Одной из актуальных проблем современного здравоохранения по-прежнему остаются профилактика и лечение сердечно-сосудистых заболеваний, в частности, нестабильной стенокардии и инфаркта миокарда в связи с высокой их распространенностью в структуре общей заболеваемости, инвалидности и смертности трудоспособного населения [11].
В настоящее время доказана роль стресса как главного этиологического фактора ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонической болезни и многих других заболеваний. Устранение данного этиологического фактора сердечно-сосудистой патологии практически невозможно из-за роста интенсивности производственных процессов, что закономерно влечет за собой развитие «болезней адаптации». При этом наблюдается ряд неблагоприятных изменений, которые связаны с локальными и системными нарушениями гемодинамики. Медикаментозные способы коррекции и профилактики данных нарушений не всегда приводят к ожидаемым эффектам и нередко сопровождаются развитием нежелательных побочных эффектов.
В литературе широко представлены работы по изучению влияния электромагнитного излучения терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150, 176–150–664 ГГц на нарушенную функциональную активность тромбоцитов [15], гемокоагуляционные и фибринолитические свойства крови [13], газовый и электролитный состав крови [7], процессы липопероксидации и антиоксидантные свойства крови [8], функциональное состояние щитовидной железы [9], основные показатели метаболического статуса [4], уровень кортикостерона в крови [5], рецепторный аппарат форменных элементов крови [2], состояние эндотелия сосудов [6] и микроциркуляцию [3]. Поскольку недостаток кислорода в органах и тканях ведет к нарушению окислительных процессов, изменяя нормальное функционирование и жизнедеятельность всего организма в целом, обусловливая ишемию и гипоксию, важным является изучение влияния электромагнитных волн на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода. Так, показано влияние данного вида излучения на реологические свойства крови и структурно-функциональные особенности эритроцитов больных стабильной стенокардией в условиях in vitro [10].
Все вышеизложенное дает право говорить о терапевтическом влиянии волн терагерцевого диапазона на частоте молекулярного спектра атмосферного кислорода, однако в известной литературе отсутствуют данные о возможности использования терагерцевых волн частотой 129,0 ГГц в качестве метода профилактики гемодинамических нарушений, возникающих при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.
Целью исследования явилось установить характер влияния предварительного режима облучения терагерцевыми волнами на частоте атмосферного кислорода 129,0 ГГц на показатели линейной скорости кровотока в магистральных артериях у экспериментальных животных.
Материалы и методы исследования
Для реализации поставленной цели проводили исследование линейной скорости кровотока в магистральных артериях: брюшной аорте и бедренной артерии у 75 белых нелинейных крыс-самцов массой 180–220 г. Моделью нарушения показателей линейной скорости кровотока в магистральных артериях являлся острый иммобилизационный стресс, который воспроизводили фиксацией животных на спине в течение 3-х часов однократно. 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 терагерцевому облучению на частоте атмосферного кислорода перед острым иммобилизационным стрессом.
Участок кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины животных облучали электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц с помощью аппарата КВЧ-терапии «Орбита» [1]. Облучатель располагался на расстоянии 1,5 см над поверхностью тела животного. Мощность излучения аппарата – 0,7 мВт, а плотность мощности составляла 0,2 мВт/см2.
Исследование линейной скорости кровотока в брюшной аорте и бедренной артерии осуществляли с помощью ультразвукового портативного микропроцессорного допплерографа ММ-Д-Ф («Minimax», Россия). Использовали ультразвуковой допплеровский преобразователь с рабочей частотой ультразвукового зондирования 10 МГц. 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).
Полученные результаты обработаны с использованием программы Statistica for Windows (версия 6.0) с помощью общепринятых параметрических и непараметрических методов статистического анализа. Большинство полученных данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали U-критерий Манна–Уитни, на основании которого рассчитывались Z-критерий Фишера и показатель достоверности p.
Результаты исследования и их обсуждение
Показано, что в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит изменение показателей линейной скорости кровотока, 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 возрастание линейной скорости кровотока на 50 %, систолической – на 23 %, диастолической – на 25 %, градиент давления увеличивается на 67 %.
При облучении волнами терагерцевого диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5 минут перед острым иммобилизационным стрессом в магистральных артериях экспериментальных животных брюшной аорте и бедренной артерии наблюдается отсутствие статистически значимых различий в значениях всех исследуемых показателей линейной скорости кровотока по сравнению с интактными животными. Дальнейшее увеличение времени воздействия электромагнитными волнами терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода до 15 и 30 минут вызывают эффект, аналогичный 5-минутному облучению (см. табл. 1, 2).
