ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДБОР ЧАСТОТЫ КВЧ-ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ММВ-ТЕРАПИИ С ПОМОЩЬЮ РЕОЛОГИЧЕСКОГО ТЕСТА IN VITRO
В статье отражены результаты исследования положительного влияния ЭМИ с частотой 53,53 ГГц на реологические свойства крови человека с патологиями мозгового кровообращения.
Введение. В процессе старения эритроцитов происходит снижение функционального уровня их реологических свойств, что выражается в увеличении вязкости кровяных телец, снижении концентрации гемоглобина, ослаблении гемолитической резистентности и уменьшении продолжительности гемолиза. Аналогичная картина крови наблюдается при выполнении тяжелой физической нагрузки и при возникновении травм. Все эти изменения требуют быстрого восстановления функции крови и ухода организма от патологических последствий. Одним из методов, не нарушающих целостности организма и действующих на кровь извне, является КВЧ- терапия. Этот метод относится к неинвазийным, т.к. излучатель устанавливается на расстоянии до 10 мм от поверхности кожи. Выбранную зону возможно облучать через сухую марлевую или гипсовую повязку толщиной до 10 мм, а наличие металлических конструкций в зоне облучения не является противопоказанием для проведения процедуры. Используя различные комбинации частотных спектров КВЧ-излучения можно получить разные биологические эффекты, которые сегодня представлены в клинической практике 3 направлениями:
- классическая КВЧ-терапия применяет устройства с фиксированной частотой излучения 42,2; 53,5; 60,1 ГГц, длина волны 7,1; 5,6; 4,9 мм, одинаковой для всех пациентов;
- микроволновая резонансная терапия (МРТ), в последнее время – микроволновая пунктура, применяет устройства, обладающие плавной перестройкой частоты излучения в диапазоне 52-78 ГГц, которая для пациента подбирается индивидуально;
- информационно-волновая терапия (ИВТ) связана с применением шумового источника излучения КВЧ-диапазона с позиций иглорефлексотерапии.
Исследования на изолированных клетках являются одним из главных направлений изучения первичных звеньев реакции организма на действие многих физических факторов, в том числе и ЭМИ миллиметрового диапазона. Клетки крови удобны для тестирования различных физических воздействий. Они служат удобными модельными системами для изучения биологических эффектов ЭМИ, т. к. в большой степени сохраняют физиологические функции, легкодоступны для различных биохимических манипуляций, упрощают анализ результатов и допускают возможность точной дозиметрии излучения. Для доказательной физиологии целесообразно проведение эксперимента на модельных экземплярах крови, прежде чем будет проведено воздействие КВЧ-терапии на спортсмена, получившего травму.
Цель работы: изучение воздействия ЭМИ миллиметрового диапазона с разной частотой на реологические показатели крови модели in vitro для последующего выбора эффективной частоты для ММВ-терапии спортсменов, получивших травмы во время выполнения физических упражнений.
Материалы и методы. В качестве моделей была использована кровь людей с патологией ишемического инсульта (ИИ) и дисциркуляторной энцефалопатией (ДЭ), у которых отмечен диапазон изменений крови как при спинальной травме.
У каждого донора из локтевой вены утром натощак производился забор крови в количестве 10 мл. Кровь стабилизировалась 3,8%-ным раствором цитрата натрия в соотношении 9:1. При центрифугировании в течение 5 мин при 1500 об/мин кровь разделяли на плазму, богатую тромбоцитами и эритроцитарную массу .
Агрегацию тромбоцитов (АТ) изучали методом светорассеяния по Born в модификации O’Brien с регистрацией на агрегометре «SOLAR АР-2110». В качестве агрегирующего агента использовали 5,0·10‾6 М раствор адреналина (в соотношении к плазме 1:9). Вычисляли коэффициент спонтанной агрегации тромбоцитов (АТсп., %) и коэффициент индуцированной агрегации на 2 (АТ2, %) и 8-ой минуте (АТ8, %).
Агрегация эритроцитов (АЭр.,%) изучалась по методике И. Я. Ашкинази [4], деформируемость эритроцитов (ДЭр,у.е.) – по модифицированному методу C. Tannert и W. Lux [5]. по определению фильтруемости эритроцитарной суспензии. Данный метод оценки деформируемости эритроцитов позволяет наиболее точно воспроизвести в пробирке существующие в сосудистом русле условия микроциркуляции эритроцитов .
