Чи є реакція на стрес на геомагнітні бурі опосередкованою системою криптохромного компасу
Анотація
1. Вступ
(а) Геомагнітна навігація у тварин
(b) Магнітодетектор на основі криптохрому
(c) Магнітосенс людини?
(г) Геомагнітні бурі
GMF має максимальну напруженість поля близько 70 мкТл на географічних полюсах (де поле знаходиться поблизу вертикалі) до менш ніж 30 мкТл на геомагнітному екваторі (де поле паралельне земній рівнині). Викиди корональної маси іноді можуть бути спрямовані до Землі. Вони можуть доставити величезну кількість високоенергетичних іонів до іоносфери, яких достатньо, щоб викликати відносно незначні зміни сили та напрямку магнітного поля. Такі події називають «геомагнітними бурями» (ГМС). Ці глобальні порушення можуть тривати від кількох годин до днів, при цьому в літературі, як правило, геомагнітна буря визначається як така, що включає 24-годинні планетарні середні зміни ГМФ, що становлять близько 30 нТл [15–17]. Такі бурі трапляються в середньому раз на 10 днів або близько того, але не бувають при рівномірному розподілі. Натомість сонячна активність виявляє низку квазіперіодичних коливань, найвизначнішим з яких є приблизно 11,5-річний сонячний цикл. Крім того, ГМС, як правило, частіші у рівнодення та більш екстремальні у вищих широтах [18,19].
(д) Геомагнітні бурі та здоров'я людини
Велика, складна і часто суперечлива література пов’язує підвищену геомагнітну активність (GMA) з низкою психологічних, неврологічних, серцево-судинних (CV), імунологічних та поведінкових результатів (див. Додатковий електронний матеріал, таблицю). Коріння цієї літератури [20] лежать у російській біологічній науці, де дослідження виявили ряд асоціацій здоров'я ГМС різної міцності та відтворюваності, причому багато з цих асоціацій досліджувались у західній літературі [19]. Через обмеженість простору, вибрані докази ключових висновків викладені нижче. Однак електронний додатковий матеріал, таблиця, включає детальний список посилань.
У той час як ранні західні дослідження системи серцево-судинної системи були суперечливими з деякими помітними негативними результатами [21] та ретракцією [22], пізніші дослідження виявили позитивні зв'язки ГМС з інфарктом міокарда, інсультом, артеріальним тиском, капілярним кровотоком та зворотною кореляцією з варіабельність серцевого ритму (ВСР) [18,19,23,24]. В одному дослідженні спостерігалося, що за роки пікової активності ГМС пацієнти, які поступили на інфаркт міокарда, зросли на 25 відсотків [25]; інші дослідження повідомляють про подібний взаємозв'язок, що обумовлює 5-відсоткове збільшення смертності в максимальні сонячні роки [26]. Більше того, ці епідеміологічні дослідження підтверджені доказами як фізіологічних досліджень на людях [27,28], так і на тваринах [29,30], які виявляють зміни артеріального тиску та ВСР щодо геомагнітних порушень.
Що стосується психіатричної літератури, було виявлено асоціації між ГМА та збільшенням кількості госпіталізацій з приводу депресії [31] та викликами швидкої допомоги при психічних розладах загалом [32], в одному з добре цитованих досліджень повідомляється про збільшення на 36 відсотків госпіталізацій для чоловіки з діагнозом депресія в періоди високого рівня ГМА [31]. Однак такі психіатричні висновки не завжди повторювались і залишаються дещо спірними (див. Електронний додатковий матеріал, таблицю та [18,19] для обговорення).
Асоціації також були продемонстровані в більш широких дослідженнях охорони здоров'я, співвідносячи GMA із загальною кількістю смертей [33]. Також повідомляється про кореляцію між сонячними циклами та тривалістю життя [34], хоча такі результати залишаються однозначними [35]. Подальша серія досліджень виявила зв'язок між сонячним циклом та пандемією грипу [36], і недавно було зареєстровано подібний взаємозв'язок із папіломавірусними інфекціями [37]. Також спостерігалися взаємозв'язки між ГМА та синдромом раптової дитячої смерті [38] та епілепсією [39].
Один з небагатьох великих оглядів літератури щодо ГМС зробив однозначний висновок про те, що ГМА впливає на здоров’я серцево-судинної системи, і менш певний висновок про те, що може існувати зв'язок між ГМА та прийомами на психічні захворювання [18]. Огляд великої російської літератури з магнітобіології дійшов висновку, що «сукупність описуваного тут речовини настійно підтримує гіпотезу про те, що порушення ГМФ корелюють із загальним станом людини» [19]. Асоціації GMA з певними параметрами - зокрема, системою CV та придушенням мелатоніну - зараз відтворюються настільки сильно, що самі асоціації не обов'язково є предметом суперечок. Навпаки, основне питання зараз стосується причинно-наслідкових зв'язків проти кореляції. Однак очевидні незрозумілі фактори - сезонність і широта - часто контролюються, і результати часто підтверджуються в різних фізіологічних дослідженнях людини та тварин як під час ГМС, так і за допомогою застосованих магнітних полів сили Землі (електронний додатковий матеріал, таблиця). Тому серйозну увагу було приділено раціональній біологічній основі цих асоціацій.
(f) Гіпотеза мелатоніну про геомагнітні бурі
Імовірний механізм біологічної дії ГМС бентежить біологічні науки протягом десятиліть - одна з основних причин, чому до вищезазначених результатів часто ставляться обережно. При пошуку раціональних пояснень етіології ГМС вражаючою особливістю є їх мала величина - лише 0,1 відсотка або менше від фонового ГМФ, із типовими змінами напрямку поля на частку градуса. Це створює значну проблему при розгляді ймовірних біофізичних механізмів. Хоча було запропоновано численні моделі (див. [18,19,40] для обговорення), більшість із них залишаються незрозумілими та необґрунтованими доказами. Однак низка гіпотез, що аргументують роль мелатоніну та циркадної системи, отримала найширшу підтримку [15,16,18,31,38,39,41,42].