Введение к работе
Актуальность работы
Неуклонный рост заболеваний, вызванных стрессорными повреждениями организма, диктует необходимость поиска новых методов и средств профилактики, коррекции и системного подхода к терапии «болезней адаптации», в том числе заболеваний сердечно-сосудистой системы, которые занимают первое место среди причин смертности населения [Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я., 2000; Берсудский С.О., 2002; Гафаров В.В., Благинина М.Ю., 2005; Киричук В.Ф., 2007].
В настоящее время доказана роль стресса как главного этиологического фактора ишемической болезни сердца, атеросклероза, гипертонической болезни и многих других заболеваний сердечно-сосудистой системы [Меерсон Ф.З.,1981; Берсудский С.О., 2002]. Устранение его практически невозможно из-за интенсификации производственных процессов, урбанизации, радикально меняющих уровень воздействия физических и психических перегрузок на организм человека и закономерно влекущих за собой развитие «болезней адаптации» [Меерсон Ф.З., 1993; Тожиев М.С., Шестов Д.Б., Воробьёв В.И. и соавт., 2000; Берсудский С.О., 2002]. Существующие в настоящее время медикаментозные методы коррекции микроциркуляции, в том числе её внутрисосудистого компонента, нередко оказываются недостаточно эффективными, требуют тщательного лабораторного и клинического контроля во время применения, имеют широкий спектр противопоказаний и побочных эффектов [Баркаган З.С., Момот А.П., 2001; Leopold J.A., 1997]. В этой связи возникает необходимость поиска новых перспективных неинвазивных методов лечения и профилактики широкого спектра заболеваний. В настоящее время к таковым можно отнести электромагнитное излучение крайне высокочастотного и терагерцового диапазонов частот [Киричук В.Ф., Головачева Т.В., Чиж А.Г., 1999; Бецкий О.В., Лебедева Н.Н., 2002; Киричук В.Ф., Креницкий А.П., Майбородин А.В. и соавт., 2006; Родштат И.В., 2007].
В терагерцовом диапазоне частот в основном сосредоточены частотные спектры излучения и поглощения важнейших активных клеточных метаболитов (NO, O2, СО2, СО, ОН- и др.) [Башаринов А.Е. и соавт., 1968; Креницкий А.П., Майбородин А.В., Бецкий О.В. и соавт., 2003; Киричук В.Ф., Креницкий А.П., Майбородин А.В. и соавт., 2006; Rothman L.S., Barbe A., Chris Benner D. et al., 2003]. Биофизические и физиологические эффекты волн терагерцового диапазона частот дают основания и открывают перспективы развития новых направлений в биомедицинской технологии: «терагерцовая терапия», «терагерцовая диагностика» и «терагерцовая профилактика» [ Бецкий О.В., Креницкий А.П., Майбородин А.В. и соавт.., 2003; Киричук В.Ф., Майбородин А.В., Креницкий А.П. и соавт., 2006].
В доступной литературе не обнаружено сведений, характеризующих влияние терагерцового излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота 150,176-150,664 ГГц и частоте атмосферного кислорода 129,0 ГГц на нарушенные процессы в реологических свойствах крови и функциональной активности тромбоцитов в условиях целостного организма. Это и послужило основанием для проведения данной работы.
Цель исследования
Изучение закономерностей и механизмов воздействия волн терагерцового диапазона на частотах молекулярных спектров излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц и атмосферного кислорода 129,0 ГГц на нарушенные реологические свойства крови, функциональную активность тромбоцитов и разработка наиболее эффективных режимов воздействия на указанных частотах, обеспечивающих нормализацию реологии крови, агрегационной функции тромбоцитов у экспериментальных животных в условиях иммобилизационного стресса.
Задачи исследования
-
Изучить особенности влияния различных режимов электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на измененные показатели вязкостных свойств крови, функциональной активности эритроцитов и установить их корригирующий эффект в зависимости от продолжительности ТГЧ воздействия на белых крыс-самцов в условиях острого иммобилизационного стресса.
-
Исследовать характер нормализующей способности различных режимов электромагнитного излучения указанного диапазона частот на изменённые показатели реологии крови, функциональной активности эритроцитов и выявить эффективность их влияния в зависимости от продолжительности экспозиции терагерцового излучения у крыс-самцов в условиях хронического иммобилизационного стресса.
