Введение к работе
з Актуальность проблемы. Магнитное поле (МП), взаимодействуя с биологическими объектами, приводит к изменению их функционального состояния, а иногда и морфологии, что обуславливает как лечебные эффекты, успешно используемые в медицине, так и патологические нарушения в различных органах и тканях [Bowman J.D., Methner М.М., 2000; Мичурина СВ. и др., 2005].
Наряду со значительным прогрессом в изучении влияния магнитного поля на живые организмы, остается нерешенным вопрос о механизме его действия: универсален ли он для всех видов МП и биологических объектов, или же реакция различных тканей на каждый вид МП характеризуется специфическим проявлением. Решение данного вопроса осложняется большим разнообразием МП и их характеристик (вид МП, интенсивность, частота, время экспозиции и др.). В связи с этим в последнее время во всем мире уделяется большое внимание изучению влияния МП на биологические объекты на всех уровнях: молекулярном, клеточном, тканевом, органном, организменном и популяционном. Однако в литературе имеются лишь отрывочные сведения о структурных изменениях в различных тканях при влиянии магнитного поля на биологические объекты. При этом литературные данные часто противоречивы и описывают взаимодействие лишь некоторых видов МП на органы и ткани.
Одним из новых методов, применяемых как для диагностических, так и терапевтических целей во многих областях медицины (неврологии, нейрохирургии, фундаментальных исследованиях головного мозга, восстановительной медицине, психиатрии и других) является магнитная стимуляция, действующим началом которой служит высокоинтенсивное импульсное магнитное поле (ВИМП) с величиной магнитной индукции до 1,5-3 и даже более Тл. Принципы магнитной стимуляции были подробно разработаны и исследованы группой ученых Шеффилдского университета в середине 1980х годов [Barker А., 1991; Evans В.А., 1991; Geddes L.A., 1991; Jalinous R., 1991; Maccabee P.J.et all., 1991; Murray N.M.F., 1991] и в настоящее
4 время находят новые способы применения для лечения различных заболеваний, в том числе и гастроэнтерологического профиля. Однако при применении данного метода для неинвазивной стимуляции центральной нервной системы, периферических нервов и нервных сплетений, под влиянием ВИМП неизбежно оказываются ткани органов, соседних с непосредственными объектами процедуры. На данный момент в литературе существуют противоречивые сведения о безопасном использовании магнитного поля как лечебного и диагностического фактора в целом, так и магнитной стимуляции в частности. Так некоторыми авторами МС считается уже доказанным безопасным методом [Sgro J.A. et al, 1991; Gates J.R. et al, 1992; George M.S. et al, 1999]. В то же время в других работах отмечаются четкие патоморфологические нарушения в виде микровакуолярных изменений 2-6 слоев (в особенности 3-4) коры головного мозга крыс при экспозиции ВИМП 2,8 Тл и с суммарным числом импульсов 100 и более [Matsumiya Y. et al., 1992]. В связи с этим представляет теоретический и практический интерес выявление изменений, в том числе и морфологических, не только в объектах магнитной стимуляции, но также и в окружающих тканях и органах с целью предотвращения побочных явлений, возникающих при воздействии ВИМП.
Органы желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) могут подвергаться воздействию ВИМП как при непосредственной магнитной стимуляции сплетений вегетативной нервной системы, расположенных в стенке кишечника или вне ее, так и при стимуляции сегментов поясничного и крестцового отделов спинного мозга и спинномозговых корешков. При этом возможно развитие структурных нарушений, способных вызывать патологические реакции со стороны органов ЖКТ, о чем свидетельствуют и литературные данные изучения воздействия разных видов МП как на ЖКТ, так и на другие органы [Загорская Е.А. и др., 1990; Laitl-Kobierska A. et al., 2002; Мичурина С.В. и др., 2005; Kaszuba-Zwoinska J. et al., 2005 и др.].
Таким образом, для предотвращения побочных эффектов магнитной стимуляции необходимо разрабатывать процедуры с учетом всестороннего
5 изучения ее воздействия на все ткани, подвергающиеся экспозиции высокоинтенсивному импульсному магнитному полю. Широкое применение в медицинской практике ВИМП, немногочисленность опубликованных в литературе работ, посвященных изучению его влияния лишь на некоторые органы и ткани и отсутствие данных о воздействии на строение тканей органов ЖКТ, требуют детального изучения этих вопросов и определяют актуальность данного исследования.
Цель исследования - выявление структурных изменений в эпителии слизистой оболочки кишечника крысы при воздействии высокоинтенсивного импульсного магнитного поля различных параметров (0,5 Тл 50 Гц и 1,5 Тл 2,5
Гц).
Исходя из цели, определены следующие задачи:
изучить морфологические изменения, возникающие в эпителии двенадцатиперстной, среднего отдела ободочной и прямой кишки крысы при воздействии высокоинтенсивного импульсного магнитного поля различных параметров (0,5 Тл 50 Гц и 1,5 Тл 2,5 Гц) на 1, 7 и 14 сутки после окончания воздействия;
изучить морфологию эпителия указанных отделов кишечника белых крыс при кратковременной ежедневной иммобилизации (контроль эксперимента);
провести дифференцировку структурных изменений эпителия слизистой оболочки перечисленных отделов кишечника, вызванных воздействием на животных высокоинтенсивного импульсного магнитного поля и ежедневной иммобилизацией;
изучить реакцию эндокринной гастроэнтеропанкреатической системы кишечника на воздействие данного физического фактора.