Следовательно, воздействие предварительного режима терагерцевого облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5, 15 и 30 минут на гемодинамику в магистральных артериях экспериментальных животных способно оказывать антистрессорный профилактический эффект.
Таблица 1
Линейная скорость кровотока в брюшной аорте крыс-самцов при остройстресс-реакции и различных временных режимах предварительного облучения ЭМИ ТГЧ на частотах МСИП атмосферного кислорода
|
Показатели Группы животных |
Vam (средняя линейная скорость кровотока), см/с |
Vas (средняя линейная систолическая скорость кровотока), см/с |
Vad (средняя линейная диастолическая скорость), см/с |
PG (градиент давления) мм рт. ст |
|
|
Контроль |
15,2 (14,04;15,8) |
34,5 (32,93;37,64) |
3,13 (0,78;4,7) |
0,46 (0,4;0,54) |
|
|
Иммобилизационный стресс |
17,7 (17,17;20,6) Z1 = 4,33 p1 = 0,000015 |
40,56 (35,28;43,91) Z1 = 2,65 p1 = 0,007941 |
3,92 (3,13;6,27) Z1 = 2,07 p1 = 0,038089 |
0,64 (0,49;0,73) Z1 = 2,63 p1 = 0,008443 |
|
|
Предварительный режим терагерцевого облучения общей продолжительностью (мин) |
5 |
15,35 (14,35;16,61) Z1 = 0,53 p1 = 0,596702 Z2 = 3,44 p2 = 0,000583 |
34,5 (32,93;36,07) Z1 = 0 p1 = 1 Z2 = 2,57 p2 = 0,010166 |
0,78 (-2,36;4,7) Z1 = 1,17 p1 = 0,241322 Z2 = 2,38 p2 = 0,017258 |
0,46 (0,4;0,51) Z1 = 0,076 p1 = 0,939743 Z2 = 2,49 p2 = 0,012612 |
|
15 |
16,15 (14,35;16,87) Z1 = 0,53 p1 = 0,596702 Z2 = 3,36 p2 = 0,000769 Z3 = 0,19 P3 = 0,850107 |
36,78 (30,58;36,85) Z1 = 0,15 p1 = 0,879829 Z2 = 2,72 p2 = 0,006502 Z3 = 0,3 P3 = 0,762369 |
0,78 (0,1;2,35) Z1 = 1,55 p1 = 0,121225 Z2 = 2,99 p2 = 0,002827 Z3 = 0,11 P3 = 0,909722 |
0,5 (0,36;0,51) Z1 = 0,076 p1 = 0,939743 Z2 = 2,57 p2 = 0,010166 Z3 = 0,3 P3 = 0,762369 |
|
|
30 |
16,5 (15,74;16,61) Z1 = 0,907 p1 = 0,364347 Z2 = 3,33 p2 = 0,000881 Z3 = 1,09 P3 = 0,273037 Z4 = 0,76 P4 = 0,449692 |
37,27 (32,93;39,2) Z1 = 0,98 p1 = 0,325752 Z2 = 1,74 p2 = 0,0821 Z3 = 1,02 P3 = 0,30749 Z4 = 1,32 P4 = 0,185878 |
1,56 (0,78;3,13) Z1 = 1,13 p1 = 0,25684 Z2 = 2,83 p2 = 0,004587 Z3 = 0,6 P3 = 0,54535 Z4 = 0,98 P4 = 0,325752 |
0,525 (0,4;0,6) Z1 = 0,907 p1 = 0,364347 Z2 = 1,59 p2 = 0,112412 Z3 = 0,94 P3 = 0,344705 Z4 = 1,17 P4 = 0,241322 |
|
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; Z3, p3 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 5 мин перед стрессом; Z4, p4 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 15 мин перед стрессом.
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 и длительного поступления в кровь происходит сужение сосудов, увеличивается общее периферическое сопротивление, что, несомненно, приводит к нарушению гемодинамики и адекватного кровоснабжения органов и тканей.
