В условиях современной жизни в связи с увеличением технических средств на производстве и растущей урбанизацией на организм человека оказывают влияние новые факторы окружающей среды (шум, пыль, вибрация, излучение компьютерной техники и т.д.), которые с точки зрения адаптационной теории Г. Селье можно назвать стрессорами. Они способствуют возникновению адаптации человека к новым условиям среды. Однако чрезвычайные по силе и продолжительности стрессоры приводят к срыву адаптации, и действие таких адаптогенных гормонов и метаболитов, как глюкокортикоиды и катехоламины, становится отрицательным. Особое значение при этом имеет поражение сердечно- сосудистой системы, так как именно данная патология лидирует среди показателей инвалидности и смертности в России и мире [4]. В патогенезе заболеваний сердечно-сосудистой системы важную роль играет нарушение системной гемодинамики, приводящее к изменению адекватной перфузии органов и тканей кислородом и питательными веществами. Противостоять возникновению болезней адаптации могут мощные стресс-ли-
митирующие системы центрального и периферического действия, в том числе система оксида азота, который является нейромедиатором, эндогенным вазодилататором и антиагрегантом [7].
Известные в настоящее время способы фармакологической регуляции оксида азота влекут за собой нежелательные, а иногда и вредные побочные эффекты [5]. В связи с этим в настоящее время ведутся поиски новых немедикаментозных, неинвазивных методов поддержания физиологической концентрации и регуляции синтеза оксида азота. Одним из таких методов является применение низкоинтенсивного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазона частот или ТГЧ-терапия. ТГЧ-диапазон интересен прежде всего тем, что в нем находятся молекулярные спектры излучения и поглощения (МСИП) важных клеточных метаболитов, таких как оксид азота, оксид углерода и кислород [3].
В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение влияния превентивного режима ТГЧ-облучения на показатели гемодинамики у белых крыс в состоянии острого иммобилизационного стресса и возможность выработки устойчивости животных к последующему за облучением стрессу.
Материал и методы
Для решения поставленной цели проводили исследование на 75 самцах белых нелинейных крыс массой 180-220 г. В качестве модели нарушений показателей гемодинамики нами использовался острый иммобилизационный стресс.
Облучение животных электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц проводилось аппаратом для КВЧ терапии «Орбита» [1]. Облучалась поверхность кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины. Облучатель располагался на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Однократное облучение животных перед острым иммобилизационным стрессом проводилось в течение 5, 15 и 30 минут.
Исследование кровотока в брюшной аорте и бедренной и сонной артериях осуществляли с помощью ультразвукового портативного микропроцессорного допплерографа ММ-Д-Ф («Minimax», Россия) [2]. Использовали ультразвуковой допплеровский преобразователь с рабочей частотой ультразвукового зондирования 10 МГц [12]. Регистрировались следующие показатели гемодинамики: средняя линейная скорость кровотока (Vam), средняя линейная систолическая скорость кровотока (Vas), средняя линейная диастолическая скорость кровотока (Vad) и градиент давления (PG).
Исследуемые животные составили 5 групп по 15 особей в каждой:
1 - контрольная (интактные животные);
2 - сравнительная, включала животных в состоянии острого иммобилизационного стресса;
3, 4, 5 - опытные, содержала животных, подвергшихся 5, 15, 30-минутному ТГЧ-облучению перед острым иммобилизационным стрессом.
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
Показано, что в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит изменение показателей гемодинамики, что сопровождается статистически достоверным, по сравнению с группой контроля, увеличением средней линейной, средней линейной систолической, средней линейной диастолической скоростей кровотока и градиента давления (табл. 1, 2). Так, в брюшной аорте линейная скорость кровотока увеличивается на 26 %, систолическая - на 15 %, диастолическая - на 77 %, градиент давления - на 34 %. В бедренной артерии происходит увеличение линейной скорости кровотока на 50 %, систолической - на 23 %, диастолической - на 25 %, градиент давления увеличился на 67 %. В сонной артерии изменения показателей гемодинамики по сравнению со стрессом незначительны - в среднем на 3-4 %, что указывает на поддержание перфузии головного мозга на постоянном уровне (табл. 3).
При ТГЧ-облучении на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 минут крыс-самцов перед развитием острого иммобилизационного стресса в брюшной аорте и бедренной артерии возникает адаптивная реакция к стрессорному агенту, так как все исследуемые показатели гемодинамики остаются в нормальных, стабильных пределах, характерных для животных группы контроля. Дальнейшее увеличение времени экспозиции до 15 и 30 минут также не вызывают роста биологического эффекта ТГЧ-облучения на показатели гемодинамики (см. табл. 1, 2).
