неблагополучных городах с населением более чел от до чел в год (Струкова и др. 2000)

34 Концепция глобального потепления ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), IPCC (Межправительственная группа по изменению климата), ВМO (Всемирная метеорогическая организация)

35 Глобальная температура

36 CO2 и глобальная температура за

37

38 Метан от 1600 до 2000 Метан от 1600 до 2000

39 Таяние ледников Таяние ледников Ледник Упсала, Патогония ( )

40 Льды Гренландии Льды Гренландии

41 Таяние ледников

42 Сибирская тундра-таяние торфянников

43 Модель температуры поверхности

44 Модель поверхностной температуры Модель поверхностной температуры

45 Спасибо за внимание