Плазму и эритроцитарную массу объемом 1 мл и толщиной слоя »1 мм раздельно облучали во фторопластовых кюветах при помощи аппарата «Прамень П14ТВ» в течение 30 мин. При облучении использовались две рабочие частоты аппарата: 53,53 ГГц (l = 5,6 мм) и 42,19 ГГц (l = 7,1 мм) в режиме непрерывного излучения с интенсивностью 30мВт с качанием частоты в пределах ± 0,025 ГГц. При выполнении процедур ММВ-облучения рупорный излучатель диаметром 10 мм устанавливали над фторопластовой кюветой с пробой. Контроль составили образцы крови тех же доноров, но без облучения. Анализ результатов производили отдельно для крови, каждой группы доноров и для каждой частоты ЭМИ.
Результаты и их обсуждение. В результате проведенных исследований установлено, что в крови людей с патологией – ИИ (табл. 1) облучение компонентов крови in vitro ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=53,53 ГГц привело к достоверному снижению спонтанной и индуцированной агрегации тромбоцитов (р<0,05), агрегации эритроцитов (р<0,05) и увеличению деформируемости эритроцитов (р<0,01).
Таблица 1
Реологические показатели крови человека при облучении ее in vitro ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=53,53 ГГц
| Показатели | ИИ (n = 22) | ДЭ (n = 16) | ||
| Опыт | Контроль | Опыт | Контроль | |
| АТсп,% | 48,72±1,65* | 51,67±1,55 | 45,73±2,35 | 46,57±1,42 |
| АТ2,% | 52,75±1,55* | 58,40±1,47 | 53,55±2,32 | 57,05±2,07 |
| АТ8,% | 62,84±1,95** | 72,37±2,50 | 62,57±2,31* | 71,43±3,17 |
| АЭр,% | 74,50±1,63* | 79,51±1,13 | 76,59±1,47* | 81,21±1,20 |
| ДЭр,у.е | 1,86±0,07** | 1,58±0,05 | 1,84±0,11** | 1,45±0,07 |
Облучение крови людей с патологией – дисциркуляторная энцефалопатия (ДЭ) ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=53,53 ГГц in vitro также привело к достоверному снижению индуцированной на 8-й минуте агрегации тромбоцитов (р<0,05) и эритроцитов (р<0,05), увеличению деформируемости эритроцитов (р<0,01). Небезынтересно отметить, что в крови больных ИИ при облучении ее in vitro наблюдаются более выраженные сдвиги реологических параметров, чем в крови больных ДЭ.
При облучении in vitro компонентов крови людей, с патологией ИИ ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=42,19 ГГц (таблица 2), не обнаружено достоверных различий в опытной и контрольной группах для всех изучаемых реологических показателей.
Не выявлено существенных различий для этих показателей в опытной и контрольной группах и у людей с патологией ДЭ.
Таблица 2
Реологические показатели крови человека при облучении ее in vitro ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=42,19 ГГц
| Показатели | ИИ (n = 20) | ДЭ (n = 13) | ||
| Опыт | Контроль | Опыт | Контроль | |
| АТсп, % | 45,74±1,55 | 44,82±1,44 | 46,57±1,20 | 46,87±1,39 |
| АТ2, % | 56,65±1,71 | 56,31±1,67 | 56,77±0,62 | 57,65±0,38 |
| АТ8, % | 69,76±2,84 | 70,38±2,51 | 73,34±2,77 | 74,30±2,74 |
| АЭр, % | 77,58±1,50 | 77,26±1,52 | 74,07±1,77 | 76,11±1,66 |
| ДЭр, у.е. | 1,43±0,08 | 1,54±0,08 | 1,47±0,09 | 1,53±0,06 |
На рисунке 1 и 2 представлены тромбоцитарные агрегатограммы опытных образцов плазмы крови людей с патологией ишемического инсульта (ИИ) и дисциркуляторной энцефалопатией (ДЭ).