-
Установить эффективность воздействия электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц в условиях острого иммобилизационного стресса у белых крыс-самок на измененные показатели вязкостных свойств крови, функциональной активности эритроцитов с учётом фаз эстрального цикла и длительности экспозиции терагерцовых волн.
-
Изучить роль и значение эндогенного оксида азота в механизмах корригирующего влияния электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на измененные показатели вязкостных свойств крови и функциональной активности эритроцитов белых крыс в состоянии иммобилизационного стресса на фоне введения блокатора эндотелиальной NO-синтазы L-Name.
-
Изучить особенности влияния различных режимов электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на измененные показатели функциональной активности тромбоцитов и установить эффективность его влияния в зависимости от времени воздействия на белых крыс-самцов.
-
Установить характер воздействия различных режимов электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ГГц у белых крыс-самцов на измененные при остром иммобилизационном стрессе вязкостные свойства крови, функциональную активность эритроцитов и выявить его нормализующий эффект в зависимости от продолжительности экспозиции ТГЧ-волн.
-
Изучить особенности влияния различных режимов электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ГГц на измененные при остром иммобилизационном стрессе показатели вязкостных свойств крови, функциональной активности эритроцитов у белых крыс-самок и установить его корригирующий эффект в зависимости от фаз эстрального цикла.
-
Исследовать эффективность различных режимов воздействия электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ГГц на измененные при остром иммобилизационном стрессе показатели функциональной активности тромбоцитов и выявить его нормализующее влияние в зависимости от времени облучения белых крыс-самцов.
Положения, выносимые на защиту
-
-
При непрерывном и дробном режимах излучения терагерцовых волн на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц, воздействующих на крыс-самцов в состоянии острого стресса в течение 15 и 30 минут, происходит нормализация нарушенной вязкости крови и функциональной активности эритроцитов. 5-минутный непрерывный режим является неэффективным в восстановлении нарушенных реологических свойств крови. Превентивные непрерывные и дробные 15- и 30-минутные воздействия предохраняют реологические свойства крови от острых стресс-опосредованных изменений. Превентивное дробное излучение общей продолжительностью 5 минут предотвращает развитие стрессорных нарушений вязкости крови в сосудах микроциркуляции и функциональной активности эритроцитов.
-
На фоне хронического (длительного) стресса непрерывное ТГЧ- воздействие волнами указанного диапазона частот на животных в течение 15 и 30 минут нормализует только деформируемость эритроцитов. Превентивное терагерцовое излучение в течение 15 минут предотвращает стресс-зависимые нарушения вязкости крови в сосудах крупного и среднего калибра, сохраняет нормальную агрегацию и деформируемость эритроцитов, а 30-минутное - полностью предупреждает развитие стрессорных нарушений в реологических свойствах крови.
-
При непрерывном режиме воздействия ТГЧ излучения электромагнитных волн на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц на крыс-самок в обеих стадиях эстрального цикла 15- и 30-минутные режимы полностью нормализуют нарушенную острым стрессом вязкость крови, агрегацию и деформируемость эритроцитов, а превентивные – препятствуют развитию постстрессорных нарушений в реологических свойствах крови. 5-минутные режимы воздействия – непрерывный на фоне стресса и превентивный полностью не эффективны в нормализации реологических свойств крови и предотвращении стрессорных нарушений.
-
Эндогенный оксид азота и эндотелиальная NO-синтаза участвуют в механизмах положительного корригирующего влияния терагерцового излучения на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц на показатели реологии крови у белых крыс в состоянии острого иммобилизационного стресса, о чём свидетельствует отсутствие нормализующего эффекта терагерцового излучения на нарушенные реологические свойства крови при введении блокатора эндотелиальной NO-синтазы – L-Name белым крысам-самцам, находящимся в состоянии острого стресса.
