Заболевания сердечно-сосудистой системы, в частности ишемическая болезнь сердца, в том числе инфаркт миокарда, являются одной из основных причин инвалидности и смертности в России. Известно, что формирование и течение инфаркта миокарда сопровождается комлексом сосудистых расстройств. Однако большинство работ посвящено изучению особенностей циркуляции крови в крупных, средних и коронарных сосудах.
Известно, что регуляция кровотока в микроциркуляторном русле осуществляется за счет активных и пассивных механизмов [7, 8]. Ключевое значение в активной регуляции микрокровотока принадлежит эндотелию сосудов [4, 8]. Среди многочисленных вазоактивных веществ, продуцируемых эндотелиальными клетками, особую роль играет оксид азота - мощный вазодилататор и антиагрегант [7, 9, 10]. Молекулярный спектр излучения и поглощения оксида азота (МСИП) находится в терагерцовом диапазоне частот. Электромагнитные волны терагерцового диапазона являются одним из методов немедикаментозной физиологической регуляции [3]. Многие авторы отмечают высокую стоимость медикаментозного лечения и часто резко сниженную эффективность традиционной вазоактивной терапии [6].
В связи с этим целью настоящего исследования являлось изучение влияния облучения электромагнитными волнами на частотах МСИП 150,176-150,664 ГГц на вазомоторную функцию эндотелия проведением термопробы у белых крыс, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены на 45 белых беспородных крысах-самцах массой 180-220 г. Все животные находились в одинаковых условиях. Эксперименты на животных проводились в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным (2006 г.).
В качестве модели острого стресса нами использовалась жесткая фиксация на спине в течение 3-х часов.
Исследование проведено на 3-х группах животных по 15 особей в каждой: 1-я группа - контрольная, включала интактных животных; 2-я группа - сравнительная, содержала крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса; 3-я группа - опытная, включала животных, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса, подвергнутых ТГЧ-облучению в течение 30 минут.
Облучение животных ТГЧ-волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц проводилось генератором «КВЧ-NO», разработанным в Медико-технической ассоциации КВЧ (г. Москва) совместно с ОАО ЦНИИИА (г. Саратов) [2]. Облучалась поверхность кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины. Облучатель располагался на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Мощность излучения генератора равнялась 0,7 мВт, а плотность мощности, падающей на участок кожи размером 3 см2, составляла 0,2 мВт/см2. Доза облучения определялась плотностью мощности, падающей на кожу, и суммарным временем облучения. Однократное облучение животных в состоянии острого стресса проводилось в течение 30 минут.
Лазерную допплеровскую флоуметрию (ЛДФ) проводили при помощи лазерного анализатора кровотока «ЛАКК-02» во втором исполнении (производство НПП «Лазма», Россия) с использованием программы LDF 2.20.0.507WL. Всем животным с целью обездвиживания за 5 минут до проведения исследования вводилась внутримышечно комбинация золетила («Virbac Sante Animale», Франция) в дозе 0,05 мл/кг и ксилазина («Interchemie», Нидерланды) в дозе 1 мг/кг. Датчик лазерного анализатора кровотока укрепляли на тыльной поверхности стопы правой лапки атравматическим пластырем.
Анализ ЛДФ-грамм и интерпретацию полученных результатов проводили в соответствии с общепринятыми методами, которые подробно описаны в монографии под редакцией А.И. Крупаткина и В.В. Сидорова [7].
Проводили анализ функциональной термопробы. При этом оценивали следующие показатели: исходную перфузию (Мисх, перф. ед.), максимальную перфузию (Ммакс, перф. ед.), перфузию после восстановления кровотока (Мвост перф. ед.) и резерв капиллярного кровотока - процентное отношение максимальной перфузии к исходной (РКК, %).
Статистическая обработка полученных данных осуществлялась при помощи программы Statistica 6.0. Проверялись гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро‒Уилкса). Большинство полученных данных не соответствует закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовался U-критерий Манна‒Уитни.
Результаты
Данные, полученные при проведении термопробы, показывают, что у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса отмечается статистически достоверное, по сравнению с группой контроля, снижение как исходной, так и максимальной перфузии (таблица), а также перфузии после восстановления исходного кровотока. Снижение максимальной перфузии при термопробе с быстрым нагреванием отражает угнетение индуцированного выброса оксида азота эндотелием. Статистически достоверное увеличение резерва капиллярного кровотока (см. таблицу) на фоне сниженной максимальной перфузии свидетельствует о том, что у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит спазм приносящих микрососудов, то есть исходно функционирует меньшее количество капилляров.
Показатели термопробы у животных в состоянии острого иммобилизационного стресса
и под влиянием электромагнитного излучения на частотах молекулярного
спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 Ггц
|
Группа Показатели |
Контроль (n=15) |
Иммобилизация |
Иммобилизация |
|
Исходная перфузия, перф. ед. |
10,6 (9,6;11,5) |
7,8 (6,5;8,2) Z1 = 4,11; p1 = 0,000040, |
10,1 (9,3;11,0) Z1 = 0,91; p1 = 0,361497; Z2 = 4,33; p2 = 0,000015, |
|
Максимальная перфузия, перф. ед. |
13,9 (12,4;14,9) |
11,6 (9,5; 14,0) Z1 = 2,09; p1 = 0,036204, |
13,91(12,3;15,0) Z1 = 0,35; p1 = 0,724416; Z2 = 2,05; p2 = 0,040057, |
|
Перфузия после восстановления кровотока, перф. ед. |
11,61 (9,38; 13,47) |
8,2(6,6;8,72) Z1 = 4,23; p1 = 0,000023, |
10,7(9,7;12,0) Z1 = 0,47; p1 = 0,633364; Z2 = 3,87; p2 = 0,000105, |
|
Резерв капиллярного кровотока, % |
129,7 (115,2; 148,2) |
162,7 (141,1; 175,9) Z1 = 2,24; p1 = 0,028366, |
137,6 (125,7;144,4) Z1 = 0,52; p1 = 0,604127; Z2 = 2,09; p2 = 0,036204, |
Примечания: в каждом случае приведены средняя величина (медиана - Ме), нижний и верхний квартили (25 %;75 %).