Таблица 1
Показатели гемодинамики в брюшной аорте при экспериментальной стресс-реакции
и различных временных режимах превентивного ТГЧ-облучения на частотах
молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц
|
Показатели |
Контроль |
Иммобили-зационный стресс |
Время воздействия облучения (мин) |
||
|
5 мин |
15 мин |
30 мин |
|||
|
Vam средняя линейная скорость (см/с) |
15,2 (14,04-15,8) |
17,7 (17,17-20,6) Z1 = -4,33446 P1 = 0,000015 |
15,05 (14,35-15,72) Z1 = 0,154672 P1 = 0,87708 Z2 = 4,025768 P2 = 0,000001 |
15,85 (5,19-16,43) Z1 = -1,80775 P1 = 0,070646 Z2 = 4,70016 P2 = 0,000003 |
15,94 (15,39-16,66) Z1 = -1,74574 P1 = 0,080857 Z2 = 4,058853 P2 = 0,000049 |
|
Vas средняя систолическая скорость (см/с) |
34,5 (32,93-37,64) |
40,56 (35,28-43,91) Z1 = -2,6546 P1 = 0,007941 |
32,54 (29,79-36,85) Z1 = 1,361114 P1 = 0,173479 Z2 = 3,511056 P2 = 0,000446 |
34,5 (29,79-36,85) Z1 = 0,66887 P1 = 0,503580 Z2 = 3,109337 P2 = 0,001875 |
32,54 (28,23-34,5) Z1 = 2,02943 P1 = 0,042416 Z2 = 3,666061 P2 = 0,000246 |
|
Vad средняя диастолическая скорость (см/с) |
3,13 (0,78-4,7) |
3,92 (3,13-6,27) Z1 = -2,0739 P1 = 9,038089 |
1,56 (0,78-3,13) Z1 = 1,562188 P1 = 0,118245 Z2 = 3,743064 P2 = 0,000182 |
2,35 (0,78-4,7) Z1 = -0,054237 P1 = 0,95675 Z2 = 2,07897 P2 = 0,037626 |
2,35 (0,78-3,92) Z1 = 0,63283 P1 = 0,526844 Z2 = 2,531328 P2 = 0,011364 |
|
PG градиент давления (мм.рт.ст.) |
0,46 (0,4-0,54) |
0,64 (0,49-0,73) Z1 = -2,63386 P1 = 0,008443 |
0,4 (0,36-0,51) Z1 = 1,05177 P1 = 0,292906 Z2 = 3,232646 P2 = 0,001227 |
0,46 (0,33-0,51) Z1 = 0,37963 P1 = 0,704222 Z2 = 2,964716 P2 = 0,00303 |
0,4 (0,31-0,46) Z1 = 1,96396 P1 = 0,049535 Z2 = 3,513308 P2 = 0,000443 |
Примечание: в каждом случае приведены средняя величина (медиана - Ме), нижний и верхний квартили(25; 75 %) из 15 измерений.Z1, p1 - по сравнению с группой контроля; Z2, p2 - по сравнению с группой животных в состоянии стресса.
В сонной артерии значительных изменений исследуемых показателей гемодинамики под влиянием ТГЧ-облучения в течение 5, 15 и 30 минут по сравнению с группой контроля не наблюдается, что указывает на поддержание перфузии головного мозга на постоянном уровне (табл. 3).
Следовательно, воздействие превентивного режима ТГЧ-облучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц предотвращает развитие постстрессорных нарушений в гемодинамике у экспериментальных животных.
