Развитие и тяжесть течения заболеваний сердечно-сосудистой системы в значительной степени определяют нарушения микрогемодинамики, в том числе периферической перфузии тканей кровью [5]. Изменения регионарного, в частности, коронарного, мозгового, почечного кровотоков и системной гемодинамики, в том числе недостаточность кровообращения, связаны, прежде всего, с нарушениями микроциркуляции [9]. Экспериментальные исследования показали существенную взаимосвязь изменений механизмов регуляции в периферических сосудах (сосудах кожи) с течением инфаркта миокарда. При этом в большей степени изменяются активные механизмы регуляции кровотока в микроциркуляторном русле [6].
Электромагнитные волны крайне высокочастотного и терагерцового диапазонов являются одним из методов немедикаментозной физиологической регуляции [2]. Изучение биологических эффектов ТГЧ-излучения представляет значительный интерес как для теоретической, так и для практической медицины. Учитывая, что клетки живого организма излучают широкий спектр ТГЧ-колебаний [1], исследование воздействия на живые объекты ТГЧ-волн, имитирующих молекулярные спектры излучения и поглощения биологически активных веществ, также могло бы расширить современные представления о механизмах клеточной и межклеточной регуляции функций организма. Совершенно закономерно, что наибольший интерес вызывает электромагнитное излучение на частотах молекулярного спектра оксида азота, который является не только универсальным регулятором физиологических и метаболических процессов в отдельной клетке и в организме в целом, но и осуществляет межклеточные взаимодействия, функционируя как сигнальная молекула практически во всех органах и тканях человека и животных [4, 8].
В связи с этим целью настоящего исследования являлось изучение влияния облучения электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на периферическую перфузию 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) [22]. 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. Длительность стандартной записи составляла 7 минут.
На первом этапе анализа ЛДФ-грамм проводили оценку показателя постоянной составляющей средней перфузии микроциркуляторного русла кожи М (перф.ед) за указанный промежуток времени - 7 минут, определялись среднее квадратичное отклонение (флакс, σ, перф. ед ) перфузии относительно среднего значения М и коэффициент вариации (Кв) - процентное соотношение флакса и средней перфузии (М).
На втором этапе проводился амплитудно-частотный анализ ЛДФ-граммы на основе использования математического аппарата Фурье-преобразования, реализованного в программном обеспечении LDF 2.20.0.507WL. Анализировались следующие характеристики амплитудно-частотного спектра: максимальная амплитуда волн очень низкой частоты (эндотелиальные колебания, перф. ед.), максимальная амплитуда волн низкой частоты (вазомоторные колебания перф. ед.), максимальная амплитуда дыхательных волн (дыхательные колебания, перф. ед.) и максимальная амплитуда пульсовых или кардиальных колебаний (перф. ед.).
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
В результате проведенных исследований обнаружено, что у крыс-самцов, подвергнутых 3-часовой иммобилизации, происходит статистически достоверное по сравнению с группой контроля снижение показателя перфузии (М), что свидетельствует об уменьшении кровотока в микроциркуляторном русле (табл. 1).
При этом происходило также статистически достоверное снижение флакса и коэффициента вариации (табл. 1), что отражает уменьшение модуляции микроциркуляторного кровотока и угнетение активных механизмов регуляции микрокровотока (эндотелиальной секреции и вазомоторного механизма регуляции микроциркуляции).