-
При непрерывном ТГЧ-излучении на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц, воздействующим на крыс-самцов, находящихся в состоянии острого стресса, нормализующим эффектом на нарушенную функциональную активность тромбоцитов обладает 30- минутное излучение. Дробное терагерцовое излучение общей продолжительностью 5 и 15 минут восстанавливает нарушенные функции тромбоцитов. Превентивное излучение продолжительностью 15 и 30 минут предотвращает развитие стрессорных нарушений в агрегационной способности тромбоцитов.
-
Непрерывное ТГЧ-излучение электромагнитных волн терагерцового диапазона на частоте МСИП атмосферного кислорода 129,0 ГГц, воздействуя на крыс-самцов, находящихся в состоянии острого стресса в течение 15 и 30 минут, полностью восстанавливает нарушенные вязкостные свойства крови, функциональную активность эритроцитов - их агрегацию и деформируемость. Превентивные 15- и 30-минутные излучения предотвращают развитие постстрессорных нарушений в реологических свойствах крови. 5- минутный режим не эффективен как в предотвращении стрессорных нарушений реологии крови, так и в их нормализации.
-
Непрерывное в течение 5 минут ТГЧ-излучение, воздействуя на белых крыс-самок в фазах Dioestrus и Oestrus эстрального цикла, находящихся в состоянии острого стресса, электромагнитными волнами на частоте МСИП атмосферного кислорода 129,0 ГГц нормализует лишь нарушенную способность эритроцитов к деформации у самок в фазе Dioestrus. 15- и 30- минутные воздействия полностью восстанавливают нарушенную вязкость крови и функциональную активность эритроцитов независимо от фазы эстрального цикла. Превентивное 5- минутное ТГЧ-излучение, воздействуя на самок в стадии Dioestrus, препятствует развитию стрессорных изменений – способности эритроцитов к деформации, а 15- и 30-минутные воздействия полностью блокируют постстрессорные нарушения реологических свойств крови независимо от фазы эстрального цикла.
-
Непрерывное терагерцовое излучение на частоте МСИП атмосферного кислорода 129,0 ГГц, воздействуя на крыс-самцов в состоянии острого стресса в течение 5-минут, полностью восстанавливает повышенную агрегационную способность тромбоцитов, а 15- и 30-минутные режимы не только восстанавливают нарушения в функциональной активности тромбоцитов, но и способствуют её дальнейшему снижению. Дробный режим излучения на фоне острого стресса общей продолжительностью 15 и 30 минут вызывает полное восстановление нарушенной функциональной активности тромбоцитов. Превентивный режим излучения в течение 15 и 30 минут препятствует постстрессорным нарушениям функции тромбоцитов.
Научная новизна
Впервые экспериментально обосновано использование электромагнитных волн терагерцового диапазона на частотах молекулярных спектров излучения и поглощения оксида азота и атмосферного кислорода для восстановления нарушенных реологических свойств крови и функциональной активности тромбоцитов. Изучено влияние различных режимов электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц и атмосферного кислорода 129,0 ГГц на агрегационную активность тромбоцитов, реологические свойства крови у животных, находящихся в состоянии иммобилизационного стресса.
Показано, что воздействие терагерцовыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц приводит к нормализации нарушенных показателей, характеризующих агрегационную активность тромбоцитов, реологические свойства крови у белых крыс. Выявлена зависимость эффективности влияния электромагнитного излучения указанного диапазона на частотах 150,176-150,664 ГГц у белых крыс от времени воздействия на нарушенные показатели функциональной активности тромбоцитов, реологических свойств крови как самцов, так и самок, с учётом их эстрального цикла. Наиболее эффективными в восстановлении и предотвращении измененных показателей реологии крови при остром стрессе являются непрерывный и превентивный режимы с 15- и 30- минутным, а при длительном (хроническом) стрессе – 30-минутным воздействием. Превентивное дробное излучение в условиях острого стресса уже в течение 5 минут лимитирует развитие стрессорных нарушений вязкости в сосудах микроциркуляции.
Нормализующий эффект терагерцового излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц на нарушенные показатели реологических свойств крови связан с активацией эндотелиальной NO-синтазы и последующим изменением синтеза оксида азота.