Таблица 2
Показатели гемодинамики в бедренной артерии при экспериментальной стресс-реакции
и различных временных режимах превентивного ТГЧ-облучения на частотах
молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота150,176-150,664 ГГц
|
Показатели |
Контроль |
Иммобилизационный стресс |
Время воздействия облучения (мин) перед стрессом |
||
|
5 мин |
15 мин |
30 мин |
|||
|
Vam средняя линейная скорость (см/с) |
9,67 (8,48-10,39) |
13,13 (12,01-13,91) Z1 = -4,45889 P1 = 0,000008 |
10,15 (8,89-12,58) Z1 = -1,11400 P1 = 0,265280 Z2 = 3,20983 P2 = 0,001328 |
10,46 (7,78-11,95) Z1 = -1,24434 P1 = 0,213375 Z2 = 3,46342 P2 = 0,000533 |
11,02 (8,09-13,22) Z1 = -1,01621 P1 = 0,309529 Z2 = 2,5509 P2 = 0,010745 |
|
Vas средняя линейная систолическая скорость (см/с) |
21,17 (19,6-22,74) |
24,30 (23,52-28,23) Z1 = -3,85746 P1 = 0,000115 |
21,95 (20,38-22,74) Z1 = -1,03848 P1 = 0,299050 Z2 = 3,37977 P2 = 0,000726 |
22,74 (19,60-25,09) Z1 = -1,63838 P1 = 0,101343 Z2 = 1,80430 P2 = 0,071186 |
21,95 (18,82-24,3) Z1 = -0,954 P1 = 0,340087 Z2 = 2,44721 P2 = 0,014397 |
|
Vad средняя линейная диастолическая скорость (см/с) |
-1,57 (-2,36-0,78) |
1,56 (0,78-3,92) Z1 = -3,65007 P1 = 0,000262 |
0,00 (-2,36-0,78) Z1 = -0,45315 P1 = 0,650439 Z2 = 3,34200 P2 = 0,000832 |
-0,79 (-2,36-1,56) Z1 = -0,477 P1 = 0,633364 Z2 = 2,46795 P2 = 0,01359 |
0,01 (-0,79-1,56) Z1 = -1,63838 P1 = 0,101343 Z2 = 2,38499 P2 = 0,01708 |
|
PG градиент давления (мм рт. ст.) |
0,17 (0,14-0,19) |
0,23 (0,21-0,33) Z1 = -3,79524 P1 = 0,000148 |
0,17 (0,16-0,19) Z1 = -0,92519 P1 = 0,354869 Z2 = 3,39865 P2 = 0,000677 |
0,19 (0,14-0,25) Z1 = -1,61764 P1 = 0,105740 Z2 = 1,82503 P2 = 0,067997 |
0,17 (0,12-0,23) Z1 = -0,82956 P1 = 0,406787 Z2 = 2,57104 P2 = 0,010122 |
Примечание: в каждом случае приведены средняя величина (медиана - Ме), нижний и верхний квартили (25; 75 %) из 15 измерений. Z1, p1 - по сравнению с группой контроля; Z2, p2 - по сравнению с группой животных в состоянии стресса.
Таблица 3
Показатели гемодинамики в сонной артерии у крыс-самцов при острой стресс-реакции
и различных временных режимах превентивного ТГЧ- облучения на частотах
молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота150,176-150,664 ГГц
|
Показатели |
Контроль |
Иммобилизационный стресс |
Время воздействия облучения (мин) перед стрессом |
||
|
5 мин |
15 мин |
30 мин |
|||
|
Vam средняя линейная скорость (см/с) |
13,44 (12,92-13,70) |
13,79 (13,13-14,01) Z1 = -1,80430 P1 = 0,071186 |
13,73 (13,40-14,1) Z1 = -1,69929 P1 = 0,089266 Z2 = -0,16270 P2 = 0,870756 |
13,86 (13,62-14,04) Z1 = -1,91171 P1 = 0,055914 Z2 = -0,27639 P2 = 0,782247 |
13,67 (13,30-14,35) Z1 = -1,54346 P1 = 0,122721 Z2 = 0,086711 P2 = 0,930901 |
|
Vas средняя линейная систолическая скорость (см/с) |
29,01 (25,87-32,93) |
29,79 (29,01-32,93) Z1 = -0,78808 P1 = 0,430649 |
27,84 (25,87-31,3) Z1 = 0,59656 P1 = 0,550802 Z2 = 1,77160 P2 = 0,076462 |
25,87 (25,09-29,01) Z1 = 1,68139 P1 = 0,092689 Z2 = 2,671790 P2 = 0,007545 |
26,66 (25,09-29,7) Z1 = 1,63017 P1 = 0,103067 Z2 = 2,826779 P2 = 0,004702 |
|
Vad (средняя диастолическая скорость) см/с |
1,56 (0,78-2,35) |
3,13 (1,56-3,13) Z1 = -1,24434 P1 = 0,213375 |
3,13 (1,56-3,92) Z1 = -2,07892 P1 = 0,037626 Z2 = -1,03042 P2 = 0,302814 |
2,35 (2,35-3,92) Z1 = -1,93474 P1 = 0,053023 Z2 = -0,43762 P2 = 0,661662 |
2,35 (1,56-3,13) Z1 = 0,068618 P1 = 1,85394 Z2 = 0,017342 P2 = 0,986164 |
|
PG (градиент давления) мм рт. ст. |
0,33 (0,25-0,40) |
0,33 (0,33-0,40) Z1 = -0,80882 P1 = 0,418618 |
0,30 (0,25-0,38) Z1 = 0,61464 P1 = 0,62031 Z2 = 1,73544 P2 = 0,082663 |
0,25 (0,25-0,33) Z1 = 1,58925 P1 = 0,112004 Z2 = 2,510561 P2 = 0,012054 |
0,29 (0,25-0,33) Z1 = 1,49143 P1 = 0,135850 Z2 = 2,930832 P2 = 0,003381 |
Примечание: в каждом случае приведены средняя величина (медиана - Ме), нижний и верхний квартили(25; 75 %) из 15 измерений. Z1, p1 - по сравнению с группой контроля; Z2, p2 - по сравнению с группой животных в состоянии стресса.