В результате проведенных исследований было выявлено, что из двух частот (ν=53,53 ГГц и ν=42,19 ГГц) аппарата «Прамень П14ТВ» достоверное положительное влияние на реологические свойства крови больных с ИНМК оказывает излучение с частотой 53,53 ГГц.
ЭМИ миллиметрового диапазона не разрушает меж- и внутримолекулярные ковалентные связи, однако молекулы поглощают энергию этого излучения. Вполне вероятно, что миллиметровые волны могут влиять на слабые электростатические связи (водородные, полярные, гидрофобные), которым принадлежит ведущая роль в поддержании пространственной структуры (конформации) биологических молекул и надмолекулярных структур. Через модификацию слабых взаимодействий они могут изменять физико-химические свойства белков, липидов, каталитические свойства ферментов, прочность (стабильность) липопротеиновых и других комплексов. Предполагается, что миллиметровое излучение нетепловых интенсивностей способно индуцировать структурные перестройки в мембранах, что сопровождается изменением функционирования ионных каналов .
Процесс агрегации тромбоцитов является результатом сложной серии реакций, в котором различают три фазы: адгезию, первичную агрегацию и реакцию освобождения, вызывающую вторичную агрегацию. Рассматривая гипоагрегационный эффект миллиметрового излучения, при воздействии его на тромбоцитарную плазму in vitro, можно предположить, что ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=53,53 ГГц изменяет конформацию активных центров в рецепторах к агрегантам, и, стабилизируя мембраны тромбоцитов, препятствует реакции освобождения биологически активных соединений (АДФ, серотонина, тромбоксана).
Рис. 1. – Агрегатограммы тромбоцитов человека с патологией ИИ при облучении тромбоцитарной плазмы ЭМИ с частотой 53,53 ГГц in vitro.
Рис. 2. – Агрегатограммы тромбоцитов человека с патологией ДЭ при облучении тромбоцитарной плазмы ЭМИ с частотой 53,53 ГГц in vitro
Агрегация эритроцитов является обратимым процессом и происходит в результате взаимодействия сил межмолекулярных связей, возникающих между отдельными эритроцитами, и сил электростатического отталкивания. Равенство зазора между эритроцитами длине молекулы фибриногена также оказывает значительное влияние на агрегационную способность эритроцитов . Агрегация эритроцитов, сблизившихся на расстояние, не превышающее 25 нм, обусловлена мостиковым механизмом, а предшествующее сближение эритроцитов имеет гидродинамическую природу. Уменьшение способности эритроцитов к агрегации при воздействии ЭМИ с рабочей частотой аппарата: ν=53,53 ГГц может быть обусловлено, как изменением конформации молекул фибриногена, так и изменением мембранного потенциала с усилением электростатического отталкивания.
Способность к деформации у эритроцитов обеспечивается несжимаемым липидным бислоем и постоянством его взаимосвязи с белковыми структурами клеточной мембраны. Ведущую роль в этом взаимодействии играет спектрин-актиновая сеть эритроцитарной мембраны. С участием протеинкиназ мембраны и АТФ происходит форфорилирование спектрина. Фосфорилированный спектрин в свою очередь активирует процессы взаимодействия в спектрин-актиновом комплексе, приводя к сокращению или сгибанию эритроцитарной мембраны . Описанные процессы позволяют эритроцитам приспосабливаться к силам потока в кровяном русле как капле жидкости и в зависимости от его характера изменять свою форму, а эритроцитная мембрана при этом может вращаться вокруг содержимого клетки как «гусеница танка». Возможно, при облучении эритроцитов ЭМИ модулирует активность мембранных протеинкиназ, что в свою очередь влияет на процессы фосфорилирования спектрина, и тем самым уменьшает жесткость эритроцитов.
Заключение. Результаты исследований согласуются с работами по изучению действия миллиметрового ЭМИ на мембранные системы невозбудимых клеток (эритроцитов, тромбоцитов, лимфоцитов). Такие исследования основаны на том, что при облучении организма, его реакция связана с действием ЭМИ на клетки крови в кожной капиллярной сети, поскольку излучение проникает лишь в самые поверхностные слои кожи. Эритроциты, циркулирующие в капиллярном русле, меняя свои барьерные свойства при действии излучения, могут оказывать регуляторное действие на весь организм в целом. .