Научная новизна. В настоящей работе впервые обнаружены и изучены структурные изменения в кишечнике крысы, возникающие при воздействии высокоинтенсивного импульсного магнитного поля (0,5 50 Гц и 1,5 Тл 2,5 Гц). Предложен вероятный механизм данных изменений.
Изучены различия в реакции разных отделов кишечника крысы при действии на него ВИМП, предположены причины, более выраженной реакции со стороны двенадцатиперстной кишки по сравнению с таковой среднего отдела ободочной и прямой кишки.
Впервые исследована реакция эндокринных клеток кишечника крысы на воздействие данного физического фактора. Выявлена реакция гастроэнтеропанкреатической системы разных отделов кишечника крысы на воздействие ВИМП.
Также впервые изучена морфология эпителия слизистой оболочки двенадцатиперстной, среднего отдела ободочной и прямой кишки крысы при кратковременной ежедневной иммобилизации и выявлено, что значимых структурных изменений при данном виде воздействия, способных влиять на ход эксперимента, у крыс не возникает.
Теоретическая и практическая значимость работы. Представленная работа является комплексным исследованием влияния высокоинтенсивного импульсного магнитного поля, применяемого при магнитной стимуляции, на эпителий разных отделов кишечника крысы. В фундаментальном плане полученный фактический материал о воздействии ВИМП на эпителий желудочно-кишечного тракта дополняет уже имеющиеся данные о влиянии магнитного поля на биологические объекты. Полученные данные могут служить основой для прогнозирования неблагоприятных эффектов ВИМП на другие органы и ткани. В практическом аспекте исследование позволяет оценить влияние высокоинтенсивного импульсного магнитного поля на эпителий ЖКТ, и по результатам работы возможно проведение коррекции рекомендованной разработчиками процедуры для проведения магнитной стимуляции или разработка нового протокола, с учетом возможных побочных явлений при ее использовании.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Высокоинтенсивное импульсное магнитное поле 0,5 Тл 50 Гц и 1,5 Тл 2,5 Гц при ежедневной 10 минутной экспозиции в течение 10 дней оказывает
7 влияние на эпителий слизистой оболочки кишечника крысы, вызывая комплекс структурных изменений на микроскопическом и субмикроскопическом уровнях. Нарушения, выявляемые во всех изучаемых отделах, при действии ВИМП разных параметров сходны, но различаются временем возникновения и их выраженностью. Полное восстановление в эпителии и собственной пластинке слизистой оболочки исследованных отделов кишечника при воздействии ВИМП 1,5 Тл 2,5 Гц наблюдается на 14 сутки после окончания эксперимента.
Структурные изменения, наблюдающиеся в эпителии слизистой оболочки кишки, имеют зависимость как от параметров воздействия МП (чем больше величина магнитной индукции, тем более выраженные в тканях повреждения), так и от отдела кишечника, в котором они развиваются (наибольшие изменения наблюдаются в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки, по сравнению с таковой среднего отдела ободочной, минимальные - в прямой кишке).
Появление в эпителиоцитах (экзокринных и эндокринных) определенных структурных изменений (увеличение суммарной поверхности ядер вследствие многочисленных углублений и выпячиваний ядерной оболочки, расширение перинуклеарного пространства, увеличение полисом, гипертрофия комплекса Гольджи), свидетельствует о развитии внутриклеточной регенерации в эпителии в ответ на повреждение уже начиная с 1 суток после окончания эксперимента при воздействии ВИМП 1,5 Тл, 2,5 Гц.
При воздействии ВИМП во всех изученных отделах наблюдается перестройка эндокринного аппарата эпителия, выражающаяся в первоначальном увеличении общего числа эндокриноцитов, преимущественно за счет ЕС-клеток, с вовлечением в дальнейшем и других типов эндокринных элементов. При этом наибольшая реакция наблюдается в двенадцатиперстной кишке.
Апробация работы. Основные положения работы были представлены на: научно-практической конференции СПбГМА им. И.И. Мечникова «Состояние окружающей среды и здоровья населения Северо-Западного региона» (Санкт-
8
Петербург, 2006); научно-практической конференции СПбГМА им. И.И.
Мечникова «Состояние здоровья населения и факторы риска» (Санкт-
Петербург, 2007); симпозиуме «Магнитные поля и здоровье человека» (г.
Курск, 2007); научно-практической конференции СПбГМА им. И.И.
Мечникова «Исследования и разработки по приоритетным направлениями в
медицине» (Санкт-Петербург, 2008); 15-ой международной конференции
медицинских наук «Science up the world» (г. Гронинген, Нидерланды, 2008);
научно-практической конференции СПбГМА им. И.И. Мечникова
«Исследования по приоритетным направлениям в медицине и биологии» (Санкт-Петербург, 2009); 16-ой международной конференции медицинских наук «The Science Alliance» (г. Гронинген, Нидерланды, 2009); совместной конференции Общества биоэлектромагнетики (The Bioelectromagnetics Society - BEMS) и Европейской ассоциации биоэлектромагнетики (European BioElectromagnetics Association) - «BioEM2009» (г. Давос, Швейцария, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК, оформлено одно рационализаторское предложение.
Структура и объем диссертации. Материалы изложены на 204 страницах. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, собственных данных, главы обсуждения собственных данных, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 47 рисунками, содержащих 99 микрофотографий и 15 графиков. Список литературы включает 286 источников, из них 87 работ отечественных авторов, 199 иностранных.