Таблица 1
Изменение показателей базального кровотока у животных при остром
иммобилизационном стрессе и под влиянием ТГЧ-облучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 Ггц
|
Группа Показатели |
Контроль (n = 15) |
Иммобилизация в течение 3-х часов (n = 15) |
Иммобилизация в течение 3-х часов + 30 минут (n = 15) |
|
Показатель перфузии, перф. ед. |
11,28 (9,91;13,34) |
8,22 (7,20; 8,44) Z1 = 2,76; p1 = 0,005811. |
11,02 (9,65;11,84) Z1 = 1,18; p1 = 0,238647; Z2 = 2,18; p2 = 0,029097 |
|
Флакс, перф. ед. |
1,02 (0,75;1,26) |
0,56 (0,41;0,72) Z1 = 3,24; p1 = 0,001215 |
1,23(0,96;1,73) Z1 = 1,33 p1 = 0,183147; Z2 = 3,73; p2 = 0,000190. |
|
Коэффициент вариации, % |
8,6 (7,17;10,87) |
6,69 (5,28;9,78) Z1 = 2,05; p1 = 0,040057 |
12,85 (8,43;16,31) Z1 = 1,79; p1 = 0,073553; Z2 = 3,01; p2 = 0,002601 |
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.
Результаты амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм свидетельствуют, что у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит статистически достоверное уменьшение амплитуды эндотелиальных колебаний (табл. 2), что характеризует прежде всего снижение базальной продукции оксида азота эндотелием.
Таблица 2
Амплитудно-частотные характеристики осцилляций кровотока в микроциркуляторном русле кожи крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса и подвергнутых ТГЧ-облучению на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 Ггц
|
Группа животных Показатели |
Контроль (n = 15) |
Острый иммобилизационный стресс (n = 15) |
ТГЧ-облучение |
|
Максимальная амплитуда эндотелиальных колебаний, перф. ед. |
2,08 (1,65; 2,81) |
1,14 (0,72;1,68) Z1 = 3,38; p1 = 0,000724 |
2,35 (1,95;3,39) Z1 = 1,11; p1 = 0,265747; Z2 = 3,84; p2 = 0,000123. |
|
Максимальная амплитуда вазомоторных колебаний, перф. ед. |
1,33 (1,16; 1,87) |
1,01 (0,57;1,33) Z1 = 2,74; p1 = 0,006190 |
1,54 (1,24; 2,31) Z1 = 0,96; p1 = 0,336976; Z2 = 2,88; p2 = 0,003971 |
|
Максимальная амплитуда дыхательных колебаний, перф. ед. |
0,34 (0,25; 0,46) |
0,21 (0,17; 0,35) Z1 = 1,68; p1 = 0,092985 |
0,38 (0,30;0,64) Z1 = 1,16; p1 = 0,247455; Z2 = 2,51; p2 = 0,012091 |
|
Максимальная амплитуда пульсовых колебаний, перф. ед. |
0,14 (0,11; 0,29) |
0,10 (0,06; 0,17) Z1 = 2,14; p1 = 0,032670 |
0,20 (0,12;0,25) Z1 = 0,41; p1 = 0,678425; Z2 = 2,33; p2 = 0,019548 |
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.
Также у этих животных отмечается статистически достоверное уменьшение вазомоторных колебаний (см. табл. 2), что указывает на рост периферического сопротивления. При этом не обнаружено статистически достоверного изменения амплитуды дыхательных колебаний у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса, однако, отмечено статистически достоверное снижение амплитуды пульсовых (сердечных, кардиальных) колебаний (см. табл. 2). Это свидетельствует об уменьшении притока артериальной крови в сосуды микроциркуляции.
Результаты исследований показывают, что у крыс-самцов, находящихся в состоянии острого стресса и подвергнутых облучению терагерцовыми волнами (ТГЧ-облучение) на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 Ггц, происходит восстановление перфузионного показателя (М), при этом он статистически достоверно не отличается от уровня группы контроля (см. табл. 1). У животных данной группы отмечается статистически достоверное по сравнению с группой животных, находящихся в состоянии острого стресса и не подвергнутых ТГЧ-облучению, увеличение флакса и коэффициента вариации (см. табл. 1). При этом следует отметить, что имеется тенденция к увеличению значений флакса и особенно коэффициента вариации у животных данной группы по сравнению с группой контроля, что свидетельствует о более интенсивной модуляции микрокровотока и механизмов его регуляции.
