Способ нормализации нарушенной линейной скорости кровотока в магистральных сосудах при острой стресс-реакции в эксперименте

Изобретение относится к медицине и предназначено для нормализации нарушенной линейной скорости кровотока в магистральных сосудах при острой стресс-реакции в эксперименте. Проводят облучение области мечевидного отростка грудины белых крыс в состоянии острого иммобилизационного стресса. Облучают электромагнитными волнами терагерцового диапазона частот мощностью 0,7 мВт на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 минут. Способ позволяет нормализовать нарушенную гемодинамику в магистральных сосудах при стрессовых состояниях. 3 табл.

 

Изобретение относится к медицине, в частности к кардиологии, и может быть использовано для нормализации гемодинамики у кардиологических больных.

Заболевания сердечно-сосудистой системы занимают первое место в структуре инвалидности и смертности населения. Частой причиной поражения сердечно-сосудистой системы является стресс. Стресс-реакция имеет большое значение в адаптации организма человека к изменяющимся условиям среды, но интенсивно и длительно действующие стрессоры приводят к нарушению гомеостаза. В основе неблагоприятных последствий стресса лежит дисбаланс в работе стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем, которые способны ограничивать повреждающее действие гормонов и метаболитов, выделяющихся в ходе стресс-реакции. Одной из стресс-лимитирующих систем центрального и периферического действия является система оксида азота (Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: механизмы и защитные эффекты. - М.: Hypoxia Medical LTD, 1993; Малышев И.Ю., Манухина Е.Б. Стресс, адаптация и оксид азота // Биохимия. - 1998. - Т.63. - № 7. - С.992-1006; Манухина Е.Б., Малышев И.Ю. Стресс-лимитирующая система оксида азота // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2000. - Т.86. - № 10. - С.1283-1292). Кроме того, оксид азота - это нейромедиатор, мощный эндогенный вазодилятатор и антиагрегант (Ignarro L.J., Cirino G., Casino A. Nitric oxide as a signating molecule in the vascular system: an overview // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1999. - №34. - C.879-886).

Доказано, что при ряде заболеваний сердечно-сосудистой системы нарушен синтез оксида азота эндотелием, вследствие чего развиваются локальные и системные нарушения гемодинамики (Манухина Е.Б., Лямина Н.П., Долотовская П.В., Лямина С.В. Роль оксида азота и свободных радикалов в патогенезе артериальной гипертензии // Кардиология. - 2002. - № 11. - С.73-84).

Эндогенный оксид азота существует и непрерывно синтезируется в органах, тканях и клетках ферментативным путем при участии NO-синтаз - ферментов, использующих в качестве единственного субстрата аминокислоту L-аргинин (Ignarro L.J., Cirino G., Casino A. Nitric oxide as a signaling molecule in the vascular system: an overview // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1999. - № 34. - C.879-886). Исследование и разработка методов регулирования синтеза, поддержания физиологического уровня концентрации и функционального состояния эндогенного оксида азота в клетках, органах и организме в целом представляет несомненный научный и практический интерес. Однако фармакологическая регуляция синтеза оксида азота в живом организме может сопровождаться возникновением нежелательных, а иногда и вредных побочных эффектов. Это диктует необходимость изыскания неинвазивных физических регуляторов эндогенного оксида азота на основе естественного физиологического регулирования. Одним из таких методов является низкоинтенсивное облучение миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов частот (Киричук В.Ф., Головачева Т.В., Чиж А.Г. КВЧ-терапия. - Саратов: Изд-во СГМУ. - 1999. - 360 с.; Головачева Т.В., Петрова В.Д., Паршина С.С. Электромагнитное излучение миллиметрового диапазона как метод патогенетической терапии заболеваний сердечно-сосудистой системы // Миллиметровые волны в биологии и медицине. - 2000. - № 1. - С.18-25). В последние годы появилось новое направление информационной терапии - ТГЧ-терапия (Бецкий О.В., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Тупикин В.Д. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития новых направлений в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и «Терагерцовая диагностика» // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - № 12. - С.3-6). Терагерцовый диапазон частот электромагнитных волн интересен прежде всего тем, что в нем находятся молекулярные спектры излучения и поглощения (МСИП) различных клеточных метаболитов: оксида азота, оксида углерода, активных форм кислорода и многих других (Башаринов А.Е., Тучков Л.Г., Поляков В.М., Аланов Н.И. Измерение радиотепловых и плазменных излучений в СВЧ-диапазоне. - М.: Советское радио. - 1968. - 380 с.).

