Immunopathological disorders as one of the reasons for encephalopathy development following long-term exposure to low-frequency noise

Abstract

The subjects of investigation are pathological changes appeared after low-frequency noise effect on immune system of experimental animals and humans as a possible factor of encephalopathy development. Specific similarity of emerging consequences with biological action of infrasound was discovered. The possibility of development of acoustical elastic (shear) waves (comparable with a cell size and bioplasts) in human body in conditions of high-intensity low-frequency noise with a subsequent development of deformation shifts in biological structures and damage of organs and tissues was shown. It was determined that in the result of direct action of low-frequency noise various damages of nervous and immune-competent cells as well as blood-brain barrier disorders may occur. In case of prolonged action of intensive low-frequency noise the influence of imbalance of pro- and anti-oxidant systems on cell death initiation and pathological change developments in immune and central nervous systems were noted. The role of cannabinoid hippocampal receptors in development of apoptotic cell death of glia and neurons in response to noise nuisance with neurodegenerative outcomes was determined. The mechanisms of central (due to stimulation of an extensive receptive field) action of low-frequency noise on human body which lead to compensatory hyperfunctioning of hypothalamo-pituitary-adrenal axis with a subsequent disorder of central regulation of immune processes and initiation of autoimmune process in central nervous system were elaborated.

Keywords

ecological hostility / low-frequency noise / infrasound / «noise disease» / «vibroacoustic disease» / extracochlear effects / resonant effects / encephalopathy / blood-brain barrier / immune system / immunopathological disorders / low-molecular deoxyribonucleic acid of blood plasma

References

[1] Алексеев, С.В. Производственный шум / С.В. Алексеев, Л.М. Хаймович, Е.Н. Кадыскина. – Л.: Медицина, 1991. – 134 с.

[2] Ахметзянов, И.М. Шум и инфразвук. Гигиенические аспекты / И.М. Ахметзянов, С.В. Гребеньков, О.П. Ломов. – СПб.: Бип, 2002. – 100 с.

[3] Байрамов, А.А. Влияние пренатального шумового стресса на содержание дофамина и серотонина в головном мозге 2,5-недельных крыс / А.А. Байрамов, Г.Ю. Юкина, П.Д. Шабанов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. – 2010. – Т. 8, № 1. – С. 1–10.

[4] Березовский, В.А. Биофизические характеристики тканей человека / В.А. Березовский, Н.Н. Колотилов. – Киев: Наукова думка, 1990. – 224 с.

[5] Бердышев, О.В. Влияние шума на организм человека. Профилактика шума. / О.В. Бердышев, А.Е. Шевченко // Вестн. ПНИПУ. – 2014. – № 1. – С. 42–51.

[6] Васильева, И.Н. Значение низкомолекулярной ДНК плазмы крови в диагностике патологических процессов различного генеза / И.Н. Васильева, В.Н. Зинкин // Биомед. химия. – 2013. – Т. 59, вып. 3. – С. 358–373.

[7] Вобликов, И.В. Исследование иммуногенеза при действии акустических колебаний / И.В. Вобликов [и др.] // Радиац. биол. Радиоэкол. – 1998. - № 4. - С. 565–573.

[8] Гришина, Т.И. Иммуномодулирующее влияние шума / Т.И. Гришина, К.О. Суворова // Медицина труда и пром. экология. – 1997. - № 3. - С. 26–29.

[9] Гусаров, Д.В. Комплексная оценка формирования «шумовой» патологии и принципы ее диагностики и экспертизы / Д.В. Гусаров [и др.] // Вестн. Росс. воен.–мед. акад. – 2011. – №2 (34). – С. 222–229.

[10] Гусаров, Д.В. Влияние низкочастотного шума на возникновение преждевременного старения организма и формирование патологии центральной неровной системы / Д.В. Гусаров [и др.] // Мат. научн.–практ. конф. «Профилактическая и клиническая медицина. Терапевтические проблемы пожилого человека». – СПб. – 2010. – С. 73–79.

[11] Жигулина, В.В. Биохимический ответ на стресс (обзор литературы) / В.В. Жигулина // Тверской мед. журн. – 2015. – №1. – С. 91–100.

[12] Зайченко, И.Н. Влияние шума на репродуктивную систему крыс / И.Н. Зайченко, В.Н. Зинкин, И.В. Вобликов // Всеросс. научн. конф., посвящ. 150–летию академика П.П. Павлова. – СПб. – 1999. – С. 28.

[13] Зинкин, В.Н. Актуальные проблемы защиты населения от низкочастотного шума и инфразвука / В.Н. Зинкин [и др.] // Технологии гражданской безопасности. – 2015. – Т. 12, № 1 (43). – С. 90–96.