Данные амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм показывают, что после ТГЧ-облучения крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит статистически достоверное увеличение амплитуд эндотелиальных и вазомоторных колебаний по сравнению с группой животных в состоянии острого иммобилизационного стресса, не подвергавшихся ТГЧ-воздействию (см. табл. 2). Это отражает увеличение вазодилатирующей активности эндотелия (активацию базальной продукции оксида азота) и снижение периферического сопротивления. Также происходит увеличение амплитуды пульсовых (кардиальных) колебаний (см. табл. 2), что свидетельствует об увеличении притока артериальной крови в микроциркуляторное русло. Все показатели амплитудно-частотного анализа ЛДФ-грамм животных данной группы статистически достоверно не отличаются от данных группы контроля (см. табл. 2).
Обсуждение результатов
Вследствие избыточного поступления катехоламинов и глюкокортикостероидов в кровь у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит нарушение периферической перфузии, что проявляется в снижении среднего показателя перфузии, угнетении активных механизмов регуляции микрокровотока, уменьшением базальной и индуцированной вазодилатирующей активности эндотелия микрососудов (снижение базального и индуцированного выделения оксида азота), в росте периферического сопротивления, в появлении спазма приносящих сосудов, уменьшении числа функционирующих капилляров и обеднении микроциркуляторного русла, то есть имеются явления ишемии периферических тканей [3, 6, 7].
Заключение
Таким образом, установлено, что под влиянием облучения электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176 - 150,664 ГГц
у крыс-самцов в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит восстановление нарушеной периферической перфузии, что проявляется в повышении среднего показателя перфузии, активации механизмов регуляции микрокровотока, нормализации сниженной базальной вазодилатирующей активности эндотелия микрососудов (базального выделения оксида азота), уменьшении периферического сопротивления и повышении притока артериальной крови в микроциркуляторное русло.
Список литературы
- Молекулярные HITRAN-спектры газов метаболитов в терагерцовом и ИК диапазонах частот и их применение в биомедицинских технологиях / О.В. Бецкий, А.П. Креницкий, А.В. Майбородин и др. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2007. - №7. - С. 5-9.
- 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.
- Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови. - М.: Медицина, 2005. - 254 с.
- Марков Х.М. Оксид азота и сердечно-сосудистая система // Успехи физиологических наук. - 2001. - Т. 32, № 3. - С. 49-65.
- Оганов Р.Г. Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний: Возможности практического здравоохранения // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. - 2002. - №1. - С. 5-9.
- Халепо О.В., Молотков О.В., Ешкина С.Л. Особенности периферического кровообращения в кожных покровах и состояние механизмов регуляции в динамике развития первичного трансмурального инфаркта миокарда // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2009. - №4. - С. 11-15.
- 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.
- Bian K., Murad F. Nitric oxide -biogeneration, regulation, and relevance to human diseases // Frontiers in Bioscience. - 2003. - № 8. - Р. 264-278.
- Stokes K.Y., D.N. Granger The microcirculation: a motor for the systemic inflammatory response and large vessel disease induced by hypercholesterolaemia? // J. Physiol. - 2004. - Vol. 562, № 3. - Р. 647-653.
Рецензенты:
Пучиньян Д.М., д.м.н., профессор, Заместитель директора по науке ФГУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Минздравсоцразвития РФ, и.о. главного научного сотрудника отдела лабораторной и функциональной диагностики, Саратов;
Анищенко Т.Г., д.б.н., профессор, зав. кафедрой физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» Минобрнауки РФ, Саратов.
Библиографическая ссылка
Киричук В.Ф, Иванов А.Н., Кириязи Т.С. ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ ПЕРФУЗИИ У БЕЛЫХ КРЫС В СОСТОЯНИИ ОСТРОГО ИММОБИЛИЗАЦИОННОГО СТРЕССА ПОД ВЛИЯНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ТЕРАГЕРЦОВОГО ДИАПАЗОНА НА ЧАСТОТАХ ОКСИДА АЗОТА // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 5. – С. 78-83;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=21263 (дата обращения: 23.11.2024).