Известные способы коррекции гемодинамики - общепринятая медикаментозная терапия с использованием доноров оксида азота (органических нитратов), β-адреноблокаторов, блокаторов кальциевых каналов и других медикаментозных препаратов (Окороков А.Н. Лечение болезней внутренних органов. - М.: Медицинская литература. - 2006. - Т.3).

Нами впервые предложен способ нормализации нарушенной в ходе острой стресс-реакции линейной скорости кровотока в магистральных сосудах, включающий облучение животных электромагнитными волнами мощностью 0,7 мВт (плотность мощности потока 0,2 мВт/см²) на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 мин.

Исследование проводилось на 75 белых нелинейных крысах-самцах массой 180-220 г. Экспериментальные животные содержались в стандартных условиях вивария на обычном пищевом рационе. Для устранения влияния сезонной и циркадной зависимости на исследуемые показатели гемодинамики эксперименты проводились в осенне-зимний период во второй половине дня. Все животные находились в одинаковых условиях. В группах контроля и сравнения проводились такие же манипуляции, сопутствующие облучению, как и у животных опытных групп. Эксперименты на животных проводились в соответствии с требованиями Женевской конвенции «Internetional Guiding Principals for Biomedical Involving Animals» (Geneva, 1990).

В качестве модели нарушений показателей гемодинамики нами использовался иммобилизационный стресс - жесткая фиксация на спине в течение 3 часов (Киричук В.Ф., Иванов А.Н., Антипова О.Н., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Тупикин В.Д., Бецкий О.В. Влияние КВЧ-облучения на функции тромбоцитов и эритроцитов белых крыс, находящихся в состоянии стресса // Цитология. - 2005. - Т.47. - № 1. - С.64-70).

Облучение животных электромагнитными волнами терагерцового диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц проводилось генератором «КВЧ-NO», разработанным в Медико-технической ассоциации КВЧ (г. Москва) совместно с ФГУП «НПП-Исток» (г. Фрязино) и ОАО ЦНИИИА (г. Саратов). 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 потока мощности - 0,2 мВт/см². Однократное облучение животных в состоянии острого иммобилизационного стресса проводилось в течение 5, 15 и 30 минут.

Исследование кровотока в сонной артерии, брюшной аорте и бедренной артерии осуществляли с помощью ультразвукового портативного микропроцессорного доплерографа ММ-Д-Ф («Minimax», Россия). Использовали ультразвуковой доплеровский преобразователь с рабочей частотой ультразвукового зондирования 10 МГц.

Регистрировались следующие показатели гемодинамики: средняя линейная скорость кровотока (Vam), систолическая скорость кровотока (Vas), диастолическая скорость кровотока (Vad) и градиент давления (PG).

Исследуемые животные составили 5 групп по 15 особей в каждой: 1 - контрольная, 2 - сравнительная, содержала животных в состоянии острого иммобилизационного стресса, 3, 4, 5 - опытные, содержала животных, подвергшихся 5, 15, 30-минутному ТГЧ-облучению на фоне острого иммобилизационного стресса. Данная серия экспериментов проводилась с целью изучения зависимости величины биологического эффекта ТГЧ-волн от времени воздействия и выбора оптимальных временных режимов.