Z1, p1 - по сравнению с группой контроля;
Z2, p2 - по сравнению с группой животных в состоянии острого стресса.
При анализе результатов термопробы установлено, что под воздействием ТГЧ-волн у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса нормализуются исходная и максимальная перфузия, а также перфузия после восстановления исходного кровотока. Нормализация максимальной перфузии у этих животных свидетельствует о восстановлении индуцированой секреции оксида азота эндотелием. Все показатели термопробы животных, подвергнутых ТГЧ-облучению на фоне острого стресса, находятся в пределах вариабельности группы контроля (см. таблицу).
Обсуждение результатов
В реализации эффектов ТГЧ-облучения на частотах оксида азота на периферическую перфузию тканей участвуют биохимические реакции, приводящие к активации различных ферментных систем [1]. Следует отметить, что возрастает роль, в первую очередь, активных механизмов регуляции микрокровотока: увеличение базальной продукции оксида азота и снижение периферического сопротивления за счет вазодилатации. При этом амплитуда эндотелиальных колебаний, отражающая базальную секрецию оксида азота, имеет тенденцию к увеличению выше показателя группы контроля. Результаты термопробы указывают на увеличение индуцированной секреции оксида азота под влиянием ТГЧ-воздействия.
Таким образом, электромагнитное облучение терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц повышает сниженную как базальную, так и индуцированную продукцию оксида азота эндотелием у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса. Это согласуется с результатами проведенных ранее биохимических исследований, которые выявили повышение концентрации нитритов в крови у крыс-самцов, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса, под влиянием электромагнитных волн указанного диапазона частот [5], что свидетельствует об активации нитроксидэргической системы. Увеличение роли пассивных механизмов регуляции микрокровотока (возрастание амплитуды сердечного ритма, отражающее увеличение притока артериальной крови в сосудистое русло и, в меньшей степени, амплитуды дыхательного ритма) может быть расценено как компенсаторная реакция реперфузии тканей после ишемии [8]. Увеличением роли активных и пассивных механизмов модуляции микрокровотока под влиянием электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота и объясняются приток артериальной крови в микроциркуляторное русло, повышение количества функционирующих капилляров и нормализация показателя перфузии [8].
Заключение
ТГЧ-излучение на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц является эффективным немедикаментозным методом коррекции перфузии тканей в условиях острого стресса. Эффект ТГЧ-волн указанных частот на микроциркуляцию реализуется преимущественно за счет активации продукции оксида азота. Полученные результаты экспериментальных исследований могут быть экстраполированы на больных с микроциркуляторными нарушениями и использованы в клинической практике для коррекции функциональной активности эндотелия и перфузии тканей у пациентов с широким кругом заболеваний, в том числе сердечно-сосудистой системы.
Список литературы
- Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития новых направлений в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» / О.В. Бецкий, А.П. Креницкий, А.В. Майбородин и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - №12. - С. 3-6.
- Бецкий О.В., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Киричук В.Ф. Патент на полезную модель: Аппарат для лечения электромагнитными волнами крайне высоких частот. Роспатент. № 50835. - 2006.
- Использование электромагнитных волн миллиметрового диапазона в комплексном лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы / Т.В. Головачёва, В.Ф. Киричук, С.С. Паршина и др. Саратов: Изд-во СарГМУ, 2006. - 159 с.
- Киричук В.Ф., Глыбочко П.В., Пономарева А.И. Дисфункция эндотелия. - Саратов: Изд-во СарГМУ, 2008. - 112 с.
- Способ восстановления пониженной концентрации нитритов в плазме крови в условиях стресса / Киричук В.Ф., Иванов А.Н., Тупикин В.Д. и др. Патент на изобретение № 2342961. 2009.
- Киричук В.Ф., Ребров А.П., Россошанская С.И. Функции эндотелия сосудистой стенки // Тромбоз, гемостаз, реология. - 2005. - № 2. - С. 23-29.
- Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. - М.: Медицина, 2005. - 254 с.
- Чуян Е.Н., Раваева М.Ю., Трибрат Н.С. Низкоинтенсивное электромагнитное излучение миллиметрового диапазона: влияние на процессы микроциркуляции // Физика живого. - 2008. - Т.16, №1. - С. 82-90.
- Ignarro LJ, Cirino G, Casini A, and Napoli C. Nitric oxide as a signaling molecule in the vascular system: an overview // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1999. - V. 34. - P. 879-886.
- Furchgott R.F., Jothianandan D. Endothelium-dependent and -independent vasodilation involving cyclic GMP: relaxation induced by nitric oxide, carbon monoxide and light // Blood Vessels. - 1991. - №28. - P. 52-61.
Рецензенты:
Пучиньян Даниил Миронович, д.м.н., профессор, зам. директора по научной работе ФГУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи»;
Аниценко Татьяна Григорьевна, д.б.н., профессор, зав. кафедрой физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» Министерство образования РФ.