Установлено, что непрерывное ТГЧ-излучение на нарушенную при остром стрессе функциональную активность тромбоцитов крыс-самцов в течение 30 минут обладает нормализующим эффектом, в то время как 5- и 15- минутные воздействия приводят лишь к частичному восстановлению нарушенной агрегации тромбоцитов. Дробный режим ТГЧ излучения в течение 5 и 15 минут также восстанавливает нарушенные функции тромбоцитов, вызванные острым стрессом, причём более эффективно, чем непрерывный. Превентивное ТГЧ излучение при воздействии в течение 15 и 30 минут на крыс-самцов способно предотвращать развитие характерных для острой стресс-реакции нарушений агрегационной активности тромбоцитов.
Выявлено, что непрерывный режим ТГЧ излучения в течение 15 и 30 минут электромагнитными волнами на частоте молекулярного спектра излучения и поглощения атмосферного кислорода 129,0 ГГц крыс-самцов, находящихся в состоянии острого стресса, полностью восстанавливает нарушенные вязкостные свойства крови, функциональную активность эритроцитов – их агрегацию и деформируемость, а превентивный режим при этой же длительности воздействия предотвращает развитие постстрессорных нарушений в показателях реологии крови.
Непрерывное ТГЧ-излучение в течение 5 минут, воздействуя на белых крыс-самок в фазах Dioestrus и Oestrus эстрального цикла, находящихся в состоянии острого стресса, электромагнитными волнами на частоте МСИП атмосферного кислорода 129,0 ГГц нормализует способность эритроцитов к деформации у крыс в фазе Dioestrus. 15- и 30-минутные воздействия полностью восстанавливают нарушенную вязкость крови и функциональную активность эритроцитов независимо от фазы эстрального цикла. Превентивное 5-минутное ТГЧ излучение самок в стадии Dioestrus препятствует развитию стрессорных изменений способности эритроцитов к деформации, а 15- и 30-минутные воздействия полностью блокируют постстрессорные нарушения реологических свойств крови независимо от фазы эстрального цикла.
Непрерывное терагерцовое облучение на частоте МСИП атмосферного кислорода 129,0 ГГц крыс-самцов в состоянии острого стресса в течение 5 минут полностью восстанавливает повышенную агрегационную способность тромбоцитов, 15- и 30-минутные режимы не только восстанавливают нарушения в функциональной активности тромбоцитов, но и способствуют её дальнейшему снижению. Дробный режим излучения на фоне острого стресса общей продолжительностью 15 и 30 минут вызывает полное восстановление нарушенной функциональной активности тромбоцитов. Превентивный режим излучения в течение 15 и 30 минут полностью препятствует постстрессорным нарушениям функции тромбоцитов.
Полученные экспериментальные данные дают основания экстраполировать использование терагерцового излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц и атмосферного кислорода 129,0 ГГц в клинической практике для нормализации нарушенных показателей реологических свойств крови и агрегационной активности тромбоцитов у больных с различной патологией.
Практическая значимость
В условиях эксперимента на животных, у которых острым и хроническим стрессом моделировались нарушения во внутрисосудистом компоненте микроциркуляции – реологии крови и сосудисто-тромбоцитарном механизме гемостаза – показано влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярных спектров излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц и атмосферного кислорода 129,0 ГГц на вязкость, функциональную активность эритроцитов и тромбоцитов.
Разработаны оптимальные режимы воздействия электромагнитными волнами терагерцового диапазона частот, обеспечивающие наиболее эффективную коррекцию нарушенных реологических свойств крови, агрегационной способности тромбоцитов у экспериментальных животных при остром и хроническом иммобилизационном стрессе.
Полученные результаты положительного корригирующего влияния электромагнитного излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц и частоте атмосферного кислорода 129,0 ГГц на внутрисосудистый компонент микроциркуляции – реологию крови и функциональную активность тромбоцитов – являются экспериментальными обоснованиями возможности применения электромагнитных волн терагерцового диапазона указанных частот в клинической практике для нормализации гемореологических и сосудисто-тромбоцитарных нарушений у больных с различными патологическими процессами.