Статистическая обработка полученных данных осуществлялась при помощи программ Statistica 6.0. Проверялись гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро-Уилкса). Большинство наших данных не соответствуют закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовался U-критерий Манна-Уитни.

У животных в состоянии острого иммобилизационного стресса происходит изменение показателей гемодинамики. Как видно из данных таблиц 1 и 2, это выражается в статистически достоверном, по сравнению с группой контроля, увеличении таких показателей гемодинамики, как средняя линейная скорость кровотока, систолическая скорость, диастолическая скорость кровотока и градиент давления в брюшной аорте и бедренной артерии. Как представлено в таблице 1, в брюшной аорте линейная скорость кровотока увеличивается на 26%, систолическая скорость кровотока - на 15%, диастолическая скорость кровотока - на 77%, градиент давления - на 34%. Данные, представленные в таблице 2, свидетельствуют, что в бедренной артерии происходит увеличение линейной скорости кровотока на 50%, систолической скорости кровотока - на 23%, диастолической скорости кровотока - на 25%, градиент давления увеличился на 67%. Согласно данным таблицы 3 в сонной артерии изменения показателей гемодинамики по сравнению с показателями у животных, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса, незначительны - в среднем на 3-4%, что указывает на поддержание перфузии головного мозга на постоянном уровне.

Установлено, что воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 минут на крыс-самцов, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса, вызывает полное восстановление исследуемых показателей гемодинамики. Как видно из данных таблиц 1 и 2, в брюшной аорте и бедренной артерии линейная скорость кровотока, систолическая скорость кровотока, диастолическая скорость кровотока и градиент давления статистически достоверно не отличаются от показателей группы контроля. Из данных таблицы 3 следует, что в сонной артерии статистически значимых изменений по сравнению с показателями у животных, находящихся в состоянии острого иммобилизационного стресса, и контролем не происходит.

Выявлено, что воздействие ТГЧ-излучения на частотах МСИП оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 15 минут так же, как и 5-минутная экспозиция терагерцовых волн, приводит к полному восстановлению нарушенных в ходе стрессорной реакции показателей гемодинамики в брюшной аорте и бедренной артерии. Приведенные в таблицах 1 и 2 показатели гемодинамики данной группы статистически достоверно не отличаются от группы контроля и группы животных, подвергнутых 5-минутному ТГЧ-облучению на фоне иммобилизационного стресса. Данные таблицы 3 свидетельствуют, что и при данном режиме облучения статистически значимых изменений кровотока в сонной артерии не происходит.

Установлено, что увеличение времени экспозиции до 30 минут приводит к незначительному изменению гемодинамики в брюшной аорте по сравнению с 5-минутной экспозицией. Как видно из данных таблицы 1, происходит статистически достоверное по сравнению с 5-минутным режимом снижение лишь средней скорости кровотока. Однако достоверного различия по сравнению с группой контроля не отмечается, то есть средняя линейная скорость кровотока в брюшной аорте животных данной группы находится в пределах нормальной вариабельности данного показателя - вариабельности группы контроля. При этом показатели гемодинамики в бедренной и сонной артериях статистически достоверно не отличаются от показателей группы животных, подвергнутых 5-минутному облучению на фоне острого стресса.

Таким образом, зависимость гемодинамического эффекта от дозы облучения нелинейная, что характерно для волн миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов частот (Бецкий О.В., Креницкий А.П., Майбородин А.В., Тупикин В.Д. Биофизические эффекты волн терагерцового диапазона и перспективы развития новых направления в биомедицинской технологии: «Терагерцовая терапия» и « Терагерцовая диагностика» // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - № 12. - С.3-6), и достигает плато уже при 5-минутной экспозиции электромагнитных волн. Увеличение времени облучения не приводит к нарастанию эффекта. Следовательно, оптимальным режимом воздействия является 5-минутное ТГЧ-облучение на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц (мощность 0,7 мВт, плотность потока мощности 0,2 м Вт/см²).