[14] Зинкин, В.Н. Современные аспекты контроля и мониторинга инфразвука, как вредного производственного фактора на транспорте и промышленных объектах / В.Н. Зинкин // Акт. пробл. трансп. мед. – 2014. – Т. 2 (38–II), № 4. – С. 10–25.

[15] Коваленко, В.Н. Изменение фагоцитарной активности нейтрофилов у собак под воздействием вибрации и шума / В.Н. Коваленко // Тр. Волгоградского мед. ин–та. – 1971. – Т.24, вып. 3. – С. 218–220.

[16] Коваленко, И.Ю. Патология нервной системы у лиц подвергающихся воздействию импульсного низкочастотного шума в процессе военно–профессиональной деятельности / И.Ю. Коваленко [и др.] // Вестн. Росс. воен.–мед. акад. – 2010. – № 3 (31). – С. 155–158.

[17] Коновалова, Л.И. Морфофункциональные изменения ультраструктуры элементов крови и системы микроциркуляции у крыс при длительном воздействии низкочастотного шума / Л.И. Коновалова, А.И. Леушина // Мат. науч. конф., посвящ. 125–летию со дня рожд. акад. В.Н. Тонкова «Функциональная анатомия сосудистой системы». – СПб. – 1997. – С. 60–62.

[18] Плужников, Н.Н. Исследование некоторых механизмов повреждающих эффектов низкочастотных шумов / Н.Н. Плужников [и др.] // Радиобиол. Радиоэкол. – 2001. – Т. 41, № 1. – С. 67–72.

[19] Родионов, Г.Г. Состояние свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы при действии шума различной интенсивности / Г.Г. Родионов [и др.] // Акт. пробл. и перспективы развития воен. мед. – СПб.: [Б.и.], 2006. – С. 234–248.

[20] Сайфуллин, Р.Ф. Экспериментальная оценка устойчивости организма к инфекционным заболеваниям в условиях воздействия низкочастотного шума / Р.Ф. Сайфуллин [и др.] // Вестн. Росс. воен.–мед. акад. – 2017. – № 1 (57). – С. 105–110.

[21] Свидовый, В.И. Актуальные вопросы регламентирования акустического воздействия / В.И. Свидовый [и др.] // Вестн. Санкт–Петербургской гос. мед. акад. – 2008. – № 4. – С. 71–74.

[22] Уйба, В.В. Биологическое действие инфразвука / В.В. Уйба, К.В. Котенко, В.С. Степанов. – М., 2012 – 384 с.

[23] Bisogno, T. Cannabinoid receptors and endocannabinoids: role in neuroinflammatory and neurodegenerative disorders / T. Bisogno, V. Di Marzo // CNS Neurol. Disord. Drug. Targets. – 2010. – Vol. 9. – P. 564–573.

[24] Carstensen, E.L. Physical models of tissue in shear fields / E.L. Carstensen, K.J. Parker // Ultrasound Med. Biol. – 2014. – Vol. 40. – P. 655–674.

[25] Castelo Branco, N.A.A. Clinical protocol for evaluating pathology induced by low frequency noise exposure / N.A.A. Castelo Branco // 10th European Congress and Exposition on Noise Control Engineering, Euronoise 2015, Maastricht, 31 May – 3 June 2015. – Maastricht, 2015. – P. 2653–2658.

[26] Edwin, L. Biological effects of low frequency shear strain. Part 1. Physical descriptors / L. Edwin [et al.] // Ultrasound Med. Biol. – 2016. – Vol. 42, № 3. – P. 1–15.

[27] Du, F. Involvement of microglial cells in infrasonic noise–induced stress via upregulated expression of corticotrophin releasing hormone type 1 receptor / F. Du [et al.] // Neuroscience. – 2010. – Vol. 167. – P. 909–919.

[28] Lei, M. Involvement of cannabinoid receptors in infrasonic noise– induced neuronal impairment / M. Lei [et al.] // Acta Biochimica et Biophysica Sinica. – 2015. – Vol. 47, Issue 8. – P. 647–653.

[29] Lombard, C. CB2 cannabinoid receptor agonist, JWH–015, triggers apoptosis in immune cells: potential role for CB2– selective ligands as immunosuppressive agents / C. Lombard, M. Nagarkatti, P. Nagarkatti // Clin. Immunol. – 2007. – Vol. 122, – P. 259–270.

[30] Mohammed, T. The effects of acoustic vibration on fibroblast cell migration / T. Mohammed [et al.] // Mater. Sci. Eng. C. Mater. Diol. Appl. – 2016. – Vol. 69. – P. 1256–1262.

[31] Pazos, M.R. Functional neuroanatomy of the endocannabinoid system / M.R. Pazos [et al.] // Pharmacol. Biochem. Behav. – 2005. – Vol. 81. – P. 239–247.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector