Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время в лечении различных заболеваний широко используется низкоинтенсивное лазерное излучение (НИЛИ), в частности, гелий-неоновое (He-Ne, Х=632,8 нм). Изучение влияния света на организм, его системы, клетки, субклеточные и макромолекулярные структуры имеет теоретическое и прикладное значение. Вместе с тем механизмы биологического действия НИЛИ изучены недостаточно. Биологические эффекты лазерного излучения исследовали на многих биологических объектах на молекулярном, клеточном и органном уровнях (Кару Т.Й., 1986; Чудновский В.М., Леонова Г.Н., 2002).
Так, в экспериментах на изолированном нейроне виноградной улитки было показано, что лазерное излучение влияет на мембранный потенциал действия, причем степень выраженности этого эффекта определяется длиной волны; наиболее выраженное влияние оказывает свет в диапазоне волн от 540 до 632,8 нм (Rochkind S., Lubart R., 1987). He-Ne лазерное излучение при воздействии на этот же объект вызывало обратимую деполяризацию, которая коррелировала с интенсивностью излучения, причем эффекты НИЛИ зависели от исходной величины мембранного потенциала нейронов (Прохоров A.M., Бункин Ф.В., 1980; Balaban P., Esenaliev R., 1992). He-Ne лазерное излучение увеличивало пролиферацию шванновских клеток (van Breugel Н.Н., Sodaar P., 1991), стимулировало деление астроцитов и активировало синтез макроэргов (Fork R.L., 1971).
Внугрипредсердное облучение He-Ne лазером являлось эффективным методом профилактики нарушений ритма у больных с острым инфарктом миокарда (Кипшидзе Н.Н., Чапидзе Г.Э., 1986), а также, по данным экспериментальных исследований, уменьшало вероятность появления реперфузионных тахиаритмий у кошек (Михайлова С.Д., Соколов А.В., 1998).
В настоящее время наиболее обоснованной является гипотеза о том, что механизм действия низкоинтенсивного лазерного излучения может быть опосредован структурами цитоплазматической мембраны за счет поглощения фотоакцепторными молекулами, что может привести к активации химических реакций в клетке (Grosswiener L.I. 1994). Перспективным направлением исследований механизмов действия лазерного излучения является сочетанное использование лазера с некоторыми фармакологическими препаратами. Так отмечено
потенцирование эффекта антиаритмических препаратов при сочетанном использовании с He-Ne лазерным излучением (Голуб А.В. 1995; Олесин А.И. 1992), вместе с тем не изучены механизмы данного явления. Учитывая роль ионных каналов в формировании мембранного потенциала клетки, ее функциональной активности и устойчивости к повреждению, большой интерес представляет изучение действия лазерного излучения на ионные каналы клеточной мембраны. Однако, этот вопрос изучен недостаточно.
Цель работы: Изучение и оценка действия He-Ne лазерного излучения на электровозбудимые клетки в различных функциональных состояниях.
Задачи исследованиях
-
Изучить влияние излучения He-Ne лазера различной интенсивности на потенциал-зависимые калиевые и кальциевые ионные каналы изолированных нейронов моллюска во время облучения и в ранний пострадиационный период.
-
Изучить раздельное и сочетанное влияние лазерного излучения и некоторых антагонистов калиевых ионных каналов на нейронах моллюска.
-
Изучить влияние излучения He-Ne лазера различной интенсивности на АТФ-зависимые калиевые каналы сердца крысы во время облучения и в ранний пострадиационный период.
-
Установить зависимость влияния низкоинтенсивного лазерного излучения от исходного функционального состояния нейронов моллюска и сердца крысы.
Научная новизна исследования.
С использованием метода внутриклеточного диализа и фиксации мембраного потенциала на изолированных нейронах моллюска впервые выявлено, что излучение He-Ne лазера оказывает действие на потенциал-зависимые медленные калиевые и потенциал-зависимые кальциевые каналы. Показана возможность сочетанного действия лазерного излучения и блокаторов калиевых каналов. Доказано мембраностабилизирующее действие низкоинтенсивного лазерного излучения.
С использованием методики изолированного сердца, перфузируемого по Лангендорфу, впервые показано, что He-Ne лазерное излучение влияет на потенциало-зависимые и АТФ-зависимые калиевые каналы сердца. Установлен активирующий характер действия излучения.
Впервые обнаружена способность He-Ne лазерного излучения предотвращать осложнения, возникающие в реперфузионный период, а также улучшать сократительную способность миокарда.
Научно-практическое значение работы
Результаты данного исследования существенно дополняют представления о механизме действия He-Ne лазерного излучения на функциональную активность электровозбудимых клеток при различных состояниях - физиологических и патологических. Доказано прямое действие лазерного излучения на структуры ионных каналов мембран клетки, в частности потенциал-зависимые каналы. Фактический материал исследования и его интерпретация определяют новое понимание механизмов действия лазерного излучения, что может быть основанием для исследований сочетанного действия облучения в комбинации с фармакологическими препаратами.
Положения, выносимые на защиту:
Облучение нейронов He-Ne лазером дозозависимо изменяет амплитуду потенциал-зависимых медленного калиевого и кальциевого ионных токов, кинетику (процессы активации и инактивации) медленного калиевого тока нейронов и оказывает общее мембраностабилизирующее действие.
He-Ne лазерное излучение дозозависимо модулирует действие антагонистов потенциал-зависимых медленных калиевых каналов (бупивакана и тетраэтиламмония).
Излучение He-Ne лазера активирует АТФ-зависимые калиевые каналы, что предотвращает развитие реперфузионных аритмий и не влияет на аритмии, вызванные угнетением K+/Na+-ATO-a3bi.
Реализация результатов работы
Данные о мембранотропном влиянии на электровозбудимые клетки излучеїшя He-Ne лазера внедрены в научігую работу института фармакологии имени А. В. Вальдмана и в учебный процесс кафедры патофизиологии СПбГПА. По материалам диссертации опубликовано 6 научных работ.
Апробация работы
Материалы исследований доложены и обсуждены на Международной конференции «1-st International Medical Conference»
(Belgrade, 2001), на Дальневосточной региональной конференции со всероссийским участием «Новые медицинские технологии на Дальнем Востоке» (Владивосток, 2002), на научно-практической конференции «Актуальные проблемы лазерной медицины» (Калуга, 2002), 6-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2002), на научной конференции «Нейрофармакология» (2002), на заседании института фармакологии им. А.В. Вальдмана СП6ТМУ им. акад. И.П. Павлова (2003), на межгородской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2003).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 51 отечественных и 112 зарубежных источников. Диссертация изложена на 130 страницах, содержит 16 таблиц и 29 рисунков.