В качестве примера приводятся данные крысы самца массой 210 г, у которого изначально были зарегистрированы следующие гемодинамические показатели:

1) в брюшном отделе аорты: средняя линейная скорость кровотока - 15,2 см/с; систолическая линейная скорость кровотока - 34,5 см/с; диастолическая линейная скорость - 3,13 см/с; градиент давления - 0,46 мм рт.ст.

2) в бедренной артерии: средняя линейная скорость кровотока - 9,39 см/с; систолическая линейная скорость кровотока - 19,6 см/с; диастолическая линейная скорость - -2,36 см/с; градиент давления - 0,14 мм рт.ст.

3) в сонной артерии: средняя линейная скорость кровотока - 13,37 см/с; систолическая линейная скорость кровотока - 31,36 см/с; диастолическая линейная скорость - 1,56 см/с; градиент давления - 0,38 мм рт.ст.

После 3-часовой иммобилизации была проведена повторная регистрация показателей. При этом в аорте средняя линейная скорость кровотока увеличилась до 17,2 см/с, систолическая линейная скорость до - 38,42 см/с, диастолическая линейная скорость до - 3,92 см/с и градиент давления до - 0,57 мм рт.ст. В бедренной артерии средняя линейная скорость кровотока увеличилась до 12,92 см/с, систолическая линейная скорость до - 23,52 см/с, диастолическая линейная скорость - до 1,56 см/с и градиент давления до - 0,21 мм рт.ст. В сонной артерии изменение показателей гемодинамики было незначительным. Так, средняя линейная скорость кровотока составила - 13,70 см/с, систолическая линейная скорость - 32,93 см/с, диастолическая линейная скорость - 2,35 см/с и градиент давления - 0,40 мм рт.ст.

После облучения ТГЧ-волнами на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 минут были зарегистрированы следующие изменения: в аорте средняя линейная скорость кровотока снизилась до 15,37 см/с, систолическая линейная скорость до - 36,07 см/с, диастолическая линейная скорость до - 3,92 см/с и градиент давления до 0,51 мм рт.ст. В бедренной артерии средняя линейная скорость кровотока снизилась до 9,91 см/с, систолическая линейная скорость снизилась до - 19,6 см/с, диастолическая линейная скорость снизилась до - 1,56 см/с и градиент давления снизился до 0,51 мм рт.ст. В сонной артерии показатели гемодинамики изменились незначительно. Так средняя линейная скорость кровотока составила - 13,07 см/с, систолическая линейная скорость - 32,93 см/с, диастолическая линейная скорость - 3,92 см/с и градиент давления - 0,40 мм рт.ст.

Таким образом, в ходе острой стресс-реакции произошло увеличение регистрируемых показателей гемодинамики в брюшном отделе аорты и в бедренной артерии по сравнению с исходными значениями. После ТГЧ-облучения на частотах оксида азота 150,176-150,664 ГГц наблюдается восстановление нарушенных показателей гемодинамики до исходного уровня. В сонной артерии отмечались незначительные колебания гемодинамических показателей.

Предлагаемый способ, основанный на воздействии ТГЧ-волн на частотах МСИП NO 150,176-150,664 ГГц (мощность 0,7 мВт, плотность потока мощности 0,2 мВт/см²) на нарушенную гемодинамику, дает возможность нормализовать линейную скорость кровотока в магистральных артериях при постстрессорных состояниях. Кроме того, возможно экстраполирование указанного метода для лечения ряда заболеваний, сопровождающихся повышением тонуса сосудов и увеличением линейной скорости кровотока (артериальная гипертензия).

Способ нормализации нарушенной линейной скорости кровотока в магистральных сосудах при острой стресс-реакции в эксперименте, отличающийся тем, что область мечевидного отростка грудины белых крыс в состоянии острого иммобилизационного стресса облучают электромагнитными волнами терагерцового диапазона частот мощностью 0,7 мВт на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота 150,176-150,664 ГГц в течение 5 мин.