Обсуждение результатов
Иммобилизация животных приводит к развитию общего адаптационного синдрома или стресса, в основе которого лежит активация стресс-реализующих систем, главным образом кортикотропин-рилизинг фактора, адренокортикотропного гормона, глюкокортикоидов и катехоламинов.
Катехоламины и глюкокортикостероиды являются мощными вазоконстрикторами, и вследствие их избыточного поступления в кровь происходит сужение сосудов, увеличивается общее периферическое сопротивление, что, несомненно, приводит к нарушению гемодинамики и адекватного кровоснабжения органов и тканей.
Основным механизмом адаптогенного эффекта превентивного режима ЭМИ ТГЧ на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц является активация синтеза эндогенного оксида азота эндотелиальными клетками сосудов. Часть синтезированного оксида азота может связываться в комплексы, которые образуют физиологически активное депо. Оно может не только связывать, но и постепенно высвобождать NO. Депонирование оксида азота происходит в стенках сосудов и начинается при повышении его концентрации. Формирование NO-депо является важной частью адаптивных реакций [6].
Заключение
Результаты настоящего исследования свидетельствуют о том, что на экспериментальной модели нарушений гемодинамики при остром иммобилизационном стрессе превентивный режим ТГЧ-об-
лучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц способен предотвращать стрессорные изменения показателей гемодинамики. Это делает возможным использование электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц для предупреждения гемодинамических нарушений, возникающих при ряде патологических состояний.
Список литературы
- Аппарат для лечения электромагнитными волнами крайне высоких частот: патент «Роспатента» на полезную модель № 50835 от 27 января 2006 / О.В. Бецкий, А.П. Креницкий, А.В. Майбородин, В.Д. Тупикин.
- Домашенко Р.А. Оценка влияния клексана на состояние микроциркуляции у пациентов с помощью прибора « Минимакс-Допплер-К» / Р.А. Домашенко, Ю.С. Андожская, Г.Л. Плоткин и др. // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. - 2002. - № 4. - С. 76-78.
- Киричук В.Ф. КВЧ-терапия / В.Ф. Киричук, Т.В. Головачева, А.Г. Чиж. - Саратов: Изд-во Сар.ГМУ. - 1999. - 360 с.
- Оганов Р.Г. Демографическая ситуация и сердечно-сосудистые заболевания в России: пути решения проблем / Р.Г, Оганов, Г.Я. Масленникова // Кардиология. - 2007. - Т.6, №8. - С. 7-14.
- Паршина С.С. Новые аспекты клинического использования терагерцовой терапии на частотах молекулярного спектра оксида азота у больных стенокардией / С.С. Паршина, Т.В. Головачева, В.Ф. Киричук и др. // Миллиметровые волны в биологии и медицине. - 2009. - № 4. - С. 37-56.
- Пшенникова М.Г. Депонирование оксида азота у крыс различных генетических линий и его роль в антистрессорном эффекте адаптации к гипоксии / М.Г. Пшенникова, Б.В. Смирин, О.Н. Бондаренко // Росс. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. - 2000. - Т. 86, №2. - С. 174-181.
- Ignarro L.J. Nitric oxide as a signating molecule in the vascular system: an overview / L.J. Ignarro, G.Cirino, A Casino // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1999. - №34. - Р. 879-886.
Рецензенты:
Пучиньян Д.М., д.м.н., профессор, заместитель директора по науке Федерального государственного учреждения «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии»; Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, и.о. главного научного сотрудника отдела лабораторной и функциональной диагностики.
Анищенко Т.Г., д.б.н., профессор, зав. кафедрой физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Минобрнауки РФ».