Таблица 2
Линейная скорость кровотока в бедренной артерии крыс-самцов при остройстресс-реакции и различных временных режимах предварительного облучения ЭМИ ТГЧ на частотах МСИП атмосферного кислорода
|
Показатели Группы животных |
Vam (средняя линейная скорость кровотока), см/с |
Vas (средняя линейная систолическая скорость кровотока), см/с |
Vad (средняя линейная диастолическая скорость), см/с |
PG (градиент давления) мм рт. ст |
|
|
Контроль |
9,67 (8,48;10,39) |
21,17 (19,6;22,74) |
-1,57 (-2,36;0,78) |
0,17 (0,14;0,19) |
|
|
Иммобилизационный стресс |
13,13 (12,01;13,91) Z1 = 4,46 p1 = 0,000008 |
24,30 (23,52;28,23) Z1 = 3,86 p1 = 0,000115 |
1,56 (0,78;3,92) Z1 = 3,65 p1 = 0,000262 |
0,23 (0,21;0,33) Z1 = 3,795 p1 = 0,000148 |
|
|
Предварительный режим терагерцевого облучения общей продолжительностью (мин) |
5 |
9,8 (9,33;10,86) Z1 = 0,76 p1 = 0,449692 Z2 = 3,78 p2 = 0,00157 |
19,99 (19,6;21,17) Z1 = 0,91 p1 = 0,364347 Z2 = 3,48 p2 = 0,000507 |
-0,395 (-1,57;0,1) Z1 = 0,87 p1 = 0,384674 Z2 = 2,53 p2 = 0,01133 |
0,15 (0,14;0,17) Z1 = 0,91 p1 = 0,364347 Z2 = 3,48 p2 = 0,000507 |
|
15 |
9,79 (7,81;10,23) Z1 = 0,15 p1 = 0,879829 Z2 = 3,78 p2 = 0,000157 Z3 = 0,76 p3 = 0,449692 |
21,2 (20,38;23,52) Z1 = 0,83 p1 = 0,40568 Z2 = 2,49 p2 = 0,012612 Z3 = 1,55 p3 = 0,121225 |
–1,57 (–1,57;0,1) Z1 = 0,19 p1 = 0,850107 Z2 = 2,985 p2 = 0,002827 Z3 = 0,87 p3 = 0,384674 |
0,17 (0,16;0,21) Z1 = 0,91 p1 = 0,364347 Z2 = 2,49 p2 = 0,012612 Z3 = 1,66 p3 = 0,096305 |
|
|
30 |
9,3 (9,07;9,96) Z1 = 0,075 p1 = 0,939743 Z2 = 3,78 p2 = 0,000157 Z3 = 1,13 p3 = 0,25684 Z4 = 0,15 p4 = 0,879829 |
22,4 (21,17;22,74) Z1 = 1,44 p1 = 0,150928 Z2 = 2,27 p2 = 0,023343 Z3 = 2,15 p3 = 0,03121 Z4 = 0,42 p4 = 0,677585 |
-1,57 (–2,36; –1,57) Z1 = 0,87 p1 = 0,384674 Z2 = 3,44 p2 = 0,000583 Z3 = 2,23 p3 = 0,025749 Z4 = 1,36 p4 = 0,173618 |
0,19 (0,17;0,19) Z1 = 1,74 p1 = 0,0821 Z2 = 2,27 p2 = 0,023343 Z3 = 2,65 p3 = 0,008151 Z4 = 0,64 p4 = 0,520523 |
|
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; Z3, p3 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 5 мин перед стрессом; Z4, p4 – по сравнению с группой животных, подвергнутых предварительному облучению терагерцевыми волнами общей продолжительностью 15 мин перед стрессом.
Посредниками действия электромагнитного излучения терагерцевого диапазона на частотах атмосферного кислорода в клетках и биологических жидкостях являются активные формы кислорода (АФК) [12]. Они образуются ферментативно за счет изменения гидратации белковых молекул и повышения до определенного уровня активности НАДФ.Н оксидазы, циклооксигеназы, ксантиноксидазы, при этом их концентрация поддерживается на стационарном уровне. АФК, в свою очередь, с участием Са2 + стимулируют растворимую гуанилатциклазу, накопление цГМФ в клетках эндотелия сосудов и повышение активности NO-синтазы, что увеличивает продукцию NO. Это может быть одним из механизмов осуществления как антистрессорного, так и вазодилатирующего эффектов терагерцевых волн на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц, так как синтезированный оксид азота способен связываться в комплексы и образовывать своеобразное депо в эндотелии сосудов, из которого при необходимости возможно его освобождение [14].
Заключение
На экспериментальной модели нарушений линейной скорости кровотока в магистральных артериях при остром иммобилизационном стрессе доказано, что предварительный режим терагерцевого облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ± 0,75 ГГц в течение 5, 15 и 30 минут способен оказывать антистрессорный эффект. Это делает возможным использование данного вида излучения для профилактики гемодинамических нарушений, возникающих при ряде патологических состояний.
Рецензенты:
Андронов Е.В., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского, ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов;
Токаева Л.К., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского, ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России, г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 04.04.2013.