Работа является фрагментом отраслевой научно-исследовательской программы №9 «Этиопатогенез, диагностика и лечение заболеваний крови» на тему: «Исследование влияния на сложные биологические системы электромагнитных колебаний на частотах молекулярных спектров излучения и поглощения веществ, участвующих в метаболических процессах» согласно договору №005/037/002 от 25 сентября 2001 г. с МЗ и СР РФ и программе РАМН «Научные медицинские исследования Поволжского региона» на 2008-2010 гг. «Изучение особенностей поведенческих реакций, характера изменения кровотока в магистральных сосудах, реологии крови, микроциркуляторного и коагуляционного механизмов гемостаза у биообъектов, находящихся в состоянии острого и хронического иммобилизационного стресса под влиянием радиоимпульсного излучения высокой мощности и различных частот (135-250) ГГц (ТГЧ)».
Внедрение
Полученные результаты используются в процессе преподавания на кафедре нормальной физиологии ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава и на кафедре физиологии человека и животных ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского Минобразования и науки РФ».
Апробация диссертации
Основные положения работы доложены на 64-й научно-практической конференции студентов и молодых специалистов ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава «Молодые ученые – здравоохранению региона» (Саратов, 2003); 13-м Российском симпозиуме с международным участием «Миллиметровые волны в биологии и медицине» (Москва, 2003); 2-международной конференции «Патофизиология и современная медицина» (Москва, 2004); 65–й научно-практической конференции студентов и молодых специалистов ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава «Молодые учёные – здравоохранению региона» (Саратов, 2004); 2-й научно-практической конференции студентов, молодых учёных и специалистов ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Росздрава: «Медицина. Экология 2004» (Саратов, 2004); 2-й Всероссийской научной конференции с международным участием «Клиническая гемостазиология и гемореология в сердечно-сосудистой хирургии» (Москва, 2005); Всероссийской конференции молодых исследователей 2005 (Санкт - Петербург, 2005); 66-й научно-практической конференции «Молодые ученые – здравоохранению региона» (Саратов, 2005); 1-м съезде физиологов СНГ (Сочи, 2005); конференции «Современные аспекты диагностики, лечения и профилактики в кардиологии» (Саратов, 2005); международной конференции «Гемореология в микро- и макроциркуляции (от молекулярных мишеней к органным и системным изменениям)» (Ярославль, 2005); 67-й научно-практической конференции «Молодые ученые – здравоохранению региона» (Саратов, 2006); VI международной конференции «Гемореология и микроциркуляция» (Ярославль, 2007); 14-м Российском симпозиуме с международным участием «Миллиметровые волны в биологии и медицине» (Москва, 2007); VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); 43-й Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной, клинической медицины и фармации» (Тюмень, 2009); 15-м Российском симпозиуме с международным участием «Миллиметровые волны в биологии и медицине» (Москва, 2009),VII Международной конференции «Гемореология и микроциркуляция» (Ярославль, 2009).
По материалам диссертации опубликовано 61 работа, из них 7 статей в реферируемых журналах, включенных в перечень ВАК Минобразования и науки РФ, 1 статья в зарубежной печати (Virginia, 2005), а также патенты на изобретения: 1. Патент 2284837, Российская Федерация, МКИ А 61N5/02 Способ профилактики и коррекции стрессорных повреждений организма / В.Ф.Киричук, О.Н.Антипова, А.А.Цымбал, А.П.Креницкий, В.Д.Тупикин, А.В.Майбородин, А.Н.Иванов (РФ ЦНИИИА). - №2005103561/14; заявл.14.02.05; опубликовано 10.10.06. Бюл. №28; 2. Патент 2315553 С 1, Российская Федерация, МПК А61В 5/02 Способ снижения функциональной активности тромбоцитов in vivo в эксперименте / В.Ф.Киричук, С.В.Сухова, О.Н.Антипова, А.П.Креницкий, А.В.Майбородин, В.Д.Тупикин; Саратовский государственный медицинский университет. Заявл. 07.11.06; опубликовано 27.01.08 г. – Бюл.№3.
Объём и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы, включающего 297 отечественных и 114 зарубежных источников. Текст диссертации изложен на 373 страницах, содержит 87 таблиц и 76 рисунков.
Похожие диссертации на Экспериментальное обоснование использования электромагнитных волн терагерцового диапазона для восстановления нарушенных реологических свойств крови и функциональной активности тромбоцитов
-
